КОМПОЗИЦИИ, КОТОРЫЕ ВКЛЮЧАЮТ ГИДРОФОБИЗИРУЮЩИЕ АГЕНТЫ И СТАБИЛИЗАТОРЫ, И СПОСОБЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ ТАКОВЫХ
COMPOSITION COMPRISING WATER-REPELLENT AGENTS AND STABILIZING AGENTS  AND METHODS FOR THEIR MANUFACTURING AND APPLICATION

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ
[0001] Эта заявка испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США, имеющей серийный номер 61/756197, поданной 24 января 2013 г., которая включена в данный документ посредством ссылки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Область техники, к которой относится изобретение
[0002] Описываемые варианты осуществления, как правило, относятся к композициям гидрофобизирующих агентов и стабилизаторов и к способам изготовления и к применению таковых.
Описание предшествующего уровня техники
[0003] Различные типы конструкционных лигноцеллюлозных композиционных материалов, такие как древесно-стружечная плита из станочной стружки, вафельная плита, прессованная древесина (фанера), и ориентированно-стружечная плита, известны и используются в строительных применениях. Эти продукты на основе композиционных материалов изготавливают путем нанесения клеев на лигноцеллюлозные частицы, стружку, или волокна и превращения их в желательный композиционный материал в результате применения нагрева и давления. Небольшие количества гидрофобизирующих агентов, обычно применяемых в форме эмульсии, используют для улучшения влагостойкости лигноцеллюлозных материалов. Известные эмульсии включают парафиновые гачи, мыла жирных кислот, и неионогенные эмульгаторы.
[0004] Эти эмульсии, однако, имеют недостатки. Например, эти эмульсии часто включают гидрофильные стабилизаторы, которые привносят воду в лигноцеллюлозные материалы, которая может привести к большим затруднениям в производстве и отрицательно сказаться на свойствах продукта на основе композиционных материалов. Также может отсутствовать совместимость между эмульсиями и клеями, используемыми для связывания лигноцеллюлозных материалов, что может вызвать деэмульгацию и/или закупоривание производственных линий.
[005] Следовательно, существует потребность в улучшенных композициях, содержащих гидрофобизирующие агенты и стабилизаторы, для применения в продуктах на основе композиционных лигноцеллюлозных материалов.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[006] Предоставляются композиции, которые включают гидрофобизирующие агенты и стабилизаторы, способы изготовления таковых, и применения таковых в изготовлении продуктов на основе композиционных материалов. По меньшей мере, в одном конкретном варианте осуществления, композиция может включать от приблизительно 40% массовых до приблизительно 60% массовых лигносульфоновой кислоты или ее соли, от приблизительно 1% массового до приблизительно 20% массовых гидрофобизирующего агента, и от приблизительно 20% массовых до приблизительно 59% массовых жидкой среды, где все массовые проценты даны в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, и жидкой среды.
[007] По меньшей мере, в одном конкретном варианте осуществления, способ изготовления продукта на основе композиционного материала может включать смешение ряда лигноцеллюлозных субстратов, связующего, и смеси, содержащей лигносульфоновую кислоту или ее соль, гидрофобизирующий агент, и жидкую смесь, для получения пропитанной смолой шихты (древесной массы с проклеивающим составом и другими добавками). Смесь может включать в себя от приблизительно 40% массовых до приблизительно 60% массовых лигносульфоновой кислоты или ее соли, от приблизительно 1% массового до приблизительно 20% массовых гидрофобизирующего агента, и от приблизительно 20% массовых до приблизительно 59% массовых жидкой среды, где все массовые проценты даны в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, и жидкой среды. Способ также может включать нагревание пропитанной смолой шихты, в результате чего изготавливают продукт на основе композиционного материала.
[0008] По меньшей мере, в одном конкретном варианте осуществления, продукт на основе композиционного материала может включать, по меньшей мере, частично отвержденную пропитанную смолой шихту. Перед отверждением, пропитанная смолой шихта может включать в себя ряд лигноцеллюлозных субстратов, связующее, и смесь, которая содержит лигносульфоновую кислоту или ее соль, гидрофобизирующий агент, и жидкую среду. Смесь может включать в себя от приблизительно 40% массовых до приблизительно 60% массовых лигносульфоновой кислоты или ее соли, от приблизительно 1% массового до приблизительно 20% массовых гидрофобизирующего агента, и от приблизительно 20% массовых до приблизительно 59% массовых жидкой среды, где все массовые проценты даны в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, и жидкой среды. Смесь может содержать от приблизительно 40% массовых до приблизительно 60% массовых лигносульфоновой кислоты или ее соли, от приблизительно 1% массового до приблизительно 20% массовых гидрофобизирующего агента, и от приблизительно 20% массовых до приблизительно 59% массовых жидкой среды, где все массовые проценты даны в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, и жидкой среды.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0009] К удивлению и неожиданно было обнаружено, что могут быть получены композиции или смеси, которые включают гидрофобизирующие или проклеивающие агенты, стабилизаторы, и жидкие среды, которые содержат стабилизатор в высокой концентрации. Эти смеси могут быть в форме эмульсии, суспензии, дисперсии, и/или раствора. Неожиданно было обнаружено, что стабилизатор может присутствовать в композиции в количестве приблизительно 30% массовых или более, приблизительно 40% массовых или более, или приблизительно 50% массовых или более, в расчете на объединенную массу стабилизатора, гидрофобизирующего агента и жидкой среды. Стабилизатор может представлять собой или включать в себя одну или более лигносульфоновых кислот и/или одну или более ее солей. Стабилизатор или лигносульфоновая кислота и/или ее соль может присутствовать в смеси в количестве от минимального значения, составляющего приблизительно 30% массовых, приблизительно 35% массовых, приблизительно 37% массовых, приблизительно 40% массовых, или приблизительно 45% массовых, до максимального значения, составляющего приблизительно 50% массовых, приблизительно 55% массовых, приблизительно 60% массовых, приблизительно 65% массовых, или приблизительно 70% массовых, в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, и жидкой среды. В другом примере, лигносульфоновая кислота и/или ее соль может присутствовать в смеси в количестве, составляющем от приблизительно 35% массовых до приблизительно 42% массовых, от приблизительно 39% массовых до приблизительно 44% массовых, от приблизительно 42% массовых до приблизительно 48% массовых, от приблизительно 46% массовых до приблизительно 52% массовых, от приблизительно 45% массовых до приблизительно 55% массовых, от приблизительно 50% массовых до приблизительно 57% массовых, или от приблизительно 55% массовых до приблизительно 68% массовых, в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, и жидкой среды. В дополнительном другом примере, лигносульфоновая кислота и/или одна или более ее солей может(гут) присутствовать в смеси в количестве от, по меньшей мере, 30% массовых, по меньшей мере, 35% массовых, по меньшей мере, 40% массовых, по меньшей мере, 45% массовых, или, по меньшей мере, 50% массовых до приблизительно 55% массовых, приблизительно 57% массовых, приблизительно 60% массовых, приблизительно 63% массовых, или приблизительно 65% массовых, в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, и жидкой среды.
[0010] Смесь гидрофобизирующего агента и стабилизатора может быть использована в качестве проклеивающего агента для изготовления продуктов на основе композиционных лигноцеллюлозных материалов. Высокая концентрация стабилизатора в смеси может обеспечить коллоидную стабильность для приготовления такой эмульсии, суспензии, дисперсии, и/или такого раствора при одновременном обеспечении необходимой поверхностной активности, в результате чего надежно обеспечивается эффективное нанесение одного или более гидрофобизирующих агентов на поверхности лигноцеллюлозных субстратов. Высокая концентрация стабилизатора в смеси также может снизить или уменьшить концентрацию жидкой среды, например, воды, которая может быть объединена с гидрофобизирующим агентом и стабилизатором с получением смеси. Снижение содержания жидкой среды в продукте на основе композиционного лигноцеллюлозного материала может уменьшить производственные затраты. Например, сниженное присутствие жидкой среды может коррелировать с меньшим энергопотреблением, которое необходимо для отверждения смол с получением продуктов на основе композиционных материалов.
[0011] Смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли может включать, по меньшей мере, от приблизительно 0,5% массовых до приблизительно 30% массовых гидрофобизирующего агента, в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, и жидкой среды. Например, эмульсия может включать гидрофобизирующий агент в количестве от минимального значения, составляющего 0,5% массовых, приблизительно 0,7% массовых, приблизительно 1% массовых, приблизительно 3% массовых, приблизительно 6% массовых, приблизительно 9% массовых, или приблизительно 12% массовых, до максимального значения, составляющего приблизительно 15% массовых, приблизительно 20% массовых, приблизительно 23% массовых, или приблизительно 25% массовых, в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, и жидкой среды. В другом примере, гидрофобизирующий агент может присутствовать в смеси в количестве от приблизительно 0,6% массовых до приблизительно 3% массовых, от приблизительно 1,3% массовых до приблизительно 5,5% массовых, от приблизительно 5% массовых до приблизительно 8% массовых, от приблизительно 1% массового до приблизительно 10% массовых, от приблизительно 7% массовых до приблизительно 12% массовых, от приблизительно 9% массовых до приблизительно 16% массовых, от приблизительно 14% массовых до приблизительно 17% массовых, от приблизительно 15% массовых до приблизительно 18% массовых, от приблизительно 19% массовых до приблизительно 25% массовых, или от приблизительно 25% массовых до приблизительно 30% массовых, в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента и жидкой среды.
[0012] В одном или в нескольких вариантах осуществления, гидрофобизирующий агент может включать один гидрофобизирующий агент. В одном или более вариантах осуществления, гидрофобизирующий агент может представлять собой или включать в себя два или более различных гидрофобизирующих агентов. Если гидрофобизирующий агент включает в себя два различных гидрофобизирующих агента, то есть, первый гидрофобизирующий агент и второй гидрофобизирующий агент, то первый гидрофобизирующий агент и второй гидрофобизирующий агент могут присутствовать в любом количестве относительно друг друга. Например, первый и второй гидрофобизирующие агенты могут присутствовать в массовом соотношении приблизительно 99:1, приблизительно 90:10, приблизительно 80:20 приблизительно 70:30, приблизительно 60:40, приблизительно 50:50, приблизительно 40:60, приблизительно 30:70, приблизительно 20:80, приблизительно 10:90, или приблизительно 1:99. В другом примере, если гидрофобизирующий агент включает первый гидрофобизирующий агент и второй гидрофобизирующий агент, то смесь может иметь композицию гидрофобизирующих агентов, которая включает первый гидрофобизирующий агент в количестве от приблизительно 1% массового до приблизительно 99% массовых и в свою очередь от приблизительно 99% массовых до приблизительно 1% массового второго гидрофобизирующего агента, в расчете на объединенную массу первого и второго гидрофобизирующих агентов. В другом примере, количество первого гидрофобизирующего агента может составлять от минимального значения, равного приблизительно 5% массовым, приблизительно 10% массовым, приблизительно 15% массовым, приблизительно 20% массовым, приблизительно 25% массовым, приблизительно 30% массовым, приблизительно 35% массовым, приблизительно 40% массовым, или приблизительно 45% массовым, до максимального значения, равного приблизительно 60% массовым, приблизительно 65% массовым, приблизительно 70% массовым, приблизительно 75% массовым, приблизительно 80% массовым, приблизительно 85% массовым, приблизительно 90% массовым, или приблизительно 95 % массовым, в расчете на объединенную массу первого и второго гидрофобизирующих агентов. В другом примере, если присутствуют три или более гидрофобизирующих агентов, тогда три или более гидрофобизирующих агентов могут присутствовать в любом соотношении относительно друг друга.
[0013] Если в смеси присутствуют два или более гидрофобизирующих агентов, то два или более гидрофобизирующих агентов могут быть объединены друг с другом в форме твердого вещества, жидкости, или в форме комбинации твердого вещества и жидкости. Если в форме твердого вещества, то гидрофобизирующий агент может быть нагрет до его температуры плавления и введен в смесительный резервуар или может быть нагрет в смесительном резервуаре с обеспечением в результате гидрофобизирующего агента в жидкой форме. Смесь гидрофобизирующих агентов может быть подвергнута перемешиванию для получения однородного продукта. Для смешения гидрофобизирующих агентов могут быть использованы смешивающие лопасти, крыльчатки, магнитные мешалки, устройство для перемешивания сдвигового типа, или другое механическое средство. В другом примере, для получения конечного продукта также используют поточное и постоянное смешивание на всем протяжении, например, трубчатого контейнера-смесителя. В еще одном примере, для смешения, смешивания, или иного объединения гидрофобизирующих агентов могут быть использованы ультразвуковые волны.
[0014] Смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли может иметь содержание жидкой среды от минимального значения, составляющего приблизительно 18% массовых, приблизительно 20% массовых, или приблизительно 25% массовых, до максимального значения, составляющего приблизительно 35% массовых, приблизительно 40% массовых, или приблизительно 59% массовых, в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, и жидкой среды. Например, смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли может иметь содержание жидкой среды или концентрацию воды приблизительно 59% массовых или менее, приблизительно 45% массовых или менее, приблизительно 40% массовых или менее, приблизительно 35% массовых или менее, приблизительно 30% массовых или менее, или приблизительно 25% массовых или менее, в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, и жидкой среды. В другом примере, смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли может иметь содержание жидкой среды, составляющее от приблизительно 15% массовых до приблизительно 25% массовых, от приблизительно 20% массовых до приблизительно 30% массовых, от приблизительно 20% массовых до приблизительно 59% массовых, от приблизительно 25% массовых до приблизительно 35% массовых, от приблизительно 27% массовых до приблизительно 40% массовых, от приблизительно 33% массовых до приблизительно 43% массовых, от приблизительно 37% массовых до приблизительно 49% массовых, от приблизительно 45% массовых до приблизительно 56% массовых, или от приблизительно 45% массовых до приблизительно 59% массовых, в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, и жидкой среды.
[0015] Вязкость смеси гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли может широко варьироваться. Например, вязкость смеси гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли может иметь значение от минимального значения, составляющего приблизительно 1 сантипуаз ("сП"), приблизительно 100 сП, приблизительно 250 сП, приблизительно 500 сП, или приблизительно 700 сП, до максимального значения, составляющего приблизительно 1000 сП, приблизительно 3250 сП, приблизительно 4500 сП, приблизительно 5000 сП, или приблизительно 10000 сП, при температуре приблизительно 25°С. В другом примере, смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли может иметь вязкость от приблизительно 10 сП до приблизительно 125 сП, от приблизительно 20 сП до приблизительно 75 сП, от приблизительно 75 сП до приблизительно 125 сП, от приблизительно 260 сП до приблизительно 1460 сП, от приблизительно 725 сП до приблизительно 1100 сП, от приблизительно 4100 сП до приблизительно 8600 сП, от приблизительно 8600 сП до приблизительно 9200 сП, или от приблизительно 7900 сП до приблизительно 9900 сП при температуре приблизительно 25°С. В другом примере, смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли может иметь вязкость от приблизительно 1 сП до приблизительно 450 сП, от приблизительно 450 сП до приблизительно 1250 сП, от приблизительно 6250 сП до приблизительно 7550 сП, от приблизительно 6550 сП до приблизительно 8250 сП, от приблизительно 7250 сП до приблизительно 9100 сП, от приблизительно 8100 сП до приблизительно 9600 сП, или от приблизительно 6600 сП до приблизительно 8200 сП при температуре приблизительно 25°С. Вязкость может быть измерена с помощью вискозиметра Брукфильда. Например, вискозиметр Брукфильда может быть оснащен адаптером для малых образцов, таким как 10-миллилитровый адаптер, и соответственным стержнем для получения максимального крутящего момента, таким как стержень № 31.
[0016] Смесь также может включать одно или более неорганических оснований. Типичные неорганические основания могут представлять собой или включают в себя гидроксид калия, гидроксид натрия, гидроксид кальция, гидроксид магния, или любую их смесь или комбинацию, но не ограничиваются этим. Неорганическое основание может присутствовать в смеси в количестве от приблизительно минимум приблизительно 0,1% массового, приблизительно 0,3% массового, приблизительно 0,5% массового, приблизительно 0,8% массового, или приблизительно 1% массового до максимум приблизительно 4% массовых, приблизительно 5% массовых, или приблизительно 6% массовых, в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, неорганического основания, и жидкой среды. В другом примере, неорганическое основание может составлять от приблизительно 0,2% массового до приблизительно 0,4% массового, от приблизительно 0,5% массового до приблизительно 0,7% массового, от приблизительно 1,0% массового до приблизительно 1,6% массового, от приблизительно 2,4% массовых до приблизительно 4,0% массовых, или от приблизительно 3,2% массовых до приблизительно 5,8% массовых, в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, неорганического основания, и жидкой среды.
[0017] рН Смеси может иметь значение от минимальной величины, равной приблизительно 1, приблизительно 2, приблизительно 3, приблизительно 4, приблизительно 5, приблизительно 6, приблизительно 7, до максимальной величины, равной приблизительно 8, приблизительно 9, приблизительно 10, приблизительно 11, приблизительно 12, или приблизительно 13. В другом примере, рН смеси гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли может иметь значение от приблизительно 1 до приблизительно 2, от приблизительно 2 до приблизительно 3, от приблизительно 3 до приблизительно 4, от приблизительно 4 до приблизительно 5, от приблизительно 5 до приблизительно 6, от приблизительно 6 до приблизительно 7, от приблизительно 7 до приблизительно 8, от приблизительно 8 до приблизительно 9, от приблизительно 9 до приблизительно 10, от приблизительно 10 до приблизительно 11, от приблизительно 11 до приблизительно 12, или от приблизительно 12 до приблизительно 13.
[0018] Смесь может включать одну или более добавок. Приведенные в качестве иллюстрации добавки могут включать поверхностно-активные вещества, диспергирующие вещества, ингибиторы коррозии, красители, фунгициды, инсектициды, или любую их смесь, но не ограничиваются этим. Типичное поверхностно-активное вещество может включать хлорид диоктилдиметиламмония, хлорид дидецилдиметиламмония, хлорид дикокодиметиламмония, хлорид кокобензилдиметиламмония, хлорид коко(фракционированный)бензилдиметиламмония, хлорид октадецил триметиламмония, хлорид диоктадецил диметиламмония, хлорид дигексадецил диметиламмония, хлорид ди(радикал жирной кислоты гидрогенизированного сала)диметиламмония, хлорид ди(радикал жирной кислоты гидрогенизированного сала)бензилметиламмония, хлорид (радикал жирной кислоты гидрогенизированного сала)бензилдиметиламмония, хлорид диолеилдиметиламмония, и хлорид ди(этилен-гексадеканкарбоксилат)диметиламмония, алкилфенол, этоксилированные, этоксилированные жирные кислоты, этоксилированные жирные спирты, соли жирных кислот, блок-сополимеры этиленоксида и пропиленоксида, или любую их смесь, но не ограничивается этим.
[0019] Диспергирующее вещество, если присутствует, может включать поверхностно-неактивные полимеры или поверхностно-активные вещества, добавляемые для улучшения разделения частиц и/или для ингибирования осаждения или комкования. Диспергирующее вещество может быть катионным, анионным, неионогенным, или амфотерным. Диспергирующее вещество может включать натуральные крахмалы и дериватизированные крахмалы. Подходящие диспергирующие вещества на основе крахмала могут включать гидроксиэтил-, гидроксипропил-, метилгидроксипропил- и этилгидроксиэтилцеллюлозу, метил- и карбоксиметилцеллюлозу, желатин, крахмал, гуаровую камедь, ксантановую камедь, поливиниловый спирт, и их смеси, но не ограничиваются этим. Диспергирующее вещество на основе крахмала могут включать нано-крахмалы. Такие нано-крахмалы могут включать нано-крахмалы, продаваемые в Ecosynthetix, Inc. Дериватизированные крахмалы могут быть получены путем проведения реакции между натуральными крахмалами и катионизирующими агентами, такими как хлорид глицидилтриметиламмония или 3-хлор-2-гидроксипропилтриметиламмония. Неионогенные диспергирующие вещества могут включать этоксилированные жирные спирты, жирные кислоты, алкилфенолы, амиды жирных кислот, сложные эфиры этоксилированного или неэтоксилированного глицерина, сложные эфиры жирных кислот и сорбита, и их смеси, но не ограничиваются этим. Подходящие катионные диспергирующие вещества могут включать азотсодержащие соединения, такие как четвертичные аммониевые соединения, соли третичных аминов, растворимые в воде азотсодержащие эпихлоргидриновые смолы, катионные полиуретаны, полиамидоамины, поли-амидамин-эпихлоргидриновые сополимеры, диметиламин-эпихлоргидриновые сополимеры, диметиламин-этилендиамин-эпихлоргидриновые сополимеры, аммониево-этилендихлоридные сополимеры, гомополимеры и сополимеры хлорида диаллилдиметиламмония, диалкил-аминоалкил акрилаты, метакрилаты и акриламиды (например, диметиламиноэтил акрилаты и метакрилаты), катионные полимеры (например, полиакриламид, полиэтиленимин, полиамидоамин и поли(диаллилдиметил аммонийхлорид)) и их смеси. Подходящие анионные диспергирующие вещества могут включать фосфатированный, сульфированный и карбоксилированный лигнин или полисахариды, анионные полиуретаны, нафталин-сульфонаты, и полимеры, получающиеся в результате последовательного присоединения виниловых мономеров, образованные из мономеров с анионными группами (например, из акриловой кислоты, метакриловой кислоты, малеиновой кислоты, итаконовой кислоты, кротоновой кислоты, винилсульфоновой кислоты, сульфированного стирола и фосфатов гидроксиалкил акрилатов, и метакрилатов), но не ограничиваются этим. Массовое соотношение гидрофобизирующего агента и диспергирующего вещества может составлять от минимального значения, составляющего приблизительно 0,1% массового, приблизительно 1% массовый, приблизительно 5% массовых, или приблизительно 7% массовых, до максимального значения, составляющего приблизительно 15% массовых, приблизительно 18% массовых, или приблизительно 20% массовых. В другом примере, диспергирующее вещество может присутствовать в смеси в количестве от приблизительно минимального значения, составляющего приблизительно 0,1% массового, приблизительно 5% массовых, приблизительно 7% массовых, или приблизительно 10% массовых, до максимального значения, составляющего приблизительно 18% массовых, приблизительно 22% массового, или приблизительно 30% массовых, в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, диспергирующего вещества, и воды. В другом примере, диспергирующее вещество может составлять от приблизительно 0,2% массового до приблизительно 0,4% массового, от приблизительно 1% массового до приблизительно 7% массовых, от приблизительно 10% массовых до приблизительно 16% массовых, или от приблизительно 20% массовых до приблизительно 25% массовых, в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, неорганического основания, и воды.
[0020] Смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли может иметь содержание нелетучего материала или "твердых веществ" от минимального значения, составляющего приблизительно 20% массовых, приблизительно 40% массовых, приблизительно 50% массовых, или приблизительно 65% массовых, до максимального значения, составляющего приблизительно 75% массовых, приблизительно 80% массовых, приблизительно 85% массовых, приблизительно 95% массовых, или приблизительно 99,9% массовых, в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, и жидкой среды. В другом примере, эмульсия может иметь содержание твердых веществ от приблизительно 20% массовых до приблизительно 59% массовых, от приблизительно 40% массовых до приблизительно 60% массовых, от приблизительно 60% массовых до приблизительно 80% массовых, от приблизительно 80% массовых до приблизительно 95% массовых, от приблизительно 25% массовых до приблизительно 75% массовых, от приблизительно 60% массовых до приблизительно 90% массовых, или от приблизительно 75% массовых до приблизительно 85% массовых, в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, и жидкой среды. В еще одном примере, эмульсия может иметь содержание твердых веществ, составляющее, по меньшей мере, 20% массовых, по меньшей мере, 33% массовых, по меньшей мере, 41% массовый, по меньшей мере, 50% массовых, по меньшей мере, 55% массовых, или, по меньшей мере, 62% массовых, в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, и жидкой среды.
[0021] Как используется в данном документе, специалисту в соответствующей области техники очевидно, что содержание твердых веществ может быть измерено путем определения потери массы при нагревании небольшого образца, например, 1-5 грамм смеси, до подходящей температуры, например, 125°С, и времени, достаточного для удаления жидкости из него. В результате измерения массы образца до и после нагревания, процентное содержание твердых веществ в образце может быть непосредственно вычислено или иным образом оценено.
[0022] Смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли может быть приготовлена с применением подходящего способа или комбинации способов. Например, смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли может быть эмульгирована, суспендирована, диспергирована, и/или превращена в раствор с помощью сдвигового гомогенизатора, ультразвукового диспергатора, и/или высоконапорного клапанного гомогенизатора (также известного как динамический гомогенизатор высокого давления). Сдвиговый гомогенизатор использует сдвиговые усилия для эмульгирования смеси и уменьшения размера частиц эмульсии. Ультразвуковой диспергатор использует звуковую или ультразвуковую энергию для эмульгирования смеси и уменьшения размера частиц эмульсии. Высоконапорный клапанный гомогенизатор позволяет смешивать компоненты и уменьшать размер частиц в результате наращивания давления с одной стороны клапана и затем в результате обеспечения протекания смеси через узкую, регулируемую щель клапана, что создает турбулентные потоки, и приводит к смешению компонентов и к уменьшению размера частиц. Смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли может быть смешана в высоконапорном клапанном гомогенизаторе при давлении от минимального значения, составляющего приблизительно 1,3 МПа, приблизительно 5 МПа, приблизительно 10 МПа, или приблизительно 50 мПа, до максимального значения, составляющего приблизительно 100 МПа, приблизительно 150 МПа или приблизительно 207 МПа. В другом примере, смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли может быть смешана в высоконапорном клапанном гомогенизаторе при давлении от приблизительно 2 МПа до приблизительно 10 МПа, от приблизительно 11 МПа до приблизительно 19 МПа, от приблизительно 22 МПа до приблизительно 35 МПа, от приблизительно 10 МПа до приблизительно 45 МПа, от приблизительно 12 МПа до приблизительно 150 МПа, или от приблизительно 13 МПа до приблизительно 202 МПа.
[0023] Гидрофобизирующий агент и лигносульфоновая кислота или ее соль в смеси могут иметь размер частиц от минимального значения, составляющего приблизительно 25 нм, приблизительно 50 нм, приблизительно 75 нм или приблизительно 90 нм, до максимального значения, составляющего приблизительно 200 нм, приблизительно 300 нм, приблизительно 2000 нм, приблизительно 3000 нм, приблизительно 4000 нм или приблизительно 5000 нм. В другом примере, смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли может иметь размер частиц от приблизительно 30 нм до приблизительно 55 нм, от приблизительно 66 нм до приблизительно 110 нм, от приблизительно 50 нм до приблизительно 300 нм, от приблизительно 100 нм до приблизительно 169 нм, от приблизительно 149 нм до приблизительно 210 нм, от приблизительно 200 нм до приблизительно 400 нм, от приблизительно 1005 нм до приблизительно 1755 нм, или от приблизительно 2200 нм до приблизительно 4855 нм. Смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли может иметь средний размер частиц от минимального значения, составляющего приблизительно 80 нм, приблизительно 90 нм, приблизительно 100 нм, приблизительно 120 нм, приблизительно 140 нм, приблизительно 160 нм, приблизительно 180 нм, приблизительно 200 нм, до максимального значения, составляющего приблизительно 220 нм, приблизительно 250 нм, приблизительно 300 нм, приблизительно 400 нм, приблизительно 500 нм, приблизительно 1000 нм, приблизительно 2000 нм, приблизительно 3000 нм, приблизительно 4000 нм, или приблизительно 5000 нм. В другом примере, смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли может иметь средний размер частиц от приблизительно 80 нм до приблизительно 175 нм, от приблизительно 110 нм до приблизительно 170 нм, от приблизительно 150 нм до приблизительно 230 нм, от приблизительно 280 нм до приблизительно 380 нм, от приблизительно 150 нм до приблизительно 190 нм, от приблизительно 150 нм до приблизительно 2000 нм, от приблизительно 160 нм до приблизительно 1000 нм, от приблизительно 800 нм до приблизительно 1200 нм, от приблизительно 2000 нм до приблизительно 3000 нм, или от приблизительно 3500 нм до приблизительно 4500 нм.
[0024] Смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли может быть эмульгирована, суспендирована, и/или диспергирована при температуре от минимального значения, составляющего приблизительно 10°С, приблизительно 20°С, приблизительно 30°С, приблизительно 40°С, приблизительно 50°С, до максимального значения, составляющего приблизительно 80°С, приблизительно 100°С, приблизительно 120°С, приблизительно 140°С, или приблизительно 160°С. В другом примере, смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли может быть эмульгирована, суспендирована, и/или диспергирована при температуре от приблизительно 15°С до приблизительно 35°С, от приблизительно 25°С до приблизительно 55°С, от приблизительно 65°С до приблизительно 85°С, от приблизительно 80°С до приблизительно 95ºС, от приблизительно 105ºС до приблизительно 115°С, от приблизительно 100°С до приблизительно 125°С, или от приблизительно 135°С до приблизительно 155°С.
[0025] Жидкая смесь может включать в себя воду, один или более спиртов, один или более простых эфиров, или их любую смесь, но не ограничивается этим. Подходящие спирты могут включать метанол, этанол, пропанол, изопропанол, н-бутанол, втор-бутанол, изобутанол, трет-бутанол, этиленгликоль, и их смеси, но не ограничиваются этим. Подходящие простые эфиры могут включать диметиловый эфир, диэтиловый эфир, тетрагидрофуран, и их смеси, но не ограничиваются этим.
[0026] В одном или в нескольких вариантах осуществления, жидкая среда может включать одну жидкую среду. В одном или в нескольких вариантах осуществления, жидкая среда может представлять собой или включает в себя две или более различных жидких сред. Если жидкая среда включает две различные жидкие среды, то есть, первую жидкую среду и вторую жидкую среду, то первая и вторая жидкие среды могут присутствовать в любом количестве относительно друг друга. Например, первая и вторая жидкие среды могут присутствовать в массовом соотношении, составляющем приблизительно 99:1, приблизительно 90:10, приблизительно 80:20, приблизительно 70:30, приблизительно 60:40, приблизительно 50:50, приблизительно 40:60, приблизительно 30:70, приблизительно 20:80, приблизительно 10:90, или приблизительно 1:99. В другом примере, если жидкая среда включает в себя первую жидкую среду и вторую жидкую среду, то смесь может иметь жидкую среду, которая включает первую жидкую среду в количестве от приблизительно 1% массового до приблизительно 99% массовых и в свою очередь от приблизительно 99% массовых до приблизительно 1% массового второй жидкой среды, в расчете на объединенную массу первой и второй жидких сред. В еще одном примере, количество первой жидкой среды может составлять от минимального значения, равного приблизительно 5% массовым, приблизительно 10% массовым, приблизительно 15% массовым, приблизительно 20% массовым, приблизительно 25% массовым, приблизительно 30% массовым, приблизительно 35% массовым, приблизительно 40% массовым, или приблизительно 45% массовым, до максимального значения, равного приблизительно 60% массовым, приблизительно 65% массовым, приблизительно 70% массовым, приблизительно 75% массовым, приблизительно 80% массовым, приблизительно 85% массовым, приблизительно 90% массовым, или приблизительно 95% массовым, в расчете на объединенную массу первой и второй жидких сред. В другом примере, если присутствуют три или более жидких сред, тогда три или более жидких сред могут присутствовать в любом соотношении относительно друг друга.
[0027] Лигносульфоновая кислота и одна или более ее солей могут быть получены из лигнина. Лигнин представляет собой полимерное вещество, которое может включать замещенные ароматические соединения, обнаруживаемые в растительных материалах и примесях, относящихся к целлюлозе и другим растительным составляющим. Приведенные в качестве иллюстрации растительные материалы и примеси могут включать солому, пеньку, сизаль, стебли хлопчатника, пшеницу, бамбук, траву сабаль, рисовую солому, банановые листья, бумажное дерево (то есть, лубяное волокно), листья текстильного банана, ананасовые листья, листья ковыля тянущегося, волокна растений рода Hesperaloe в семействе джута Agavaceae, камыш приморский, пальмовые ветви, льняное волокно, измельченную скорлупу орехов, твердые породы древесины, мягкие породы древесины, фибролитовые плиты на основе вторичных волокон, такие как древесно-волокнистая плита высокой плотности, древесно-волокнистая плита средней плотности, древесно-волокнистая плита низкой плотности, ориентированно-стружечную плиту, древесностружечную плиту, или их любую комбинацию, но не ограничиваются этим. Например, растительный материал может представлять собой или может включать в себя древесину, например, твердые породы древесины, мягкие породы древесины, или их комбинацию. Приведенные в качестве иллюстрации типы древесины могут включать ольху, ясень, осину, липу, бук, березу, кедр, вишню, хлопковое дерево, кипарис, вяз, ель/пихту, эвкалипт, черемуху, гикори, клен, дуб, пекан, сосну, тополь, калифорнийское мамонтовое дерево, американский лавр, канадскую ель, платан, грецкий орех, и иву, но не ограничиваются этим.
[0028] Подходящий лигниновый материал может включать лигнин в своем природном или натуральном состоянии, то есть, немодифицированный или неизмененный лигнин, лигносульфонаты, или любую их комбинацию или смесь, но не ограничивается этим. Подходящие лигносульфонаты могут включать в себя лигносульфонат аммония, лигносульфонат натрия, лигносульфонат калия, лигносульфонат кальция, лигносульфонат магния, или любую их комбинацию или смесь, но не ограничиваются этим. Лигносульфоновая кислота может быть использована без изменений, и некоторая соль или другой подобный компонент может быть использован(а) для модифицирования кислоты, или, более предпочтительно, лигносульфоновая кислота может быть использована в своей солевой форме. Подобные компоненты, проявляющие эксплуатационные качества, в некоторой степени эквивалентные лигносульфоновой кислоте или ее соли, могут быть использованы в качестве ее заменителей при условии, что желательные свойства, касающиеся набухания краев, поглощения воды, внутреннего сцепления и/или прочности на изгиб, для продуктов на основе композиционных лигноцеллюлозных материалов отвечают требованиям.
[0029] Один или более гидрофобизирующих агентов могут представлять собой или может включать в себя один или более восков, таких как нефтяные воски, монтанные воски, синтетические воски, и природные воски, такие как растительные воски или животные воски. Гидрофобизирующий агент может представлять собой или может включать в себя алкил-кетеновые димеры, алкенилсукциновые ангидриды, минеральные масла, канифоли, синтетические сложные эфиры, силиконовые масла, терпентины, углеводородные смолы, фторуглеродные полимеры, растительные масла, полимеры на основе атактического полиэтилена, сополимеры этилена и акриловой кислоты, животные жиры или масла, триглицериды, и любую их смесь.
[0030] Приведенные в качестве иллюстрации нефтяные воски могут включать парафиновый воск, микрокристаллический воск, и парафиновый гач, но не ограничиваются этим. Нефтяные воски могут быть получены либо в форме очищенных парафинов с различающимися уровнями очистки, либо в форме менее очищенного парафинового гача, при осуществлении процесса очистки нефти. Парафиновый воск может представлять собой или может включать в себя смеси алканов, которые могут иметь от приблизительно 20 до приблизительно 40 углеродных цепей. Углеродные цепи парафинового воска могут быть линейными или разветвленными. Микрокристаллические воски могут представлять собой воск, получаемый обезмасливанием петролатума, при осуществлении процесса очистки нефти. Микрокристаллический воск имеет более высокое процентное содержание разветвленных алканов и циклоалканов. Микрокристаллический воск может состоять из насыщенных алифатических углеводородов высокой молекулярной массы и может быть охарактеризован тонкостью его кристаллических структур в противоположность более крупным кристаллическим структурам, относящимся к парафиновым воскам. Парафиновый гач может быть получен путем охлаждения и отжатия на фильтр-прессе с применением растворителя воскового дистиллята в ходе осуществления процесса очистки нефти. Парафиновый гач может представлять собой полуочищенный воск, в отличие от чешуйчатого парафина, который может иметь более высокое содержание масла.
[0031] Нефтяной воск может иметь содержание нефтяного масла вплоть до приблизительно 30% массовых, в расчете на массу нефтяного воска. Нефтяной воск может иметь содержание масла от минимального значения, составляющего приблизительно 1% массовый, приблизительно 3% массовых, приблизительно 5% массовых, приблизительно 7% массовых, или приблизительно 10% массовых, до максимального значения, составляющего приблизительно 15% массовых, приблизительно 20% массовых, приблизительно 25% массовых, или приблизительно 30% массовых, в расчете на массу нефтяного воска. В другом примере, нефтяной воск может иметь содержание масла от приблизительно 2% массовых до приблизительно 6% массовых, от приблизительно 7% массовых до приблизительно 12% массовых, от приблизительно 15% массовых до приблизительно 22% массовых, или от приблизительно 24% массовых до приблизительно 29% массовых, в расчете на массу нефтяного воска.
[0032] Могут быть приемлемыми различные температуры плавления, если изменяют условия сушки продуктов на основе композиционных лигноцеллюлозных материалов, в силу этого могут быть использованы любые методы, известные в области изготовления слоистой плиты, с учетом температуры плавления нефтяного воска. Парафиновый воск может представлять собой твердое вещество при комнатной температуре, которое может начать переходить в жидкую фазу при нагревании до температуры приблизительно 37°С- приблизительно 110°С. Микрокристаллический воск может иметь диапазон плавления от приблизительно 60°С до приблизительно 80°С. Парафиновый гач может иметь диапазон плавления от приблизительно 40°С до приблизительно 75°С.
[0033] Монтанный воск, также называемый горным воском или озокеритом, может представлять собой сложные эфиры, получаемые из монтановых кислот. Они могут быть получены из лигнита, который подвергают экстрагированию, отбеливанию, и превращению в сложный эфир или омылению. Монтанные воски могут состоять из сложных эфиров карбоновых кислот с длинной цепью (С24-С30) на приблизительно 62% массового - приблизительно 68% массовых, карбоновых кислот с длинной цепью (С24-С30) на приблизительно 22% массового - приблизительно 26% массовых, длинноцепочечных спиртов, кетонов, и алканов на приблизительно 7% массовых - приблизительно 15% массовых, и остаточных смол. Монтанный воск может иметь температуру плавления от приблизительно 82°С до приблизительно 95°С. Монтанный воск может иметь ограниченную растворимость в воде, но растворители, такие как тетрахлорид углерода, бензол, хлороформ или другие органические растворители, могут быть использованы для введения его в эмульсию.
[0034] Синтетический воск может включать этиленовые полимеры, фторуглеродные полимеры, или типы углеводородов, полученные с применением синтеза Фишера-Тропша, но не ограничивается этим. Синтетический воск может быть получен из алкиловых кислот и/или алкиловых сложных эфиров. Например, могут быть использованы жирные кислоты высокой молекулярной массы с длинами цепей, превышающими 18 углеродов. Такие кислоты, как правило, описывают как имеющие формулу R-COOH, где R представляет собой алкиловую неполярную группу, которая является липофильной и может иметь от 18 до 100 и более углеродов, например, октакозановая кислота и ее соответствующий сложный эфир, который является, например, сложным диэфиром той кислоты с этиленгликолем. Группа СООН может образовывать гидрофильные полярные соли в присутствии щелочных металлов, таких как натрий или калий, в эмульсии. Такие алкиловые кислоты могут адсорбироваться на поверхности частиц воска, обеспечивая тем самым стабильность в эмульсии в водной фазе. Могут быть использованы другие продукты на основе сложных эфиров алкиловых кислот и спиртов или гликолей. Фторуглеродный полимер может представлять собой тетрафторэтиленовый воск.
[0035] Синтетический воск также может включать полиэтиленовый воск, полипропиленовый воск, сополимеры этилена и акриловой кислоты. Полиэтиленовые воски могут быть изготовлены из этилена. Полиэтиленовый воск может быть быт окислен или сополимеризован с акриловой кислотой, что в результате дает полиэтиленовые группы, которые могут способствовать эмульгированию. Полиэтилен может представлять собой либо полиэтилен высокой плотности, либо полиэтилен низкой плотности. Полиэтилен высокой плотности может иметь диапазон плавления от 110°С до 140°С. Полиэтилен низкой плотности может иметь диапазон плавления от 100°С до 110°С. Полимеры этилена и акриловой кислоты могут иметь содержание акриловой кислоты 20% массовых и могут быть подвергнуты сшивке посредством подходящих сшивающих средств для увеличения их водостойкие свойства.
[0036] Фторуглеродные полимеры могут включать тетрафторэтиленовый воск. Тетрафторэтиленовый воск может обладать высокой термостойкостью, например, вплоть до приблизительно 330°С. Группы фтора тетрафторэтиленового воска дают эффективные свойства касательно разделения, скольжения и истирания.
[0037] Гидрофобизирующий агент может представлять собой или может включать минеральные масла или жидкие парафины. В качестве иллюстрации минеральных масел приводят парафиновое масло, но не ограничиваются этим. Минеральное масло (также называемое жидким петролатумом) может быть побочным продуктом перегонки нефти. Оно может представлять собой прозрачное бесцветное масло, состоящее из линейных, разветвленных, и циклических алканов (парафинов) с различными молекулярными массами. Минеральное масло может быть очищено посредством применения перегонки, гидрогенизации, гидрообработки, и/или других процессов очистки. Другие названия для минерального масла включают парафиновое масло, вазелиновое масло, смазочное масло, светлое минеральное масло, и белое медицинское масло, но не обязательно ограничиваются этим.
[0038] Подходящие канифоли могут представлять собой любые модифицированные или немодифицированные канифоли, пригодные для проклеивания бумаги, включая неукрепленную канифоль, укрепленную канифоль и канифоль с введенным наполнителем, а также сложные эфиры канифоли, и их смеси и составы. Канифоль может представлять собой любую канифоль из коммерчески доступных типов канифоли, как например, экстракционную канифоль, живичную канифоль, талловую канифоль, и смеси любых двух или более канифолей, в их сыром или очищенном состоянии. Также могут быть применены частично гидрогенизированные канифоли и полимеризованные канифоли, а также канифоли, которые были обработаны для ингибирования кристаллизации, как например, с применением термообработки или реакции с формальдегидом.
[0039] Гидрофобизирующий агент может представлять собой или может включать синтетические сложные эфиры, такие как сложные эфиры жирных кислот и фталаты. Приведенные в качестве иллюстрации сложные эфиры жирных кислот могут включать жирные кислоты талового масла, которые были подвергнуты превращению в сложный эфир, но не ограничиваются этим. Приведенные в качестве иллюстрации фталаты могут включать дибутил-фталат и диаллил-фталат, но не ограничиваются этим.
[0040] Подходящие алкил-кетеновые димеры ("AKD") могут быть охарактеризовны общей формулой:
1
2
1
2
8
30
[0041] где заместители R и R независимо представляют собой С-С-углеводородную радикальную группу, которая может быть насыщенной или ненасыщенной, линейной или разветвленной. Заместители R и R включают, например, следующие радикальные группы: октил, децил, додецил, тетрадецил, гексадецил, октадецил, эйкозил, докозил, тетракозил, фенил, бензил, β-нафтил и циклогексил.
[0042] Соединения Формулы I могут быть получены путем проведения реакции между хлоридами карбоновой кислоты и третичными аминами. Хлориды карбоновой кислоты могут быть получены хлорированием жирных кислот природного происхождения или их смесей. Например, хлориды карбоновой кислоты на основе жирных кислот могут быть получены из кокосового масла, талового масла, касторового масла, оливкового масла, топленого или говяжьего сала, пальмоядрового масла, и тому подобного. Подходящие хлориды карбоновой кислоты могут включать миристоил-хлорид, пальмитоил-хлорид, стеароил-хлорид, олеоил-хлорид, бегеноил-хлорид и изостеароил-хлорид, но не ограничиваются этим.
[0043] Подходящий алкилсукциновый ангидрид ("ASA") может включать структуры с пятичленным, ангидридным кольцом и линейными углеродными цепями. Алкилсукциновый ангидрид может быть представлен общей формулой:
1
2
1
2
1
20
[0044] где заместители R и R независимо представляют собой С-С-углеводородные радикальные группы, которые могут быть насыщенными или ненасыщенными, линейными или разветвленными. Реакционноспособное кольцо может находиться в различных положениях относительно цепи, и большинство выпускаемых серийно алкилсукциновых ангидридов состоит из смеси этих изомеров. Например, R может представлять собой октил, а R может представлять собой децил.
[0045] Широкий ряд алкилсукциновых ангидридов может быть использован в качестве гидрофобизирующего агента. Могут быть использованы смеси алкилсукциновых ангидридов. ASA может представлять собой легкое амбровое масло. ASA может быть подвержен гидролизу, поэтому следует предпринимать в работе с ним некоторую тщательность с тем, чтобы поддерживать его в сухом состоянии. Гидролиз может быть минимизирован путем приготовления эмульсии по возможности позже, часто непосредственно перед добавлением в лигноцеллюлозные материалы.
[0046] Подходящее силиконовое масло включает разветвленные или линейные силоксановые полимерные цепи.
[0047] Подходящие углеводородные смолы могут включать полибутадиен низкой молекулярной массы и сополимеры бутадиена и пиперилена, изопрена, стирола и стирольных производных низкой молекулярной массы, но не ограничиваются этим. Углеводородные смолы также могут быть модифицированы малеиновым ангидридом.
[0048] Гидрофобизирующий агент может представлять собой или может включать в себя один или более терпенов, таких как карен, туйен, и сабинен. Гидрофобизирующий агент также может включать терпентин.
[0049] Гидрофобизирующий агент может представлять собой или может включать одно или более растительных масел. Приведенные в качестве иллюстрации растительные масла могут включать сафлоровое масло, масло виноградной косточки, подсолнечное масло, масло грецкого ореха, соевое масло, хлопковое масло, кокосовое масло, кукурузное масло, оливковое масло, пальмовое масло, растительное арахисовое масло, рапсовое масло, каноловое масло, сезамовое масло, масло лесного ореха, миндальное масло, буковое масло, масло оболочки ореха кешью, макадамии масло, масло ореха монгонго, масло из ореха пекан, масло кедрового ореха, фисташковое масло, грейпфрутовое масло, лимонное масло, апельсиновое масло, арбузное масло, масло китайской горькой тыквы, масло тыквы вонючей, масло семян тыквы мускатной, масло семян egusi, масло семян тыквы, масло семян арбуза, масло семян бурачника, масло семян черной смородины, масло первоцвета вечернего, масло асаи, масло черного тмина, масло семян бурачника, масло бурачника, льняное масло, масло плодов рожкового дерева, амарантовое масло, абрикосовое масло, масло семян яблока, аргановое масло, масло авокадо, масло из бразильского ореха бабассу, моринговое или бегеновое масло, масло семян Shorea stenoptera, капский каштан, масло альгаробы, масло какао, масло дурнишника, маковое масло, масло семян пальмы, масло семян кориандра, масло плодов финиковой пальмы, масло из семян мангового дерева, масло рыжика посевного, конопляное масло, капоковое масло, масло семян кенафа, масло лаллеманции, масло семян растения Mafureira oleifera, масло марулы, масло семян пенника лугового, горчичное масло, масло семян бамии, масло семян папайи, перилловое масло, масло косточек-семян хурмы, масло пеки, масло семян растения Canarium ovatum, масло из семян граната, сливовое масло, масло квиноя, масло нута абиссинского, масло из рисовых отрубей, масло royle, масло ореха ши, масло сача инчи, масло сапоты, масло seje, масло тарамира, масло из семян чайного дерева, масло чертополоха, масло земляного миндаля, масло из семян табака, томатное масло, масло пшеничных зародышей, касторовое масло, сурепное масло, льняное масло, горчичное масло, масло семян редиса, масло саликорнии, тунговое масло, масло honge, ятрофное масло, масло жожоба, масло nahor, масло райских зерен, каменное масло, ореховое масло, даммарное масло, масло семян льна, масло стиллингии, масло вернонии, фруктовое масло амурского пробкового дерева, масло плодов амурского пробкового дерева, масло артишока, масло balanos, масло везикарии, масло бруцеи яванской, репейное масло, масло плодов свечного дерева, масло из семян моркови, хаульмугровое масло, масло кремби, кротоновое масло, масло cuphea, масло семян ночной фиалки, масло жожобы, масло семян мангового растения, масло семян маргозы, масло ojon, масло семян плода шиповника, масло из семян каучуконосов, облепиховое масло, масло семян какиле приморского, масло семян калины, талловое масло, масло таману, масло диптерикса душистого, масло семян ucuhuba, или их смеси, но не ограничиваются этим. Приведенные в качестве иллюстрации животные масла или животные жиры могут включать в себя свиное сало, бараний жир, талловый жир, лошадиное масло, говяжье сало, сливочное масло, свиной жир, куриный жир, или любую их смесь, но не ограничиваются этим.
[0050] Гидрофобизирующий агент может представлять собой или включать в себя растительные воски, такие как карнаубский воск. Карнаубский воск является защитным покрытием для листьев, которые собирают с бразильского пальмового дерева Copernica Cerifera. Карнаубский воск представляет собой твердый хрупкий воск с температурой плавления 86°С. Один приведенный в качестве иллюстрации животный воск может включать в себя пчелиный воск.
[0051] Триглицериды могут иметь число омыления, равное, по меньшей мере, 150, по меньшей мере, 160, по меньшей мере, 170, по меньшей мере, 180, или, по меньшей мере, 190. Например, триглицериды могут иметь число омыления от минимального значения, составляющего приблизительно 150, приблизительно 155, приблизительно 160, приблизительно 165, приблизительно 170, приблизительно 175, приблизительно 180, приблизительно 185, или приблизительно 190, до максимального значения, составляющего приблизительно 195, приблизительно 200, приблизительно 205, приблизительно 210, приблизительно 220, приблизительно 230, приблизительно 240, приблизительно 250, приблизительно 260, или приблизительно 270. Триглицериды могут иметь йодное число, равное, по меньшей мере, 35, по меньшей мере, 40, по меньшей мере, 45, или, по меньшей мере, 50. Например, триглицериды могут иметь йодное число от минимального значения, составляющего приблизительно 35, приблизительно 37, приблизительно 40, приблизительно 43, приблизительно 45, приблизительно 47, или приблизительно 50, до максимального значения, составляющего приблизительно 55, приблизительно 57, приблизительно 60, приблизительно 65, приблизительно 70, или приблизительно 75. Иллюстративные примеры материалов, которые могут включать триглицериды и имеют подходящие число омыления и йодное число, могут включать рапсовое масло, масло менхадена, кукурузное масло, оливковое масло, масло какао, соевое масло, льняное масло, хлопковое масло, свиное топленое сало, баранье сало, растительное арахисовое масло, лошадиное масло, говяжье сало, пальмовое масло, сливочное масло, косточковое пальмовое масло, кокосовое масло, или любую их смесь, но не ограничиваются этим.
[0052] Число омыления означает миллиграммы гидроксида калия (KOH), требующиеся для омыления 1-граммового образца, и соответствует сумме кислотного числа и сложноэфирного числа. При измерении числа омыления, образец может быть подвергнут омылению посредством приблизительно 0,5N-ного спиртового раствора гидроксида калия, и избыточный гидроксид калия может быть подвергнут титрованию посредством 0,5N-ной хлористоводородной кислоты.
[0053] Для измерения йодного числа, в то время как галоген действует на образце может быть измерено количество галогена, абсорбированного образцом триглицерида. Количество абсорбированного галогена может быть пересчитано на йод и выражено в граммах на 100 грамм образца. Йодное число означает граммы йода, абсорбированного посредством 100 грамм жира, и степень ненасыщенности жирной кислоты в образце увеличивается в зависимости от йодного числа. В качестве образца может быть приготовлен раствор в хлороформе или тетрахлориде углерода, и к образцу может быть добавлен спиртовой раствор йода и хлорида ртути или раствор хлорида йода в ледяной уксусной кислоте. После выдерживания образца, йод, который остается, не инициируя какую-либо реакцию, подвергают титрованию стандартным раствором тиосульфата натрия, в результате чего вычисляют количество абсорбированного йода.
[0054] Смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли может иметь температуру вспышки, превышающую температуру прессования, используемую для изготовления продуктов на основе композиционных материалов, которые включают смесь для уменьшения опасности возникновения пожара. Например, гидрофобизирующий агент может иметь температуру вспышки от минимального значения, составляющего приблизительно 150°С, приблизительно 160°С, или приблизительно 170°С, до максимального значения, составляющего приблизительно 220°С, приблизительно 230°С, приблизительно 250°С, или приблизительно 300°С. В другом примере, гидрофобизирующий агент может иметь температуру вспышки от приблизительно 155°С до приблизительно 165°С, от приблизительно 175°С до приблизительно 185°С, от приблизительно 190°С до приблизительно 205°С, от приблизительно 210°С до приблизительно 220°С, от приблизительно 225°С до приблизительно 250°С, или от приблизительно 260°С до приблизительно 295°С.
[0055] Гидрофобизирующий агент может иметь температуру плавления от минимального значения, равного приблизительно 20°С, приблизительно 30°С, приблизительно 50°С, или приблизительно 60°С, до максимального значения, равного приблизительно 90°С, приблизительно 120°С, приблизительно 130°С, или приблизительно 170°С. В другом примере, гидрофобизирующий агент может иметь температуру плавления от приблизительно 25°С до приблизительно 45°С, от приблизительно 45°С до приблизительно 60°С, от приблизительно 65°С до приблизительно 80°С, от приблизительно 85°С до приблизительно 100°С, от приблизительно 105°С до приблизительно 120°С, от приблизительно 125°С до приблизительно 145°С, или от приблизительно 150°С до приблизительно 170°С.
[0056] Смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли может быть смешана с одним или более связующими или смолами. Смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли может быть использована с окислительными связующими или связующими, которые включают в себя одно или более реагентов-предшественников свободных радикальных групп. Как используют в данном документе, термин реагент-предшественник свободных радикальных групп относится к любому соединению или к смеси соединений, которое(ая) может вырабатывать радикальные группы при подвергании воздействию в заданных условиях. Например, реагент-предшественник свободных радикальных групп может представлять собой соединение или смесь соединений, которое(ая) может вырабатывать радикальные группы при нагревании до заданной температуры. В другом примере, реагент-предшественник свободных радикальных групп может представлять собой соединение или смесь соединений, которое(ая) может вырабатывать радикальные группы под действием пероксида водорода (окислителя).
[0057] Лигносульфоновая кислота и одна или более ее солей, используемые в качестве стабилизатора для гидрофобных агентов, обладают способностью вступать в реакции по окислительному механизму. По сути, лигносульфоновая кислота и/или ее соль могут участвовать в отверждении смолы. Отвержденные лигносульфоновая кислота и одна или более ее солей могут повышать гидрофобность смеси гидрофобизирующего агента. Лигносульфоновая кислота или ее соль может быть использована в связующих системах аналогичным или подобным способом, который рассмотрен и описан в заявках на патент США, имеющих серийные номера: 61/708395; 61/782265; 61/782302; и 14/040791.
[0058] Один или более продуктов на основе композиционных лигноцеллюлозных материалов может(гут) быть изготовлен(ы) или получен(ы) путем нанесения покрытия на множество лигноцеллюлозных субстратов посредством одного или более связующих и/или одного или более реагентов-предшественников свободных радикальных групп и смеси гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли, в результате чего получают пропитанную смолой шихту. Пропитанная смолой шихта может иметь форму тканого или нетканого мата. Одно или более связующих и/или одно или более реагентов-предшественников свободных радикальных групп в пропитанной смолой шихте могут быть, по меньшей мере, частично отверждены с получением или с изготовлением продукта на основе композиционного лигноцеллюлозного материала. Такие продукты на основе композиционных материалов могут включать древесностружечную плиту с ориентированным расположением стружки, прессованную древесину, клееную фанеру, вафельную плиту, древесно-стружечную плиту, древесно-волокнистую плиту средней плотности, параллельно-ориентированный клееный брус, ориентированно-стружечную плиту, и ламинированный брус из ориентированной щепы, но не ограничиваются этим. Лигноцеллюлозные композиционные материалы, полученные, как показано в данном документе, с использованием смеси гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли, могут быть использованы в изготовлении ряда изделий. Например, композиционные материалы могут быть использованы в качестве облицовки или обшивки при изготовлении пола, крыши или стены, или, к примеру, в мебели. В некотором варианте осуществления, для изготовления лигноцеллюлозного композиционного материала может быть использована эмульсия воска.
[0059] Таким образом, лигноцеллюлозный композиционный материал в некоторых аспектах может представлять собой древесностружечную плиту с ориентированным расположением стружки (OSB). Приводимая в качестве примера OSB по настоящему изобретению включает в себя множество лигноцеллюлозных субстратов, таких как щепа, крупномерная стружка, производстственные отходы или обрезки, частицы в виде крошки, или пластинки, где каждый слой лигноцеллюлозных субстратов, таких как щепа, крупномерная стружка, производстственные отходы или обрезки, частицы в виде крошки, или пластинки, включает в себя щепу, ориентированную перпендикулярно смежным слоям. Как используют в данном документе, "крупномерная стружка", "щепа", "производственные отходы или обрезки", "частицы в виде крошки", и "пластинки" считают эквивалентными друг другу и используют взаимозаменяемо. Такую лигноцеллюлозную щепу соединяют между собой посредством связующего и пропитывают проклеивающим веществом, раскрытым в данном документе. Приводимая в качестве примера OSB по настоящему изобретению включает панель, например, панель, имеющую ширину приблизительно 1,2 м, длину приблизительно 2,4 м, и толщину от приблизительно 0,5 см до приблизительно 3 см.
[0060] Связующие и/или реагенты-предшественники свободных радикальных групп, смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли, и одна или более добавок, которые могут быть нанесены на лигноцеллюлозные субстраты рассматривают в данном документе как покрытие, даже если связующие и/или реагенты-предшественники свободных радикальных групп, смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли, и добавки могут находиться в форме небольших частиц, таких как тонкоизмельченные частицы или твердые частицы, которые могут не образовывать непрерывное покрытие на лигноцеллюлозном материале. Связующие и/или реагенты-предшественники свободных радикальных групп, смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли, и любые другие добавки могут быть нанесены на лигноцеллюлозные субстраты одним или несколькими методами, включающими распыление, перемешивание, и/или смешение. Предпочтительным методом является распыление смеси гидрофобизирующего агента, связующих и/или реагентов-предшественников свободных радикальных групп, и других добавок на лигноцеллюлозные субстраты в то время, как субстраты опрокидываются и переворачиваются в барабанном смесителе. В одном примере, проклеивающий агент может быть добавлен с помощью j-сопла при температуре, которая обычно находится в диапазоне от приблизительно 60°С до приблизительно 99°С, в зависимости от температуры плавления проклеивающего агента (то есть, проклеивающий агент добавляют при температуре, превышающей температуру его плавления). Связующие и/или реагенты-предшественники свободных радикальных групп и смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли могут быть нанесены последовательно на щепу лигноцеллюлозных субстратов. Уровень введения смеси гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли может составлять от минимального значения, составляющего приблизительно 0,5% массового, приблизительно 1% массовый, приблизительно 3% массовых, приблизительно 4% массовых, до максимального значения, составляющего приблизительно 5% массовых, приблизительно 10% массовых, приблизительно 15% массовых, в расчете на сухую массу продукта на основе композиционного материала. В другом примере, уровень введения смеси гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли может составлять от приблизительно 0,7% массового до приблизительно 1% массового, от приблизительно 0,6% массового до приблизительно 1,5% массового, от приблизительно 2% массовых до приблизительно 5% массовых, или от приблизительно 6% массовых до приблизительно 10% массовых, в расчете на сухую массу продукта на основе композиционного материала. Уровень введения или количество гидрофобизирующего агента может составлять от минимального значения, составляющего приблизительно 0,5% массового, приблизительно 1% массовый, приблизительно 3% массовых, приблизительно 4% массовых, до максимального значения, составляющего приблизительно 5% массовых, приблизительно 10% массовых, приблизительно 15% массовых, в расчете на сухую массу лигоноцеллюлозных субстратов. В другом примере, уровень введения или количество гидрофобизирующего агента может составлять от приблизительно 0,7% массового до приблизительно 1% массового, от приблизительно 0,6% массового до приблизительно 1,5% массового, от приблизительно 2% массовых до приблизительно 5% массовых, или от приблизительно 6% массовых до приблизительно 10% массовых, в расчете на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов.
[0061] В одном или нескольких вариантах осуществления, количество гидрофобизирующего агента, состоящего из воска, такого как нефтяные воски, монтанные воски, синтетические воски, и природные воски, рассмотренные и описанные выше, может составлять менее 5% массовых, менее 4,5% массовых, менее 4% массовых, менее 3,5% массовых, менее 3% массовых, менее 2,5% массовых, менее 2% массовых, менее 1,5% массовых, менее 1% массового, менее 0,95% массового, менее 0,9% массового, менее 0,85% массового, менее 0,8% массового, менее 0,75% массового, менее 0,7% массового, менее 0,65% массового, менее 0,6% массового, менее 0,55 % массового, менее 0,5% массового, менее 0,45% массового, менее 0,4% массового, менее 0,35% массового, менее 0,3% массового, менее 0,25% массового, менее 0,2% массового, менее 0,15% массового, менее 0,1% массового, менее 0,05% массового, или менее 0,01% массового, в расчете на сухую массу древесной шихты.
[0062] В одном или нескольких вариантах осуществления, количество гидрофобизирующего агента может составлять от приблизительно 0,5% массового до приблизительно 10% массовых, где количество воска в качестве гидрофобизирующего агента составляет менее 50%, менее 45%, менее 40%, менее 35%, менее 30%, менее 25%, менее 20%, менее 15%, менее 10%, менее 9,5%, менее 9%, менее 8,5%, менее 8%, менее 7,5%, менее 7%, менее 6,5%, менее 6%, менее 5,5%, менее 5%, менее 4,5%, менее 4%, менее 3,5%, менее 3%, менее 2,5%, менее 2%, менее 1,5%, менее 1%, менее 0,5%, или менее 0,1% массового, в расчете на общую массу гидрофобизирующего агента. Алкил-кетеновые димеры, алкенил-сукциновые ангидриды, минеральные масла, канифоли, синтетические сложные эфиры, силиконовые масла, терпены, углеводородные смолы, фторуглеродные полимеры, растительные масла, полимеры на основе атактического полиэтилена, сополимеры этилена и акриловой кислоты, триглицериды, такие как животные жиры, и любая их смесь могут быть использованы в комбинации и могут составлять, по меньшей мере, долю гидрофобизирующего агента или могут быть использованы вместо любого воска.
[0063] Множество лигноцеллюлозных субстратов, одно или более реагентов-предшественников свободных радикальных групп и/или одно или более связующих, смесь гидрофобизирующего агента, лигносульфоновой кислоты или ее соли, и жидкой среды, и любая другая добавка или компонент могут быть смешаны, перемешаны, размешаны, подвергнуты сжатию, или иным образом соединены друг с другом, в результате чего получают пропитанную смолой шихту. Пропитанная смолой шихта также может называться "шихтой", "размешанной шихтой", "пропитанной смолой смесью", или "пропитанной смолой шихтой". Одно или более соединений, содержащих, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, могут быть необязательно скомбинированы с лигноцеллюлозными субстратами и реагентом-предшественником свободных радикальных групп и, при наличии, с катализатором, в результате чего получают смесь. Пропитанная смолой шихта может быть подвергнута нагреванию с получением продукта на основе содержащего лигноцеллюлозу композиционного материала или "продукта на основе композиционного материала". Например, пропитанная смолой шихта может быть подвергнута нагреванию до температуры от минимального значения, составляющего приблизительно 60°С, приблизительно 90°С, приблизительно 120°С, приблизительно 150°С, или приблизительно 160°С, до максимального значения, составляющего приблизительно 170°С, приблизительно 200°С, приблизительно 230°С, приблизительно 260°С, или приблизительно 300°С, в результате чего получают продукт на основе композиционного материала. В другом примере, пропитанная смолой шихта может быть подвергнута нагреванию до температуры, составляющей, по меньшей мере, 60°С, по меньшей мере, 70°С, по меньшей мере, 80°С, по меньшей мере, 90°С, по меньшей мере, 100°С, по меньшей мере, 110°С, по меньшей мере, 120°С, по меньшей мере, 130°С, или, по меньшей мере, 140°С, до приблизительно 150°С, приблизительно 155°С, приблизительно 160°С, приблизительно 165°С, приблизительно 170°С, приблизительно 180°С, приблизительно 200°С, приблизительно 225°С, приблизительно 250°С, приблизительно 275°С, или приблизительно 300°С. В другом примере, пропитанная смолой шихта может быть подвергнута нагреванию до температуры, составляющей от приблизительно 140°С до приблизительно 200°С, от приблизительно 155°С до приблизительно 175°С, от приблизительно 160°С до приблизительно 210°С, от приблизительно 160°С до приблизительно 175°С, или от приблизительно 145°С до приблизительно 225°С.
[0064] В одном или нескольких вариантах осуществления, пропитанная смолой шихта может быть подвергнута нагреванию в атмосфере воздуха. В одном или нескольких вариантах осуществления, пропитанная смолой шихта может быть подвергнута нагреванию в инертной атмосфере или почти в инертной атмосфере, такой как азот. Если пропитанную смолой шихту подвергают нагреванию в практически инертной атмосфере, то количество кислорода может составлять менее приблизительно 5% мольных, менее приблизительно 3% мольных, менее приблизительно 1% мольного, менее приблизительно 0,5% мольного, или менее приблизительно 0,1% мольного кислорода. Подходящие инертные газы могут включать азот, аргон, или их смесь, но не ограничиваются этим.
[0065] Нагревание пропитанной смолой шихты может вызвать или способствовать, по меньшей мере, частичному отверждению пропитанной смолой шихты, в результате чего получают продукт на основе композиционного материала. Как используют в данном документе, термины "отверждение", "отвержденный", "по меньшей мере, частичное отверждение", "по меньшей мере, частично отвержденный", и подобные термины, как подразумевается, относятся к структурному и/или морфологическому изменению, которое происходит в пропитанной смолой шихте, как например, в результате химической реакции с образованием ковалентных связей (сшивания), ионного взаимодействия или кластерообразования, фазового превращения или инверсии фаз, и/или образования водородных связей, при подвергании пропитанной смолой шихты воздействию условий, например, нагреванию, достаточному для того, чтобы вызвать изменение свойств гибкого, пористого субстрата, такого как нетканый мат или покрытие из лигноцеллюлозных субстратов, и/или жесткого или полужесткого субстрата, такого как содержащая древесину или другую лигноцеллюлозу плита или пластина, на который нанесено эффективное количество реагента-предшественника свободных радикальных групп и, необязательно, полифенольного соединения.
2
2
2
2
[0066] Если в пропитанной смолой шихте присутствует реагент-предшественник свободных радикальных групп, тогда, по меньшей мере, часть реагента-предшественника свободных радикальных групп может оставаться непрореагировавшей или иначе в той же форме, что и при комбинировании с дополнительными компонентами пропитанной смолой шихты. Например, если реагент-предшественник свободных радикальных групп включает в себя один или более окислителей, например, пероксид водорода (НО), то, по меньшей мере, часть окислителя в форме пероксида водорода (НО) может присутствовать в момент инициирования или начала нагревания пропитанной смолой шихты. В одном или нескольких вариантах осуществления, пропитанная смолой шихта может содержать, по меньшей мере, 11%, по меньшей мере, 13%, по меньшей мере, 15%, по меньшей мере, 20%, по меньшей мере, 25%, по меньшей мере, 30%, по меньшей мере, 35%, по меньшей мере, 40%, по меньшей мере, 45%, по меньшей мере, 50%, по меньшей мере, 55%, по меньшей мере, 60%, по меньшей мере, 65%, или, по меньшей мере, 70%, общего количества реагента-предшественника свободных радикальных групп, первоначально присутствующего в пропитанной смолой шихте, то есть, общего количества реагента-предшественника свободных радикальных групп, объединенного с множеством лигноцеллюлозных субстратов и, необязательно, с одним или более соединениями, содержащими, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, при нагревании смеси. В другом примере, пропитанная смолой шихта может содержать от приблизительно 11% до приблизительно 95%, от приблизительно 15% до приблизительно 85%, от приблизительно 20% до приблизительно 90%, от приблизительно 30% до приблизительно 80 %, от приблизительно 11% до приблизительно 100 %, от приблизительно 35% до приблизительно 75%, от приблизительно 40% до приблизительно 70%, от приблизительно 50 % до приблизительно 70%, от приблизительно 60% до приблизительно 80%, от приблизительно 65% до приблизительно 85%, или от приблизительно 30% до приблизительно 95%, общего количества реагента-предшественника свободных радикальных групп, присутствующего в пропитанной смолой шихте, при нагревании пропитанной смолой шихты. По меньшей мере, в одном конкретном примере, если пропитанная смолой шихта может включать приблизительно 5% массовых реагента-предшественника свободных радикальных групп, в расчете на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов, в первоначальный момент формирования пропитанной смолой шихты, то при нагревании пропитанной смолой шихты до температуры 60°С или более, по меньшей мере, 11% реагента-предшественника свободных радикальных групп может присутствовать в смеси. Иначе говоря, если пропитанная смолой шихта содержит приблизительно 5% массовых одного или более реагентов-предшественников свободных радикальных групп, в расчете на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов, при приготовлении или получении пропитанной смолой шихты, то в момент инициирования или начала нагревания пропитанной смолой шихты, смесь может иметь концентрацию реагента-предшественника свободных радикальных групп, равную, по меньшей мере, 11% относительно первоначальных 5% массовых или 0,55% массового, в расчете на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов.
[0067] В одном или нескольких вариантах осуществления, количество одного или более реагентов-предшественников свободных радикальных групп, присутствующих при нагревании пропитанной смолой шихты, например, до температуры приблизительно 60°С- приблизительно 300°С, может составлять, по меньшей мере, 0,5% массового, по меньшей мере, 0,7% массового, по меньшей мере, 1% массовый, по меньшей мере, 1,2% массового, по меньшей мере, 1,5% массового, по меньшей мере, 1,7% массового, по меньшей мере, 2% массовых, по меньшей мере, 2,2% массовых, по меньшей мере, 2,5% массовых, по меньшей мере, 2,7% массовых, по меньшей мере, 3% массовых, по меньшей мере, 3,2% массовых, по меньшей мере, 3,5% массовых, по меньшей мере, 3,7% массовых, по меньшей мере, 4% массовых, по меньшей мере, 4,2% массовых, по меньшей мере, 4,5% массовых, по меньшей мере, 4,7% массовых, или, по меньшей мере, 5% массовых, в расчете на сухую массу множества лигноцеллюлозных субстратов. Например, количество одного или более реагентов-предшественников свободных радикальных групп, присутствующих при нагревании пропитанной смолой шихты, может составлять от минимального значения, составляющего приблизительно 1% массовый, приблизительно 1,5% массового, приблизительно 1,6% массового, приблизительно 1,8% массового, или приблизительно 2,1% массового, до максимального значения, составляющего приблизительно 5% массовых, приблизительно 7% массовых, приблизительно 10% массовых, приблизительно 15% массовых, приблизительно 20% массовых или более, в расчете на сухую массу множества лигноцеллюлозных субстратов. В другом примере, количество одного или более реагентов-предшественников свободных радикальных групп, присутствующих при нагревании пропитанной смолой шихты, может составлять от приблизительно 1% массового до приблизительно 10% массовых, от приблизительно 1,5% массового до приблизительно 7% массовых, от приблизительно 2% массовых до приблизительно 6% массовых, от приблизительно 2,5% массовых до приблизительно 8% массовых, от приблизительно 3% массовых до приблизительно 5,5% массовых, от приблизительно 4% массовых до приблизительно 6,5 % массовых, от приблизительно 2,2% массовых до приблизительно 11% массовых, или от приблизительно 2,3% массовых до приблизительно 6,3% массовых, в расчете на сухую массу множества лигноцеллюлозных субстратов.
[0068] Пропитанная смолой шихта может быть нагрета сразу после получения пропитанной смолой шихты. Пропитанная смолой шихта может быть оставлена, удержана, или же выдержана при температуре, равной менее приблизительно 60°С, в течение некоторого периода времени до нагревания пропитанной смолой шихты до температуры, равной, по меньшей мере, 60°С. По меньшей мере, один путь, который может в существенной и значительной мере замедлить и/или предотвратить протекание экзотермической реакции между компонентами пропитанной смолой шихты, так что температура пропитанной смолой шихты не повысится значительно до тех пор, пока пропитанную смолой шихту не нагреют преднамеренно, может представлять собой подбор соответствующего реагента-предшественника свободных радикальных групп или смеси реагентов-предшественников свободных радикальных групп. Иными словами, в условиях отсутствия внешнего источника тепла, направленного на пропитанную смолой шихту, можно устранить или существенно устранить влияние развития экзотермической реакции на температуру пропитанной смолой шихты, в результате селективного подбора соответствующего(их) реагента(ов)-предшественника(ов) свободных радикальных групп. Конкретная температура пропитанной смолой шихты в течение периода времени до нагревания может зависеть, по меньшей мере, отчасти, от температуры внешней или окружающей среды, где расположена пропитанная смолой шихта. В одном или нескольких вариантах осуществления, пропитанная смолой шихта может быть выдержана при температуре ниже 60°С без какого-либо преднамеренного отведения тепла от нее. В одном или нескольких вариантах осуществления, пропитанная смолой шихта может быть выдержана при температуре ниже 60°С при отведении тепла от нее, например, пропитанная смолой шихта может быть размещена в холодильном аппарате, и/или охлажденная текучая среда, такая как охлажденный воздух, может быть направлена на смесь и/или пропущена через смесь. В одном или нескольких вариантах осуществления, пропитанная смолой шихта может быть выдержана при температуре ниже 60°С путем регулирования или корректирования концентрации воды в смеси. Например, увеличение концентрации воды в пропитанной смолой шихте может снизить, ингибировать, или предотвратить протекание в пропитанной смолой шихте экзотермической реакции.
[0069] Перед нагреванием пропитанной смолой шихты до температуры, равной, по меньшей мере 60°С, пропитанная смолой шихта может быть выдержана при температуре ниже 60°С, ниже 55°С, ниже 50°С, ниже 45°С, ниже 40°С, ниже 35°С, или ниже 30°С, в течение, по меньшей мере, 10 минут, по меньшей мере, 13 минут, по меньшей мере, 15 минут, по меньшей мере, 17 минут, по меньшей мере, 20 минут, по меньшей мере, 23 минут, по меньшей мере, 25 минут, по меньшей мере, 27 минут, по меньшей мере, 30 минут, по меньшей мере, 33 минут, по меньшей мере, 35 минут, по меньшей мере, 37 минут, по меньшей мере, 40 минут, по меньшей мере, 43 минут, по меньшей мере, 45 минут, по меньшей мере, 47 минут, по меньшей мере, 50 минут, по меньшей мере, 53 минут, по меньшей мере, 55 минут, по меньшей мере, 57 минут, или, по меньшей мере, 60 минут. Например, пропитанная смолой шихта может быть выдержана при температуре ниже 60°С в течение, по меньшей мере, 10 минут - приблизительно 30 минут, по меньшей мере, приблизительно 15 минут - приблизительно 35 минут, по меньшей мере, приблизительно 20 минут - приблизительно 40 минут, по меньшей мере, приблизительно 18 минут - приблизительно 45 минут, или, по меньшей мере, приблизительно 15 минут - приблизительно 40 минут, до нагревания пропитанной смолой шихты до температуры, равной, по меньшей мере, 60°С. В еще одном примере, пропитанная смолой шихта может быть выдержана при температуре ниже 60°С в течение, по меньшей мере, 10 минут, приблизительно 30 минут, приблизительно 45 минут, приблизительно 1 часа, приблизительно 2 часов, приблизительно 3 часов, приблизительно 5 часов, приблизительно 12 часов, приблизительно 18 часов, приблизительно 24 часов, или приблизительно 30 часов, перед нагреванием пропитанной смолой шихты до температуры, равной, по меньшей мере, 60°С.
[0070] До нагревания пропитанной смолой шихты до температуры, равной, по меньшей мере, 60°С, количество энергии, вырабатываемое в пропитанной смолой шихте вследствие протекания экзотермической(их) реакции(ий) между компонентами пропитанной смолой шихты, может составлять менее приблизительно 20 кал/г пропитанной смолой шихты, менее приблизительно 18 кал/г пропитанной смолой шихты, менее приблизительно 16 кал/г пропитанной смолой шихты, менее приблизительно 15 кал/г пропитанной смолой шихты, менее приблизительно 14 кал/г пропитанной смолой шихты, или менее приблизительно 13,8 кал/г пропитанной смолой шихты. Например, до нагревания пропитанной смолой шихты до температуры, равной, по меньшей мере, 60°С, количество энергии, вырабатываемое в пропитанной смолой шихте вследствие протекания экзотермической(их) реакции(ий) между компонентами пропитанной смолой шихты, может составлять менее 14 кал/г, менее 13,5 кал/г, менее 13 кал/г, менее 12,5 кал/г, менее 12 кал/г, менее 11,5 кал/г, менее 11 кал/г, менее 10,5 кал/г, менее 10 кал/г, менее 9,5 кал/г, менее 9 кал/г, менее 8,5 кал/г, менее 8 кал/г, менее 7,5 кал/г, менее 7 кал/г, менее 6,5 кал/г, менее 6 кал/г, менее 5,5 кал/г, менее 5 кал/г, менее 4,5 кал/г, менее 4 кал/г, менее 3,5 кал/г, менее 3 кал/г, менее 2,5 кал/г, менее 2 кал/г, менее 1,5 кал/г, менее 1 кал/г, или менее 0,5 кал/г пропитанной смолой шихты.
[0071] Продукты на основе композиционных материалов в форме или в виде панели, пластины, плиты, или тому подобного могут иметь форму прямоугольной призмы, которая включает шесть наружных поверхностей, то есть, три пары обращенных в противоположные стороны поверхностей. Первая пара обращенных в противоположные стороны поверхностей продукта на основе композиционного материала может включать первую или "верхнюю" поверхность и противостоящую вторую или "нижнюю" поверхность. Вторая и третья пары обращенных в противоположные стороны поверхностей продукта на основе композиционного материала могут называться "боковыми поверхностями", которые имеют площадь поверхности, которая является меньше площади поверхности первой и второй поверхностей. По сути, продукты на основе композиционных материалов в форме или в виде панели, пластины, плиты, или тому подобного могут иметь среднюю толщину, где средняя толщина представляет собой протяженность или расстояние между первой и второй поверхностями.
[0072] Если продукт на основе композиционных материалов имеет форму панели, пластины, плиты, или тому подобного, количество или интервал времени, в течение которого смесь может быть подвергнута нагреванию, может находиться в диапазоне от минимального значения, составляющего приблизительно 5 секунд на миллиметр (сек/мм), приблизительно 10 сек/мм, приблизительно 12 сек/мм, или приблизительно 15 сек/мм, до максимального значения, составляющего приблизительно 17 сек/мм, приблизительно 19 сек/мм, приблизительно 21 сек/мм, приблизительно 23 сек/мм, приблизительно 25 сек/мм, приблизительно 27 сек/мм, приблизительно 30 сек/мм, приблизительно 35 сек/мм, приблизительно 40 сек/мм, приблизительно 50 сек/мм, или приблизительно 60 сек/мм, где длина относится к средней толщине продукта на основе композиционного материала, и, где подходящие диапазоны включают в себя комбинацию любых двух значений. Например, смесь может быть подвергнута нагреванию в течение времени, составляющем от приблизительно 7 сек/мм до приблизительно 27 сек/мм, от приблизительно 9 сек/мм до приблизительно 24 сек/мм, от приблизительно 11 сек/мм до приблизительно 22 сек/мм, от приблизительно 8 сек/мм до приблизительно 20 сек/мм, от приблизительно 14 сек/мм до приблизительно 18 сек/мм, от приблизительно 6 сек/мм до приблизительно 14 сек/мм, от приблизительно 10 сек/мм до приблизительно 18 сек/мм, или от приблизительно 10 сек/мм до приблизительно 16 сек/мм, где длина относится к средней толщине продукта на основе композиционного материала. В другом примере, смесь может быть подвергнута нагреванию в течение времени, составляющего менее 22 сек/мм, менее 20 сек/мм, менее 18 сек/мм, менее 17 сек/мм, менее 16 сек/мм, менее 15 сек/мм, менее 14 сек/мм, менее 13 сек/мм, или менее 12 сек/мм, где длина относится к средней толщине продукта на основе композиционного материала. В одном конкретном примере, продукт на основе композиционных материалов в форме панели, пластины, плиты, или тому подобного, и имеющий среднюю толщину, равную приблизительно 15 мм, и подвергнутый нагреванию в течение суммарного времени, равного приблизительно 4 минутам, будет соответствовать нагреванию смеси в течение приблизительно 16 сек/мм. По меньшей мере, в одном конкретном примере, смесь может быть подвергнута нагреванию до температуры, равной от приблизительно 160°С до приблизительно 170°С, в течение времени, составляющем от 13 сек/мм до приблизительно 19 сек/мм.
[0073] К пропитанной смолой шихте необязательно может быть приложено давление до, во время, и/или после нагревания пропитанной смолой шихты, в результате чего получают продукт на основе композиционного материала. Например, если желательной формой или конструкцией продукта на основе композиционного материала является панель, пластина, плита, или тому подобное, то количество смеси, достаточное для изготовления продукта на основе композиционного материала желаемого размера, может быть перемещено, направлено, помещено, введено, расположено, или иным образом размещено внутри пресса, который может осуществлять прессование смеси до нагревания смеси и/или при нагревании смеси. Пресс может представлять собой пресс открытого типа или пресс закрытого типа. По меньшей мере, в одном конкретном варианте осуществления, пресс открытого типа может быть использован для прессования пропитанной смолой шихты при нагревании пропитанной смолой шихты, например, до температуры, равной от приблизительно 100°С до приблизительно 250°С. В другом примере, пропитанная смолой шихта может быть подвергнута экструдированию через экструзионную головку (экструзионный процесс) и нагреванию с получением в результате продукта на основе композиционного материала. Пропитанная смолой шихта может быть спрессована под давлением от минимального значения, равного приблизительно 0,5 МПа, приблизительно 1 МПа, приблизительно 3 МПа, или приблизительно 5 МПа, до максимального значения, равного приблизительно 7 МПа, приблизительно 9 МПа, или приблизительно 11 МПа.
[0074] Приведенные в качестве иллюстрации прессы открытого типа могут быть рассмотрены и описаны в патентах США №№: 4017248; 5337655; 5611269; 5950532; 6098532; и 6782810. Подходящие коммерчески доступные прессы открытого типа могут включать в себя пресс CONTIROLL, доступный для приобретения в Siempelkamp, и пресс CPS, доступный для приобретения в Dieffenbacher, но не ограничиваются этим.
[0075] рН пропитанной смолой шихты может быть кислым, нейтральным, или щелочным. Например, рН пропитанной смолой шихты может иметь значение от минимальной величины, равной приблизительно 1, приблизительно 2, или приблизительно 3, до максимальной величины, равной приблизительно 4, приблизительно 5, приблизительно 6, приблизительно 7, или приблизительно 8, где подходящие диапазоны включают комбинацию любых двух значений. В другом примере, рН пропитанной смолой шихты может иметь значение от приблизительно 1 до приблизительно 6, от приблизительно 1,5 до приблизительно 5,5, от приблизительно 2,5 до приблизительно 4,5, от приблизительно 2 до приблизительно 3,5, или от приблизительно 2,5 до приблизительно 3,5. рН пропитанной смолой шихты может быть скорректирован с доведением до любого желательного рН путем комбинирования одного или более основных соединений, одного или более кислотных соединений, или использования комбинации одновременно одного или более основных соединений и одного или более кислотных соединений.
[0076] Приведенные в качестве иллюстрации основные соединения, которые могут быть использованы для корректирования рН пропитанной смолой шихты, могут включать гидроксиды, карбонаты, аммиак, амины, или любую их комбинацию, но не ограничиваются этим. Приведенные в качестве иллюстрации гидроксиды могут включать гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид аммония (например, водный аммиак), гидроксид лития, и гидроксид цезия, но не ограничиваются этим. Приведенные в качестве иллюстрации карбонаты могут включать карбонат натрия, бикарбонат натрия, карбонат калия, и карбонат аммония, но не ограничиваются этим. Приведенные в качестве иллюстрации амины могут включать триметиламин, триэтиламин, триэтаноламин, диизопропилэтиламин (основание Хунига), пиридин, 4-диметиламинопиридин (DMAP), и 1,4-диазабицикло[2.2.2]октан (DABCO), но не ограничиваются этим.
[0077] Приведенные в качестве иллюстрации кислотные соединения, которые могут быть использованы для корректирования рН пропитанной смолой шихты, могут включать одну или более минеральных кислот, одну или более органических кислот, одну или более солей кислот, или любую их комбинацию, но не ограничиваются этим. Приведенные в качестве иллюстрации минеральные кислоты могут включать хлористоводородную кислоту, азотную кислоту, фосфорную кислоту, серную кислоту, или любую их комбинацию, но не ограничиваются этим. Приведенные в качестве иллюстрации органические кислоты могут включать уксусную кислоту, муравьиную кислоту, лимонную кислоту, щавелевую кислоту, мочевую кислоту, молочную кислоту, или любую их комбинацию, но не ограничиваются этим. Приведенные в качестве иллюстрации соли кислот могут включать сульфат аммония, бисульфат натрия, метабисульфит натрия, или любую их комбинацию, но не ограничиваются этим.
[0078] Пропитанная смолой шихта может включать одну или более жидких сред. Одна или более жидких сред может присутствовать в любом одном или нескольких компонентах, включающих в себя лигноцеллюлозные субстраты, реагент-предшественник свободных радикальных групп, и/или необязательное соединение, содержащее, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп. Жидкая среда может представлять собой или может включать воду, спирты, гликоли, ацетонитрил, диметилсульфоксид, N,N-диметилформамид, N-метилпирролидон, или любую их комбинацию, но не ограничивается этим. Подходящие спирты могут включать метанол, этанол, пропанол, изопропанол, бутанол, или любую их комбинацию, но не ограничиваются этим. Подходящие гликоли могут включать этиленгликоль, пропиленгликоль, или их комбинацию, но не ограничиваются этим. Как используют в данном документе, термины "водная среда" и "водная жидкость" могут означать или могут включать в себя воду и/или смеси, состоящие из воды и/или смешивающихся с водой растворителей. Приведенные в качестве иллюстрации смешивающиеся с водой растворители могут включать спирты, простые эфиры, амины, другие полярные апротонные растворители, и тому подобное, но не ограничиваются этим. По меньшей мере, в одном примере, жидкая среда может представлять собой воду, а катализатор, окислитель, и/или полифенольное соединение могут быть скомбинированы с водой.
[0079] Пропитанная смолой шихта может иметь содержание жидкости, например, воды от минимального значения, составляющего приблизительно 1% массовый, приблизительно 3% массовых, приблизительно 5% массовых, или приблизительно 10% массовых, до максимального значения, составляющего приблизительно 12% массовых, приблизительно 14% массовых, приблизительно 16% массовых, приблизительно 18% массовых, приблизительно 20% массовых, приблизительно 22% массовых, или приблизительно 24% массовых, в расчете на общую массу пропитанной смолой шихты, где подходящие диапазоны включают комбинацию из любых двух значений. Например, в том случае, когда пропитанная смолой шихта содержит воду в форме жидкости, пропитанная смолой шихта может иметь содержание влаги, составляющее от приблизительно 10% массовых до приблизительно 25% массовых, от приблизительно 12% массовых до приблизительно 20% массовых, от приблизительно 11% массовых до приблизительно 19% массовых, от приблизительно 13% массовых до приблизительно 18% массовых, от приблизительно 15% массовых до приблизительно 18% массовых, от приблизительно 12% массовых до приблизительно 17% массовых, или от приблизительно 14% массовых до приблизительно 17% массовых, в расчете на общую массу пропитанной смолой шихты.
[0080] Компоненты пропитанной смолой шихты могут быть скомбинированы одновременно или в любом порядке или любой последовательности относительно друг друга. Например, реагент-предшественник свободных радикальных групп, смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли, и, при наличии, одно или более соединений, имеющих, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, могут быть скомбинированы с лигноцеллюлозными субстратами одновременно. В другом примере, реагент-предшественник свободных радикальных групп и смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли, могут быть скомбинированы с лигноцеллюлозными субстратами с получением первой смеси, и затем необязательное соединение, имеющее, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, может быть соединено с первой смесью с получением рассматриваемой смеси. В еще одном примере, смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли, соединение, имеющее, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, могут быть скомбинированы с лигноцеллюлозными субстратами с получением первой или неполной смеси, и затем реагент-предшественник свободных радикальных групп может быть соединено с первой или неполной смесью с получением рассматриваемой смеси. В другом примере, смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли, соединение, имеющее, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, и реагент-предшественник свободных радикальных групп могут быть смешаны с лигноцеллюлозными субстратами с получением первой или неполной смеси, и затем окислитель может быть соединен с первой или неполной смесью с получением в результате рассматриваемой смеси. В еще одном примере, смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли, и реагент-предшественник свободных радикальных групп могут быть смешаны с лигноцеллюлозными субстратами с получением первой или неполной смеси, и затем соединение, имеющее, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, и окислитель могут смешаны с первой или неполной смесью с получением рассматриваемой смеси. В другом примере, смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли, соединение, имеющее, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, и соль переходного металла, комплексы переходных металлов или их комбинация могут быть смешаны с лигноцеллюлозными субстратами с получением первой или неполной смеси, и затем пероксид водорода может быть распылен на первую или неполную смесь или иным образом приведен в контакт с этой смесью с получением рассматриваемой смеси.
[0081] Если реагент-предшественник свободных радикальных групп включает два или более компонентов, например, катализатор и окислитель, то компоненты реагента-предшественника свободных радикальных групп могут быть скомбинированы с лигноцеллюлозными субстратами, смесью гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли, и необязательным соединением, имеющим, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, в любом порядке или любой последовательности. Например, если реагент-предшественник свободных радикальных групп включает катализатор и окислитель, то катализатор и смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли могут быть скомбинированы с лигноцеллюлозными субстратами с получением первой неполной смеси, а окислитель может быть соединен с первой неполной смесью с получением рассматриваемой смеси или наоборот. В другом примере, катализатор, смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли, и соединение, имеющее, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, могут быть скомбинированы друг с другом с получением первой неполной смеси, первая неполная смесь может быть соединена с лигноцеллюлозными субстратами с получением второй неполной смеси, и окислитель может быть соединен со второй неполной смесью с получением рассматриваемой смеси. В дополнительном другом примере, окислитель, смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли, и соединение, имеющее, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, могут быть скомбинированы друг с другом с получением первой неполной смеси, первая неполная смесь может быть соединена с лигноцеллюлозными субстратами с получением второй неполной смеси, и катализатор может быть соединен со второй неполной смесью с получением рассматриваемой смеси. В еще одном примере, окислитель, смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли, и катализатор могут быть скомбинированы друг с другом с получением первой неполной смеси, первая неполная смесь может быть соединена с лигноцеллюлозными субстратами с получением второй неполной смеси, и соединение, имеющее, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, может быть соединено со второй неполной смесью с получением рассматриваемой смеси.
[0082] Компоненты пропитанной смолой шихты могут быть введены или иным образом приведены в контакт друг с другом с помощью любого подходящего способа доставки. Например, лигноцеллюлозные субстраты могут быть помещены в сосуд или другой контейнер, а реагент-предшественник свободных радикальных групп, смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли, и, если имеется, соединение, имеющее, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, могут быть распылены или иным образом направлены на лигноцеллюлозные субстраты с получением смеси. В другом примере, реагент-предшественник свободных радикальных групп, смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли, и, если имеется, соединение, имеющее, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, могут быть налиты или нанесены кистью на лигноцеллюлозные субстраты. В еще одном примере, лигноцеллюлозные субстраты и смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли могут быть направлены, перемещены, введены, или иным образом перенесены в сосуд, уже содержащий какой-либо один или несколько других компонентов пропитанной смолой шихты. Иначе говоря, лигноцеллюлозные субстраты и смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли могут быть пропитаны погружением, пропитаны смачиванием, или иным образом приведены в контакт с реагентом-предшественником свободных радикальных групп и, необязательно, с соединением, имеющим, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп.
[0083] Количество реагента-предшественника свободных радикальных групп, присутствующего в пропитанной смолой шихте, может зависеть, по меньшей мере отчасти, от конкретной композиции, включающей реагент-предшественник свободных радикальных групп, лигноцеллюлозные субстраты, и/или, если имеется, соединение, имеющее, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, и, соответственно, может широко варьироваться. Например, количество реагента-предшественника свободных радикальных групп в пропитанной смолой шихте может составлять от приблизительно 1% массового до приблизительно 200% массовых, в расчете на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов. В другом примере, количество реагента-предшественника свободных радикальных групп в пропитанной смолой шихте может составлять от минимального значения, равного приблизительно 1% массовому, приблизительно 5% массовым, приблизительно 10% массовым, или приблизительно 20% массовым, до максимального значения, равного приблизительно 80% массовым, приблизительно 100% массовым, приблизительно 120% массовым, или приблизительно 150% массовым, в расчете на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов, где подходящие диапазоны включают комбинацию любых двух значений. В другом примере, реагент-предшественник свободных радикальных групп может присутствовать в пропитанной смолой шихте в количестве, составляющем от приблизительно 0,1% массового до приблизительно 30% массовых, от приблизительно 1% массового до приблизительно 20% массовых, от приблизительно 5% массовых до приблизительно 50% массовых, от приблизительно 10% массовых до приблизительно 70 % массовых, от приблизительно 0,5% массового до приблизительно 25% массовых, от приблизительно 3% массовых до приблизительно 6% массовых, или от приблизительно 2% массовых до приблизительно 8% массовых, в расчете на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов. В дополнительном другом примере, реагент-предшественник свободных радикальных групп может присутствовать в пропитанной смолой шихте в количестве, составляющем от приблизительно 0,1% массового до приблизительно 10% массовых, от приблизительно 1% массового до приблизительно 12% массовых, от приблизительно 2% массовых до приблизительно 9% массовых, от приблизительно 3% массовых до приблизительно 9% массовых, от приблизительно 5% массовых до приблизительно 15% массовых, от приблизительно 4% массовых до приблизительно 6% массовых, от приблизительно 8% массовых до приблизительно 20% массовых, или от приблизительно 2% массовых до приблизительно 10% массовых, в расчете на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов.
[0084] Приведенные в качестве иллюстрации ренагенты-предшественнники свободных радикальных групп могут включать одно или более азо-соединений, одно или более окислителей, комбинацию или смесь одного или более катализаторов и одного или более окислителей, или любую их смесь или комбинацию, но не ограничиваются этим. Приведенные в качестве иллюстрации азо-соединения могут быть представлены общей формулой R-N=N-R', где R и R' независимо могут представлять собой замещенный арил или замещенный алкил. Термин "арил" относится к ароматическому заместителю, содержащему одно ароматическое кольцо или несколько ароматических колец, которые являются конденсированными, соединенными ковалентными связями, или присоединенными к обычной группе, такой как метиленовый или этиленовый фрагмент. Более конкретные арильные группы содержат одно ароматическое кольцо или два или три конденсированных или соединенных ароматических кольца, например, фенил, нафтил, бифенил, антраценил, фенантренил, и тому подобное. В одном или нескольких вариантах осуществления, арильные заместители могут иметь от 1 до приблизительно 20 атомов углерода. Алкил может включать разветвленные или неразветвленные алкилы, имеющие от 1 до приблизительно 15 атомов углерода или более предпочтительно от 1 до приблизительно 8 атомов углерода. Приведенные в качестве примера алкилы могут включать метил, этил, н-пропил, изопропил, изобутил, н-бутил, втор.-бутил, трет-бутил, н-пентил, н-гексил, и этилгексил, но не ограничиваются этим. Подходящие азо-соединения могут включать азобис-изобутиронитрил (AIBN), но не ограничиваются этим.
[0085] Катализатор, если присутствует в составе реагента-предшественника свободных радикальных групп, также может называться инициатором, промотором, восстановителем, и/или ускорителем. Подходящие катализаторы могут представлять собой или могут включать ионы металлов, третичные амины, полимерные третичные амины, полиамины, фосфаты, бисульфиты, метабисульфиты, тетраацетилэтилендиамин, цианамиды, ультрафиолетовый свет, или любую их комбинацию, но не ограничиваются этим. Любой катализатор или любая комбинация катализаторов может(гут) быть скомбинирован(ы) с лигноцеллюлозными субстратами и окислителем с получением смеси. Наряду с приведением в контакт лигноцеллюлозных субстратов с окислителем и/или катализатором или вместо этого, могут быть использованы ультразвуковые волны, реакции по механизму фото-Фентон-процесса и/или электро-Фентон-процесса (вырабатывание in situ гидроксильных радикальных групп под действием излучения или электрических токов).
-
2-
4
[0086] Подходящие металлы могут включать один или более атомов металлов Группы 3 - Группы 12. Как используют в данном документе, все упоминания Периодической Таблицы Элементов и ее Групп соответствуют представлениям и обозначениям NEW NOTATION, опубликованным в HAWLEY'S CONDENSED CHEMICAL DICTIONARY, Thirteenth Edition, John Wiley & Sons, Inc., (1997) (воспроизводится там с разрешения IUPAC), если не указано иное. Приведенные в качестве иллюстрации переходные металлы могут включать ионы металлов, включающие железо, медь, марганец, вольфрам, молибден, кобальт, титан, или любую их комбинацию или смесь, но не ограничиваются этим. Металл может находиться в форме оксида. Металл может находиться в форме соли или комплекса, например, может быть связан с одним или более комплексообразующими агентами или соединениями. Приведенные в качестве иллюстрации комплексообразующие агенты или комплексообразующие соединения могут включать цианид (CN), сульфат (SO), этилендиаминтетрауксусную кислоту (EDTA), этилендиамин-N,N'-диянтарную кислоту (EDDS), этиленгликоль бис(2-аминоэтилэфир)-N,N,N',N'-тетрауксусную кислоту (EGTA), диэтилентриаминпентауксусную кислоту (DTPA), транс-1,2-диаминоциклогексан тетрауксусную кислоту (CDTA), иминодисукцинат (IDS), нитрилотриуксусную кислоту (NTA), или любую их комбинацию или смесь, но не ограничиваются этим. Другие комплексообразующие соединения могут включать фосфаты, или комплексообразующие агенты на основе фосфоновой кислоты, щавелевой кислоты, аскорбиновой кислоты, нитрилоацетата, галловой кислоты, фульвовой кислоты, или полиоксометалатов.
2+
3+
3-
4-
2-
6
6
5
3
6
4
6
4
4
6
2
4
6
2
2
5
2
[0087] В одном или нескольких вариантах осуществления, катализатор может включать ионы Fe или Fe, такие как сульфат железа(II), оксид железа(II), сульфата железа(III), оксид железа(III). Другой ион железа, содержащий катализаторы, может включать [Fe(CN)], ферроцианид [Fe(CN)], и/или [Fe(CN)NO], но не ограничиваются этим. Например, катализатор может представлять собой или может включать феррицианид калия (K[Fe(CN)]), ферроцианид калия (K[Fe(CN)]), гидрат гексацианоферрата(II) аммония ((NH)[Fe(CN)]⋅xHO), гидрат гексацианоферрата(II) аммонийжелеза(III), декагидрат ферроцианида натрия (Na[Fe(CN)]⋅10HO), дигидрат нитропруссида натрия (Na[Fe(CN)NO]⋅2HO), но не ограничивается этим. Другой подходящий катализатор, который содержит железо, может включать Fe[EDTA], Fe[EDDS], Fe[DTPA], Fe[EGTA], Fe[CDTA], Fe[IDS], или любую их смесь, но не ограничивается этим. По меньшей мере, в одном конкретном варианте осуществления, катализатор предпочтительно включает в себя феррицианид, например, феррицианид калия, комплекс железа и этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA), комплекс железа и (S,S)-этилендиамин-N,N'-диянтарной кислоты ((S,S)-EDDS), комплекс железа и (R,R)-этилендиамин-N,N'-диянтарной кислоты ((R,R)-EDDS), комплекс железа и (R,S)-этилендиамин-N,N'-диянтарной кислоты ((R,S)-EDDS), комплекс железа и диэтилентриаминпентауксусной кислоты (DTPA), комплекс железа и транс-1,2-диаминоциклогексан тетрауксусной кислоты (DCTA), комплекс железа и иминодисукцината (IDS), или любую их смесь.
1
2
3
1
2
3
[0088] Третичные амины могут быть представлены общей формулой NRRR, где каждый R, R, и R независимо выбирают из алкилов, циклоалкилов. Гетероциклоалкилов, арилов, гетероарилов, и замещенных арилов. Алкил может включать в себя разветвленные или неразветвленные алкилы, имеющие от 1 до приблизительно 15 атомов углерода или более предпочтительно от 1 до приблизительно 8 атомов углерода. Приведенные в качестве примера алкилы могут включать в себя метил, этил, н-пропил, изопропил, н-бутил, втор.-бутил, трет-бутил. н-пентил, н-гексил, и этилгексил, но не ограничиваются этим. Циклоалкилы могут включать в себя от 3 до 7 атомов углерода. Приведенные в качестве примера циклоалкилы могут включать циклопентил, замещенный циклопентил, циклогексил, и замещенный циклогексил, но не ограничиваются этим. Термин "арил" относится к ароматическому заместителю, содержащему одно ароматическое кольцо или несколько ароматических колец, которые являются конденсированными, соединенными ковалентными связями, или присоединенными к обычной группе, такой как метиленовый или этиленовый фрагмент. Более конкретные арильные группы содержат одно ароматическое кольцо или два или три конденсированных или соединенных ароматических кольца, например, фенил, нафтил, бифенил, антраценил, фенантренил, и тому подобное. Арильные заместители могут иметь от 1 до приблизительно 20 атомов углерода. Термин "гетероатом-содержащий", как в "гетероатом-содержащей циклоалкильной группе", относится к молекуле или молекулярному фрагменту, в котором один или более атомов углерода заменены атомом, отличающимся от углерода, например, азотом, кислородом, серой, фосфором, бором, или кремнием. Подобно тому, термин "гетероарил" относится к арильному заместителю, который является гетероатом-содержащим. Термин "замещенный", как в "замещенных арилах", относится к молекуле или молекулярному фрагменту, в котором, по меньшей мере, один атом водорода, связанный с атомом углерода, заменен одним или более заместителями, которые являются функциональными группами, такими как гидроксил, алкоксигруппа, алкилтиогруппа, фосфиногруппа, аминогруппа, галоген, силил, и тому подобное. Приведенные в качестве иллюстрации третичные амины могут включать триметиламин, триэтиламин, триэтаноламин, или любую их комбинацию, но не ограничиваются этим. Приведенные в качестве иллюстрации полимерные третичные амины могут включать поли(N-метил-диаллиламин), поли(N-диметилвиниламин), сополимеры N-диметил-виниламина, или любую их комбинацию, но не ограничиваются этим. Приведенные в качестве иллюстрации полиамины могут включать диэтилентриамин ("DETA"), триэтилентетрамин ("TETA"), тетраэтиленпентамин ("TEPA"), но не ограничиваются этим. Другие полиамины могут включать, например, 1,3-пропандиамин, 1,4-бутандиамин, полиамидоамины, и полиэтиленимины.
[0089] Приведенные в качестве иллюстрации фосфаты могут представлять собой или могут включать фосфат калия, фосфат натрия, фосфат аммония, или любую их комбинацию или смесь, но не ограничиваются этим. Приведенные в качестве иллюстрации бисульфиты могут включать в себя бисульфит натрия, но не ограничиваются этим. Приведенные в качестве иллюстрации метабисульфиты могут представлять собой или могут включать в себя метабисульфит натрия, метабисульфит калия, или любую их комбинацию или смесь, но не ограничиваются этим. Приведенные в качестве иллюстрации цианамиды могут включать в себя цианамид, цианамид кальция, гидроцианамид натрия, или любую их комбинацию, но не ограничиваются этим.
[0090] Количество катализатора, если присутствует в составе реагента-предшественника свободных радикальных групп, может широко варьироваться. Например, количество катализатора в смеси может составлять от минимального значения, равного приблизительно 0,00001% массового, приблизительно 0,0001% массового, приблизительно 0,001% массового, приблизительно 0,01% массового, или приблизительно 0,1% массового, до приблизительно 0,5% массового, приблизительно 1% массового, приблизительно 3% массовых, приблизительно 5% массовых, приблизительно 10% массовых, или приблизительно 20% массовых, в расчете на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов, где подходящие диапазоны включают комбинацию любых двух значений. В другом примере, количество катализатора в смеси может составлять от приблизительно 0,01% массового до приблизительно 1,5% массового, от приблизительно 0,1% массового до приблизительно 1,3% массового, от приблизительно 0,05% массового до приблизительно 0,5% массового, от приблизительно 0,07% массового до приблизительно 0,4% массового, от приблизительно 0,05% массового до приблизительно 5% массовых, в расчете на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов. В другом примере, количество катализатора в смеси может составлять от приблизительно 0,001% массового до приблизительно 0,5% массового, от приблизительно 0,15% массового до приблизительно 0,35% массового, от приблизительно 0,1% массового до приблизительно 0,4% массового, от приблизительно 0,1% массового до приблизительно 2% массовых, от приблизительно 0,05% массового до приблизительно 3% массовых, от приблизительно 0,05% массового до приблизительно 0,35% массового, от приблизительно 0,1% массового до приблизительно 4,5% массовых, от приблизительно 0,15% массового до приблизительно 4% массовых, от приблизительно 0,05% массового до приблизительно 3% массовых, или от приблизительно 0,01% массового до приблизительно 3,5% массовых, в расчете на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов.
[0091] В одном или нескольких вариантах осуществления, количество металла, если присутствует в катализаторе, которое может оставаться связанным с комплексообразующим агентом до тех пор, пока смесь не подвергнут нагреванию, например, до температуры приблизительно 60°С - приблизительно 300°С, может составлять, по меньшей мере, 11%, по меньшей мере, 13%, по меньшей мере, 15%, по меньшей мере, 20%, по меньшей мере, 25%, по меньшей мере, 30%, по меньшей мере, 35%, по меньшей мере, 40%, по меньшей мере, 45%, по меньшей мере, 50%, по меньшей мере, 55%, по меньшей мере, 60%, по меньшей мере, 65%, или, по меньшей мере, 70% относительно количества металла, которое первоначально присутствовало в смеси и было связано с комплексообразующим агентом. В другом примере, количество металла, если присутствует в катализаторе, которое может оставаться связанным с комплексообразующим агентом до тех пор, пока смесь не подвергнут нагреванию, например, до температуры приблизительно 60°С - приблизительно 300°С, может составлять от приблизительно 11% до приблизительно 95%, от приблизительно 15% до приблизительно 85 %, от приблизительно 20% до приблизительно 90%, от приблизительно 30% до приблизительно 80%, от приблизительно 11% до приблизительно 100%, от приблизительно 35% до приблизительно 75%, от приблизительно 40% до приблизительно 70%, или от приблизительно 30% до приблизительно 95%, относительно количества металла, первоначально присутствующего в смеси и связанного с комплексообразующим агентом.
[0092] Катализатор, если соединен с жидкой средой, может иметь общую концентрацию твердых веществ, находящуюся в диапазоне от приблизительно 0,001% массового до приблизительно 99,9% массовых. Предпочтительно, если катализатор комбинируют с жидкой средой, смесь катализатора и жидкой среды может иметь концентрацию твердых веществ от минимального значения, составляющего приблизительно 0,1% массового, приблизительно 0,5% массового, приблизительно 1% массовый, или приблизительно 2% массового, до максимального значения, составляющего приблизительно 4% массовых, приблизительно 5% массовых, приблизительно 6% массовых, приблизительно 7% массовых, или приблизительно 8% массовых, в расчете на объединенную массу катализатора и жидкой среды, где подходящие диапазоны включают комбинацию из любых двух значений.
[0093] Окислитель, если присутствует в веществе-предшественнике свободных радикальных групп, может представлять собой или может включать в себя любой подходящий окислитель или комбинацию окислителей. Окислитель может представлять собой твердое вещество, жидкость, газ, или многофазную систему. Приведенные в качестве иллюстрации окислители могут включать в себя неорганические и/или органические перокси-соединения, озониды, галогенсодержащие окислители, или любую их комбинацию, но не ограничиваются этим. Приведенные в качестве иллюстрации неорганические перокси-соединения могут включать пероксид водорода, соединения, вырабатывающие пероксид водорода, например, соли щелочных металлов, такие как перкарбонат, перборат, пероксисульфат, пероксифосфат, и/или пероксисиликат, и/или соответствующие слабые кислоты, но не ограничиваются этим. Приведенные в качестве иллюстрации органические перокси-соединения могут включать трет-бутил-пероксид, бензоил-пероксид, перокси-карбоновые кислоты, перуксусную кислоту, пербензойную кислоту, гидропероксиды, например, трет-бутил-гидропероксиды, или любую их комбинацию или смесь, но не ограничиваются этим. Приведенные в качестве иллюстрации галогенсодержащие окислители могут включать хлорит щелочного металла, гипохлорит щелочного металла, хлордиоксид, и/или натриевую соль хлорпроизводного циануровой кислоты, но не ограничиваются этим. Приведенный в качестве примера озонид может включать диметилоксиран, но не ограничивается этим.
[0094] Окислитель может быть соединен с одной или более жидкими средами. Например, окислитель может представлять собой или может включать водный раствор пероксида водорода. Концентрация окислителя, например, пероксида водорода, соединенного с жидкой средой, например, водой, может составлять от минимального значения, составляющего приблизительно 1% масс., приблизительно 3% масс., приблизительно 5% масс., приблизительно 10% масс., приблизительно 15% масс., приблизительно 20% масс., приблизительно 25% масс., или приблизительно 30% масс., до максимального значения, составляющего приблизительно 50% масс., приблизительно 60% масс., приблизительно 70% масс., приблизительно 80% масс., приблизительно 90% масс., или приблизительно 98% масс., в расчете на объединенную массу окислителя и жидкой среды, где подходящие диапазоны включают комбинацию любых двух значений.
[0095] Количество окислителя, присутствующего в смеси, может зависеть, по меньшей мере, отчасти, от конкретного(ых) окислителя, катализатора, лигноцеллюлозных субстратов, и/или, если имеется, от соединения, имеющего, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, и, соответственно, может широко варьироваться. Например, количество окислителя в смеси может составлять от приблизительно 1% масс. до приблизительно 200% масс., в расчете на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов. В другом примере, количество окислителя в смеси может составлять от минимального значения, равного приблизительно 1% масс., приблизительно 5% масс., приблизительно 10% масс., или приблизительно 20% масс., до максимального значения, равного приблизительно 80% масс., приблизительно 100% масс., приблизительно 120% масс., или приблизительно 150% масс., в расчете на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов, где подходящие диапазоны включают комбинацию любых двух значений. В еще одном примере, окислитель может присутствовать в смеси в количестве от приблизительно 0,1% масс. до приблизительно 30% масс., от приблизительно 1% масс. до приблизительно 20% масс., от приблизительно 5% масс. до приблизительно 50% масс., от приблизительно 10% масс. до приблизительно 70% масс., от приблизительно 0,5% масс. до приблизительно 25% масс., от приблизительно 3% масс. до приблизительно 6 % масс., или от приблизительно 2% масс. до приблизительно 8% масс., в расчете на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов. В дополнительном другом примере, окислитель может присутствовать в смеси в количестве, составляющем от приблизительно 0,1% масс. до приблизительно 10% масс., от приблизительно 1% масс. до приблизительно 12% масс., от приблизительно 2% масс. до приблизительно 9% масс., от приблизительно 3% масс. до приблизительно 9% масс., от приблизительно 5% масс. до приблизительно 15% масс., от приблизительно 4% масс. до приблизительно 6% масс., от приблизительно 8% масс. до приблизительно 20% масс., или от приблизительно 2% масс. до приблизительно 10% масс., в расчете на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов.
[0096] В одном или нескольких вариантах осуществления, количество окислителя, если присутствует в качестве реагента-предшественника свободных радикальных групп или в составе такового, которое может оставаться присутствующим до тех пор, пока пропитанную смолой шихту не подвергнут нагреванию, например, до температуры приблизительно 60°С - приблизительно 300°С, может составлять, по меньшей мере, 11%, по меньшей мере, 13%, по меньшей мере, 15%, по меньшей мере, 20%, по меньшей мере, 25%, по меньшей мере, 30%, по меньшей мере, 35%, по меньшей мере, 40%, по меньшей мере, 45%, по меньшей мере, 50%, по меньшей мере, 55%, по меньшей мере, 60%, по меньшей мере, 65%, или, по меньшей мере, 70% относительно количества окислителя, исходно присутствующего в пропитанной смолой шихте. В другом примере, количество окислителя, если присутствует в составе реагента-предшественника свободных радикальных групп, которое может оставаться присутствующим до тех пор, пока пропитанную смолой шихту не подвергнут нагреванию, например, до температуры приблизительно 60°С - приблизительно 300°С, может составлять от приблизительно 11% до приблизительно 95%, от приблизительно 15% до приблизительно 85%, от приблизительно 20% до приблизительно 90%, от приблизительно 30% до приблизительно 80%, от приблизительно 11% до приблизительно 100%, от приблизительно 35% до приблизительно 75%, от приблизительно 40% до приблизительно 70%, или от приблизительно 30% до приблизительно 95% относительно количества окислителя, первоначально присутствующего в пропитанной смолой шихте.
[0097] Необязательное(ые) одно или более соединение(ий), имеющее(их), по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, может(гут) представлять собой или могут включать в себя один или более лигнинов, один или более таннинов, одну или более новолачных смол, одну или более модифицированных фенол-формальдегидных смол, бис-фено А, гуминовую кислоту, или любую их комбинацию или смесь, но не ограничиваются этим. Если присутствуют два или более соединений, имеющих, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, то два или более соединений, имеющих, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, могут присутствовать в любом количестве относительно друг друга. Одно или более соединений, имеющее(их), по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, могут находиться в форме твердого вещества, жидкости, или двухфазной системы или, иначе говоря, смеси твердое вещество/жидкость.
[0098] Новолачная смола может быть получена путем проведения реакции между фенольным компонентом и альдегидным компонентом или альдегидным(ыми) соединением(ями) в присутствии кислотного катализатора. Фенольный компонент новолачной смолы может включать ряд замещенных фенольных соединений, незамещенных фенольных соединений, или любую комбинацию замещенных и/или незамещенных фенольных соединений. Например, фенольный компонент может представлять собой фенол сам по себе, то есть, моно-гидроксибензол. Примеры замещенных фенолов могут включать алкил-замещенные фенолы, такие как крезолы и ксиленолы; циклоалкил-замещенные фенолы, такие как циклогексилфенол; алкенил-замещенные фенолы; арил-замещенные фенолы, такие как пара-фенил-фенол; алкокси-замещенные фенолы, такие как 3,5-диметилокси-фенол; арилокси-фенолы, такие как пара-фенокси-фенол; и галоген-замещенные фенолы, такие как пара-хлорфенол, но не ограничиваются этим. Двухатомные фенолы, такие как катехин, резорцин, гидрохинон, бис-фенол А и бис-фенол F, также могут быть использованы. Конкретные примеры подходящих фенольных соединений (фенольных компонентов) для замены части или всего фенола, используемого в получении новолачной смолы, могут включать бис-фенол А, бис-фенол F, орто-крезол, мета-крезол, пара-крезол, 3,5-ксилен, 3,4-ксилен, 3,4,5-триметилфенол, 3-этилфенол, 3,5-диэтилфенол, пара-бутилфенол, 3,5-дибутилфенол, пара-амил-фенол, пара-циклогексилфенол, пара-октил-фенол, 3,5-дициклогексил-фенол, пара-фенил-фенол, пара-фенол, 3,5-диметокси-фенол, 3,4,5-триметокси-фенол, пара-этокси-фенол, пара-бутокси-фенол, 3-метил-4-метоксифенол, пара-фенокси-фенол, нафтол, антранол и его замещенные производные, но не ограничиваются этим. Предпочтительно, приблизительно 80% масс. или более, приблизительно 90% масс. или более, или приблизительно 95% масс. или более фенольного компонента составляет фенол (моно-гидроксибензол).
[0099] Приведенные в качестве иллюстрации альдегидные соединения могут включать в себя так называемые скрытые альдегиды или альдегидные эквиваленты, такие как ацетали или полуацетали. Подходящие альдегиды могут быть представлены общей формулой R'CHO, где R' представляет собой водород или углеводородную радикальную группу, обычно имеющую 1-8 атомов углерода. Конкретные примеры подходящих альдегидных соединений могут включать формальдегид, ацетальдегид, пропиональдегид, бутиральдегид, фурфуральдегид, бензальдегид, или любую их комбинацию, но не ограничиваются этим. Как используют в данном документе, термин "формальдегид" может относиться к формальдегиду, производным формальдегида, другим альдегидам, или к их комбинациям. Предпочтительно, альдегидный компонент представляет собой формальдегид. Для получения новолачной смолы также может(гут) быть использован(ы) один или более дифункциональных альдегидов, и преимущественно может(гут) быть использован(ы) для введения поперечных межмолекулярных сшивок в конечном итоге, по меньшей мере, в частично отвержденную новолачную смолу.
[00100] Альдегид может быть использован во многих формах, таких как твердое вещество, жидкость, и/или газ. Если рассматривать, в частности, формальдегид, то формальдегид может представлять собой или может включать в себя параформальдегид (твердый, полимеризованный формальдегид), формалиновые растворы (водные растворы формальдегида, иногда с метанолом, с концентрациями формальдегида 37 процентов, 44 процента, или 50 процентов), мочевино-формальдегидный концентрат ("UFC"), и/или газообразный формальдегид взамен или в дополнение к другим формам формальдегида, которые также могут быть использованы. В другом примере, альдегид может представлять собой или может включать в себя предварительно прореагировавшую мочевино-формальдегидную смесь, имеющую массовое соотношение мочевины к формальдегиду, равное приблизительно 1:2 - приблизительно 1:3.
[0101] Молярное соотношение формальдегида к фенолу, используемое для получения новолачной смолы, может иметь значение от приблизительно 0,5 до приблизительно 0,95 или более предпочтительно от приблизительно 0,7 до приблизительно 0,85. Реакция между фенолом и формальдегидом с получением новолачной смолы может быть проведена в присутствии кислотного катализатора в кислых условиях. Подходящие кислотные катализаторы могут включать щавелевую кислоту, серную кислоту, пара-толуол-серную кислоту, хлористоводородную кислоту, салициловую кислоту, минеральные кислоты и их соли, или любую их комбинацию, но не ограничиваются этим. Системы на основе смешанного катализатора, такие как ZnOAc/щавелевая кислота и другие соединения двухвалентных металлов, например, ацетаты, могут быть использованы для приготовления новолачных смол с "высоким содержанием орто-изомеров". Соединения двухвалентных металлов могут включать Ca, Mg, Zn, Cd, Pb, Cu, CO, и Ni. Предпочтительные катализаторы включают щавелевую кислоту, серную кислоту, пара-толуол-серную кислоту, и ZnOAc/щавелевую кислоту. Наиболее предпочтительно, катализатор представляет собой щавелевую кислоту или ZnOAc/щавелевуюкислоту.
[00102] Количество кислотного катализатора, используемого для получения новолачной смолы, может быть достаточным для катализирования реакции между фенолом и формальдегидом с получением новолачной смолы. Реакция между фенолом/формальдегидом может быть проведена за приблизительно 1 - приблизительно 6 часов, например, за приблизительно 2- приблизительно 4 часа. Реакция между фенолом/формальдегидом может быть проведена при температуре от приблизительно 80°С до приблизительно 100°С, например, от приблизительно 95°С до приблизительно 100°С. Реакция может быть проведена при атмосферном давлении, хотя повышенное давление может быть применено для обеспечения применения более высоких температур и, следовательно, более высоких скоростей реакции и, соответственно, более коротких реакционных времен.
[00103] Новолачная смола может быть обработана для удаления воды и/или других летучих органических веществ в результате нагревания, как например, при перегонке. После такой перегонки, свободный фенол может составлять приблизительно 0,001% - приблизительно 2,0%, предпочтительно приблизительно 0,001% - приблизительно 0,5%. Перегонка получающейся в результате новолачной смолы может быть осуществлена при атмосферном давлении в ходе нагревания вплоть до приблизительно 140°С, и затем под вакуумом до тех пор, пока смола не достигнет температуры приблизительно 180°С - приблизительно 220°С. Другие подходящие способы для обработки смолы посредством нагревания могут включать тонко-пленочные испарители. Получающаяся в результате расплавленная новолачная смола может быть охлаждена до температуры ниже приблизительно 100°С.
[00104] Если желательно, то новолачная смола может быть нейтрализована. Нейтрализация новолачной смолы может быть выполнена путем добавления одного или более оснований или основных соединений, таких как гидроксид натрия и/или гидроксид калия, или его эквивалент. Основное соединение может быть добавлено в количестве, достаточном для повышения рН новолачной смолы до уровня от приблизительно 5 до приблизительно 9, например, от приблизительно 6 до приблизительно 8. Обычно, может быть добавлено приблизительно 10% масс. - приблизительно 30% масс. воды, в расчете на все смоляные твердые вещества. Подходящие новолачные смолы и обращенные новолачные смолы могут быть рассмотрены и описаны в патенте США № 5670571 и в публикации заявки на патент США № 2008/0280787.
[00105] Как используют в данном документе, термин "таннин" относится как к гидролизуемым таннинам, так и к конденсированным таннинам. Фактически, соединение, имеющее, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, может представлять собой или может включать в себя гидролизуемые таннины, конденсированные таннины, или комбинацию гидролизуемых таннинов и конденсированных таннинов. Приведенные в качестве иллюстрации роды кустарников и/или деревьев, из которых могут быть извлечены подходящие таннины, могут включать в себя Acacia, Castanea, Vachellia, Senegalia, Terminalia, Phyllanthus, Caesalpinia, Quercus, Schinopsis, Tsuga, Rhus, Juglans, Carya, и Pinus, или любую их комбинацию, но не ограничиваются этим. В другом примере, роды кустарников и/или деревьев, из которых могут быть извлечены подходящие таннины, могут включать в себя Schinopsis, Acacia, или их комбинацию, но не ограничиваются этим. В еще одном примере, роды кустарников и/или деревьев, из которых могут быть извлечены подходящие таннины, могут включать в себя Pinus, Carya, или их комбинацию, но не ограничиваются этим.
[00106] Гидролизуемые таннины представляют собой смеси простых фенолов, таких как пирогаллол и эллаговая кислота, и сложных эфиров сахара, например, глюкозы, с галловой и дигалловой кислотами. Приведенные в качестве иллюстрации гидролизуемые таннины могут включать в себя экстракты, извлекаемые из Castanea sativa (например, каштана), Terminalia и Phyllantus (например, из видов миробалановых деревьев), Caesalpinia coriaria (например, цезальпинии дубильной), Caesalpinia spinosa (например, цезальпинии колючей), algarobilla, valonea, и Quercus (например, дуба), но ограничиваются этим. Конденсированные танины представляют собой полимеры, полученные реакцией поликонденсации флаванов. Конденсированные танины могут иметь линейные или разветвленные молекулы. Приведенные в качестве иллюстрации конденсированные танины могут включать в себя Acacia mearnsil (например, экстракт коры акации или мимозы), Schinopsis (например, экстракт древесины квебрахо), Tsuga (например, экстракт коры гемлока), Rhus (например, сумаховый экстракт), Juglans (например, дерево грецкий орех), Carya illinoinensis (например, пекан), и Pinus (например, виды экстрактов коры сосны лучистой, сосны приморской), но не ограничиваются этим.
[00107] Конденсированные таннины обычно включают приблизительно 70% масс. - приблизительно 80% масс. активных фенольных ингредиентов ("танниновой фракции"), и оставшиеся ингредиенты ("не-танниновая фракция") обычно составляют карбогидраты, гидроколлоидные камеди, и фракции амино- и/или имино-кислот, но не ограничиваются этим. Конденсированные таннины могут быть использованы в таком виде, как извлечены или экстрагированы из органического материала, или конденсированные таннины могут быть очищены, например, с получением приблизительно 95% масс. или более активных фенольных ингредиентов. Гидролизуемые танины и конденсированные танины могут быть экстрагированы из исходного материала, например, деревьев и/или кустарников, с использованием надежно отработанных процессов. Более подробное обсуждение таннинов рассмотрено и описано в Handbook of Adhesive Technology, Second Edition, CRC Press, 2003, chapter 27, "Natural Phenolic Adhesives I: Tannin," и в Monomers, Polymers and Composites from Renewable Resources, Elsevier, 2008, chapter 8, "Tannins: Major Sources, Properties and Applications."
[00108] Конденсированные таннины могут быть распределены по категориям или отнесены в одну из двух основных категорий, а именно, в группу с конденсированными таннинами, содержащими резорциновое звено, и в группу с конденсированными таннинами, содержащими флороглюциновое звено. Приведенные в качестве иллюстрации таннины, которые содержат резорциновое звено, включают таннины акации черной и танины квебрахо, но не ограничиваются этим. Резорциновое звено может быть представлено Формулой III, которая приведена ниже.
[00109] Резорциновая группа показана в рамке, которая наложена поверх единичной структуры таннинов черной акации и квебрахо, в приведенной ниже Формуле IV. Для простоты, структура таннинов черной акации и квебрахо представлена их флавоноидной единичной структурой.
[00110] Приведенные в качестве иллюстрации таннины, которые содержат флороглюциновое звено, включают таннины пекана обыкновенного и таннины сосны, но не ограничиваются этим. Флороглюциновое звено может быть представлено приведенной ниже формулой V.
[00111] Флороглюциновое звено показано в рамке, которая наложена поверх единичной структуры таннинов пекана обыкновенного и сосны, в приведенной ниже Формуле VI. Для простоты, структура таннинов пекана обыкновенного и сосны представлена их флавоноидной единичной структурой.
[00112] Флороглюцин известен своей более высокой реакционной способностью по сравнению с резорцином. По сути, таннины, которые содержат флороглюциновое звено, являются более реакционноспособными, чем таннины, которые содержат резорциновое звено.
[00113] Таннины могут иметь кислый рН. Например, рН таннинов может иметь величину от минимального значения, равного приблизительно 3, приблизительно 3,5, или приблизительно 4, до максимального значения, равного приблизительно 5, приблизительно 5,5, приблизительно 6, или приблизительно 6,5, где подходящие диапазоны включают комбинацию любых двух значений. Таннины могут иметь резорциновые и/или флороглюциновые функциональные группы. Подходящие коммерчески доступные таннины могут включать таннин черной акации, таннин квебрахо, таннин болиголова, таннины сумаха, танин пекана обыкновенного, танин мимозы, танины сосны, или любую их комбинацию, но не ограничиваются этим.
[00114] Приведенные в качестве иллюстрации модифицированные фенол-формальдегидные смолы могут включать смолу ARYLZENE, которая может быть представлена общей Формулой VII:
[00115] где n=3 и 0,8<m<1,5.
[00116] Другие приведенные в качестве иллюстрации модифицированные фенол-формальдегидные смолы могут представлять собой или могут включать модифицированные фенол-формальдегидные смолы, рассмотренные и описанные в Патентах США №№: 5674970; 5739259; 5756642; 5756655; 5770750; 5773552; 5837798; 5889137; 6166151; 6291077; 6399740; и 6569953.
[00117] Гуминовая кислота может быть представлена общей Формулой VIII:
[00118] Соединение, имеющее, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, например, таннин, лигнин, и/или новолачная смола, может быть соединено с жидкой средой. Соединение, имеющее, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, при соединении с жидкой средой может иметь общую концентрацию твердых веществ, находящуюся в диапазоне от приблизительно 1 % масс. до приблизительно 99% масс. Например, соединение, имеющее, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, соединенное с жидкой средой, может иметь концентрацию твердых веществ от минимального значения, составляющего приблизительно 5% масс., приблизительно 10% масс., приблизительно 15% масс., или приблизительно 20% масс., до максимального значения, составляющего приблизительно 40% масс., приблизительно 50% масс., приблизительно 60% масс., приблизительно 70% масс., или приблизительно 80% масс., в расчете на объединенную массу соединения, имеющего, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, и жидкой среды. В другом примере, соединение, имеющее, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, соединенное с жидкой средой, может иметь концентрацию твердых веществ от приблизительно 40% до приблизительно 60%, от приблизительно 45% до приблизительно 55%, или от приблизительно 47% до приблизительно 50%. В еще одном примере, соединение, имеющее, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, соединенное с жидкой средой, может иметь концентрацию твердых веществ от приблизительно 10% до приблизительно 30%, от приблизительно 15% до приблизительно 35 %, от приблизительно 20% до приблизительно 40%, от приблизительно 25% до приблизительно 45%, от приблизительно 20% до приблизительно 50%, или от приблизительно 35% до приблизительно 55%.
[00119] Любое одно или более соединений, имеющих, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, может(гут) быть модифицировано(ы) посредством одного или более соединений, имеющих одну или более углерод-углеродных двойных связей и одну или более реакционноспособных функциональных групп. Например, пропитанная смолой шихта может включать одно или более модифицированных соединений, имеющих, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, полученное(ных) в результате, по меньшей мере, частичного (неполного) вступления в реакцию одного или более ненасыщенных мономеров, имеющих одну или более реакционноспособных функциональных групп, с одним или более соединениями, имеющими, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, например, с лигнином, таннином, новолачной смолой, модифицированной фенол-формальдегидной смолой, бис-фенолом А, и/или гуминовой кислотой. Любые подходящие соединения, имеющие одну или более углерод-углеродных двойных связей и одну или более реакционноспособных функциональных групп, или любая комбинация соединений, имеющих одну или более углерод-углеродных двойных связей и одну или более реакционноспособных функциональных групп, могут быть использованы для получения модифицированного соединения, имеющего, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп. Предпочтительно соединения, имеющие одну или более углерод-углеродных двойных связей и одну или более реакционноспособных функциональных групп, являются неионогенными. Приведенные в качестве иллюстрации соединения, имеющие одну или более углерод-углеродных двойных связей и одну или более реакционноспособных функциональных групп, могут включать в себя один или более ненасыщенных глицидиловых простых эфиров, один или более ненасыщенных глицидиловых сложных эфиров, один или более ненасыщенных моно-эпоксидов, одно или более ненасыщенных соединений, содержащих метилольные группы, малеиновый ангидрид, или любую их комбинацию, но не ограничиваются этим.
[00120] Приведенные в качестве иллюстрации ненасыщенные глицидиловые простые эфиры могут быть представлены общей формулой IX:
1
[00121] где R может представлять собой этиленненасыщенную радикальную группу, такую как винил, аллил, алкенил, и тому подобное. Подходящие глицидиловые простые эфиры могут включать винил-глицидиловый простой эфир, изопропенил-глицидиловый простой эфир, олеил-глицидиловый простой эфир, аллил-глицидиловый простой эфир, пара-винилбензил-глицидиловый простой эфир, орто-аллилфенил-глицидиловый простой эфир, бутенил-глицидиловый простой эфир, 4-винилциклогексил-глицидиловый простой эфир, абиетилглицидиловый простой эфир, циклогексенилметил-глицидиловый простой эфир, металлил-глицидиловый простой эфир, или любую их комбинацию, но не ограничиваются этим.
[00122] Приведенные в качестве иллюстрации ненасыщенные глицидиловые сложные эфиры могут быть представлены общей формулой X:
1
[00123] где R может представлять собой ненасыщенную незамещенную алкильную радикальную группу, имеющую от двух до 19 атомов углерода. Подходящие глицидиловые сложные эфиры могут включать глицидил-метакрилат, глицидил-акрилат, глицидил-кротонат, глицидил-олеат, ди-глицидил-малеат, ди-глицидил-фумарат, или любую их комбинацию, но не ограничиваются этим.
[00124] Приведенные в качестве иллюстрации ненасыщенные моно-эпоксиды могут включать линейные или циклоалифатические эпокси-соединения, где ненасыщенность находится в терминальном положении, но не ограничиваются этим. Подходящие ненасыщенные моно-эпоксиды могут быть представлены общей Формулой XI:
1
2
3
1
2
3
1
2
3
[00125] где R может представлять собой одинарную связь или алкилен, необязательно содержащий алкиловые пендантные группы; R, R, и R независимо могут представлять собой водород, алкил линейный, разветвленный или циклический, или любые два заместителя из R, R, или R могут представлять собой алкилен и могут быть соединены с образованием 5-12-углеродного циклического кольца, необязательно содержащего алкильные пентантные группы; и число атомов углерода в R, R, и R может быть таким, при котором общее число атомов углерода в эпоксиде составляет от 4 до 50. Подходящие ненасыщенные моно-эпоксиды могут включать 4-винил-циклогексен-оксид, 1-метил-4-изопропенилциклогексен-моноксид, бутадиен-моноксид, или любую их комбинацию, но не ограничиваются этим.
[00126] Приведенные в качестве иллюстрации ненасыщенные соединения, содержащие метилольные группы, могут быть представлены общей Формулой XII:
1
2
3
1
2
3
[00127] где R, R, R, и R независимо могут представлять собой водород или гидрокарбильную группу, например, алкильную группу, содержащую от приблизительно 1 до приблизительно 6 атомов углерода. Например, алкильная группа может включать от 1 до 4 атомов углерода. По меньшей мере, в одном примере, заместители R, R, R, и R, каждый независимо, могут представлять собой метил или водород. Подходящие ненасыщенные соединения, содержащие метилольные группы, могут включать в себя N-метилол-акриламид, N-метилол-метакриламид, N-метилол-кротонамид, или ее любую комбинацию, но не ограничиваются этим. N-метилол-содержащий этиленненасыщенный амид может находиться в форме водного раствора.
[00128] По меньшей мере, в одном примере, модифицированное соединение, имеющее, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, может быть свободно или может быть в основном свободно от любых анионных мономеров. Например, модифицированное соединение, имеющее, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, может содержать менее приблизительно 3 % масс., менее приблизительно 2,5% масс., менее приблизительно 2% масс., менее приблизительно 1,5% масс., менее приблизительно 1% масс., менее приблизительно 0,7% масс., менее приблизительно 0,5% масс., менее приблизительно 0,3% масс., менее приблизительно 0,1% масс., менее приблизительно 0,05% масс., или менее приблизительно 0,01% масс. анионных мономеров. По меньшей мере, в одном примере, модифицированное соединение, имеющее, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, может быть свободно или может быть в основном свободно от любых ионных мономеров. Например, модифицированное соединение, имеющее, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, может содержать менее приблизительно 3% масс., менее приблизительно 2,5% масс., менее приблизительно 2% масс., менее приблизительно 1,5% масс., менее приблизительно 1% масс., менее приблизительно 0,7% масс., менее приблизительно 0,5% масс., менее приблизительно 0,3% масс., менее приблизительно 0,1% масс., менее приблизительно 0,05% масс., или менее приблизительно 0,01% масс. ионных мономеров. По меньшей мере, в одном другом примере, модифицированное соединение, имеющее, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, может быть свободно или может быть в основном свободно от любых анионных и ионных мономеров. Например, модифицированное соединение, имеющее, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, может содержать менее приблизительно 3% масс., менее приблизительно 2,5% масс., менее приблизительно 2% масс., менее приблизительно 1,5% масс., менее приблизительно 1% масс., менее приблизительно 0,7% масс., менее приблизительно 0,5% масс., менее приблизительно 0,3% масс., менее приблизительно 0,1% масс., менее приблизительно 0,05% масс., или менее приблизительно 0,01% масс. анионных и ионных мономеров. Как используют в данном документе, термины "в основном свободный от анионных мономеров" и "в основном свободный от ионных мономеров" означают, что модифицированное соединение, имеющее, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, не включает каких-либо преднамеренно добавленных, соответственно, анионных мономеров или ионных мономеров. Иначе говоря, термины "в основном свободный от анионных мономеров" и "в основном свободный от ионных мономеров" означают, что модифицированное соединение, имеющее, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, может включать анионные мономеры и/или ионные мономеры, присутствующие в качестве примеси.
[00129] Количество соединения, имеющего, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, если присутствует в пропитанной смолой шихте, может широко варьироваться. Например, количество соединения, имеющего, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, в смеси может составлять от приблизительно 0,01% масс. до приблизительно 50% масс., в расчете на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов. В другом примере, количество соединения, имеющего, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, в пропитанной смолой шихте может составлять от минимального значения, равного приблизительно 0,05% масс., приблизительно 0,1% масс., приблизительно 0,5% масс., приблизительно 1% масс., приблизительно 2% масс., приблизительно 3% масс., приблизительно 5% масс., или приблизительно 7% масс., до максимального значения, равного приблизительно 15% масс., приблизительно 20% масс., приблизительно 25% масс., или приблизительно 30% масс., в расчете на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов, где подходящие диапазоны включают комбинацию любых двух значений. В еще одном примере, количество соединения, имеющего, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, в пропитанной смолой шихте может составлять от минимального значения, равного приблизительно 0,1% масс., приблизительно 0,5% масс., приблизительно 1% масс., приблизительно 3% масс., или приблизительно 5% масс., до максимального значения, равного приблизительно 10% масс., приблизительно 13% масс., приблизительно 15% масс., приблизительно 17% масс., или приблизительно 20% масс., в расчете на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов, где подходящие диапазоны включают комбинацию любых двух значений. В другом примере, количество соединения, имеющего, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, в пропитанной смолой шихте может составлять от приблизительно 1% масс. до приблизительно 15% масс., от приблизительно 5% масс. до приблизительно 15% масс., от приблизительно 8% масс. до приблизительно 13% масс., от приблизительно 7% масс. до приблизительно 12% масс., или от приблизительно 5% масс. до приблизительно 25% масс., в расчете на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов.
[00130] Лигноцеллюлозные субстраты могут включать один или более растительных материалов и веществ растительного происхождения, рассматриваемых и описываемых выше в отношении источника лигнинов и танинов. Как используют в данном документе, термин "лигноцеллюлоза" относится к материалу, который включает лигнин и целлюлозу, гемицеллюлозу, или комбинацию целлюлозы и гемицеллюлозы. Исходный материал, из которого могут быть получены или могут быть извлечены лигноцеллюлозные субстраты, может быть сформован, измельчен, или иным образом обработан с получением соответственных размеров с применением различных способов, таких как дробление, толчение (перемалывание), молотковое валяние, разрывание, разрыхление, и/или отслаивание. Другие способы получения субстратов могут включать скашивание, разрезание, резку на пластины, и/или распиливание. Подходящие формы лигноцеллюлозных субстратов могут включать стружку, крупномерную стружку, пластины, волокна, порошок, производственные отходы или обрезки, древесные опилки или древесную муку, шпон, щепу, и/или тому подобное, но не ограничиваются этим. Другие подходящие лигноцеллюлозные субстраты могут включать древесную стружку, древесные волокна, древесную крупномерную стружку, древесную щепу, древесные пластины, древесные производственные отходы или обрезки, частицы в виде древесной крошки, древесный шпон, или любую их комбинацию, но не ограничиваются этим.
[00131] Конкретная форма субстратов может соответствовать, по меньшей мере, отчасти, желаемому продукту. Например, твердые частицы, такие как стружка, волокна, производственные отходы или обрезки, древесные опилки или древесная мука, или тому подобное, могут быть предпочтительны для получения прессованной древесины, древесно-волокнистых плит, и тому подобного. Субстраты могут иметь длину от минимального значения, равнго приблизительно 0,05 мм, приблизительно 0,1 мм, приблизительно 0,2 мм, до максимального значения, равного приблизительно 1 мм, приблизительно 5 мм, приблизительно 10 мм, приблизительно 20 мм, приблизительно 30 мм, приблизительно 40 мм, приблизительно 50 мм, или приблизительно 100 мм, где подходящие диапазоны включают комбинацию из любых двух значений. В другом примере, шпон, то есть, слои или листы древесины, могут быть использованы для изготовления клееной фанеры, ламинированного бруса из клееного шпона, и тому подобного. Шпон может иметь толщину от минимального значения, равного приблизительно 0,8 мм, приблизительно 0,9 мм, приблизительно 1 мм, приблизительно 1,1 мм или приблизительно 1,2 мм, до максимального значения приблизительно 3 мм, приблизительно 4 мм, приблизительно 5 мм, приблизительно 6 мм, приблизительно 7 мм, приблизительно 8 мм, приблизительно 9 мм, или приблизительно 10 мм, где подходящие диапазоны включают комбинацию из любых двух значений.
[00132] Лигноцеллюлозные субстраты могут включать жидкость на субстратах, в пределах субстратов, и/или внутри субстратов. Например, лигноцеллюлозные субстраты могут иметь жидкость, например влагу, с содержанием от минимального значения, равного приблизительно 1% масс., приблизительно 2% масс., приблизительно 3% масс., приблизительно 4% масс., или приблизительно 5% масс., до максимального значения, равного приблизительно 7% масс., приблизительно 9% масс., приблизительно 11% масс., приблизительно 13% масс., приблизительно 15% масс., приблизительно 17% масс., приблизительно 19% масс., приблизительно 21% масс., приблизительно 23% масс., приблизительно 25% масс., приблизительно 27% масс., приблизительно 29% масс., приблизительно 31% масс., приблизительно 33% масс., приблизительно 35% масс., или приблизительно 37% масс., в расчете на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов, где подходящие диапазоны включают комбинацию из любых двух значений. В другом примере, лигноцеллюлозные субстраты могут иметь жидкость, например, с содержанием от приблизительно 1% масс. до приблизительно 10% масс., от приблизительно 2% масс. до приблизительно 4% масс., от приблизительно 2% масс. до приблизительно 3% масс., от приблизительно 3% масс. до приблизительно 6% масс., от приблизительно 5% масс. до приблизительно 10% масс., от приблизительно 6% масс. до приблизительно 8% масс., или от приблизительно 4% масс. до приблизительно 9% масс. Лигноцеллюлозные субстраты могут быть "свежеприготовленными", то есть, необработанными и невысушенными, или высушенными и/или обработанными. Например, лигноцеллюлозные субстраты и/или исходный материал, из которого извлекают лигноцеллюлозные субстраты, могут быть, по меньшей мере, частично высушены. В другом примере, лигноцеллюлозные субстраты могут быть промыты и/или выщелочены водной средой, такой как вода.
[00133] Если любой один или более компонентов, рассмотренных и описанных в данном документе, включает(ют) два или более различных соединений, то те два или более различных соединений могут присутствовать в любом соотношении относительно друг друга. Говоря иначе, если пропитанная смолой шихта включает лигноцеллюлозный субстрат, реагент-предшественник свободных радикальных групп, и/или соединение, имеющее, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикалов, первого и второго типа, то количества первого и второго компонентов могут присутствовать в любом желательном соотношении. Например, если окислитель присутствует в составе реагента-предшественника свободных радикальных групп и включает первый окислитель и второй окислитель, то пропитанная смолой шихта может иметь композицию окислителей, которая включает первый окислитель в количестве от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. и наоборот от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. второго окислителя, в расчете на общую массу композиции окислителей, то есть общую массу первого и второго окислителей. В другом примере, количество первого окислителя может составлять от минимального значения, равного приблизительно 5% масс., приблизительно 10% масс., приблизительно 15% масс., приблизительно 20% масс., приблизительно 25% масс., приблизительно 30% масс., приблизительно 35% масс., приблизительно 40% масс., или приблизительно 45% масс., до максимального значения, равного приблизительно 60% масс., приблизительно 65% масс., приблизительно 70% масс., приблизительно 75% масс., приблизительно 80% масс., приблизительно 85% масс., приблизительно 90% масс., или приблизительно 95% масс., в расчете на общую массу первого и второго окислителей.
[00134] Одна или более солей могут быть необязательно скомбинированы с лигноцеллюлозными субстратами, реагентом-предшественником свободных радикальных групп, смесью гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли, и необязательным соединением, имеющим, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикалов. Количество соли в смеси, если присутствует, может составлять от минимального значения, равного приблизительно 1% масс., приблизительно 2% масс., или приблизительно 3% масс., до максимального значения, равного приблизительно 10% масс., приблизительно 20% масс., или приблизительно 30% масс., в расчете на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов, где подходящие диапазоны включают комбинацию из любых двух значений. Одна или более солей могут быть скомбинированы с лигноцеллюлозными субстратами, катализатором, и/или окислителем в любом порядке или в любой последовательности. Приведенные в качестве иллюстрации соли могут включать катионы Al, Ca, K, Na, Cu, Zn, Mg, Mn, Ba, и/или Li, но не ограничиваются этим. Подходящие анионы могут включать карбонаты, хлориды, нитраты, силикаты, ацетаты, формиаты, сульфаты, фосфаты, и/или другие формы, но не ограничиваются этим.
[00135] Подходящие окислительные связующие системы могут представлять собой или могут включать в себя окислительные связующие системы, рассмотренные и описанные в заявке на патент США, имеющей серийный № 61/708395. Подходящие связующие также могут включать связующие, для которых не требуется реагент-предшественник свободных радикальных групп, который описан в данном документе. Такие связующие могут включать полимеры и сополимеры поливинилацетата, акриловые полимеры и сополимеры, стироловые полимеры и сополимеры, полимеры алифатических углеводородов, полимеры и сополимеры винилгалогенидных полимеров, сложные полиэфиры, полиамиды, аминопласты, эпоксиды, силиконы, и полиуретаны, порошковую фенольную смолу, или связующее может представлять собой жидкую фенольную или аминную смолу, изоцианатную смолу, мочевино-формальдегидную ("UF"), фенол-формальдегидную смолу, меламин-мочевино-формальдегидную ("MUF") смолу, меламин-формальдегидную ("MF") смолу, или меламин-мочевино-фенол-формальдегидную ("MUPF") смолу, и их смесь. Связующее может быть свободно или в основном свободно от формальдегида для использования в изготовлении продуктов на основе композиционных материалов, например, продуктов на основе лигноцеллюлозных материалов, таких как прессованная древесина и клееная фанера. Как используют в данном документе, термин "в основном свободный от формальдегида" означает, что смесь не включает или не содержит какой-либо преднамеренно добавленный формальдегид или какие-либо соединения, которые могут разлагаться, вступать в реакцию, или иным образом образовывать формальдегид. Иначе говоря, термин "в основном свободный от формальдегида" означает, что пропитанная смолой шихта не содержит формальдегид или соединения, которые могут образовывать формальдегид, но могут включать формальдегид, присутствующий в качестве примеси. В соответствии с вышеизложенным, в зависимости от конкретного(ых) многофункционального(ых) альдегида(ов), используемого(ых) для получения смесей, рассматриваемых и описываемых в данном документе, смесь может называться смесью "без добавления формальдегида" или "NAF".
[00136] Связующее, для которого не требуется реагент-предшественник свободных радикальных групп, может присутствовать в концентрации от минимального значения, равного приблизительно 1% масс., приблизительно 2,5% масс., приблизительно 3,5% масс., или приблизительно 4 % масс., до максимального значения, равного приблизительно 10% масс., приблизительно 12,5% масс., или приблизительно 25% масс., в расчете на сухую массу композиционного материала. В другом примере, связующее, для которого не требуется реагент-предшественник свободных радикальных групп, может присутствовать в концентрации от приблизительно 1,5% масс. до приблизительно 2,5% масс., от приблизительно 1% масс. до приблизительно 3,5% масс., от приблизительно 2,5% масс. до приблизительно 6,5% масс., от приблизительно 5% масс. до приблизительно 14,5 % масс., или от приблизительно 15% масс. до приблизительно 25% масс., в расчете на сухую массу композиционного материала.
[00137] В случае связующих, для которых не требуется реагент-предшественник свободных радикальных групп, для, по меньшей мере, частичного отверждения связующего могут быть использованы кислоты, основания, и металлические катализаторы. Подходящие кислоты могут включать серную кислоту, малеиновую кислоту, молочную кислоту, уксусную кислоту, муравьиную кислоту, и мочевину/фенолсульфоновую кислоту, толуол-сульфоновую кислоту, или любую их комбинацию, но не ограничиваются этим. Подходящие основания могут включать в себя гидроксид натрия, гидроксид аммония, сульфат аммония, гидроксид калия, триэтилен-тетраамин, диэтилен-триамин, триэтиламин, мочевину, предкатализатор GP 4590 k-20, изготовленный в Georgia-Pacific Chemicals LLC, или любую их комбинацию, но не ограничиваются этим. Подходящие металлические катализаторы могут включать в себя соли натрия, калия, алюминия, магния, цинка, или любую их комбинацию, но не ограничиваются этим. Другие подходящие катализаторы могут включать в себя нитрат натрия, сульфат алюминия, гидрофосфат аммония, персульфат аммония, хлорид аммония, нитрат аммония, сульфат аммония, или любую их комбинацию, но не ограничиваются этим. Подходящие металлические катализаторы также могут включать переходные металлы, соли переходных металлов, комплексы переходных металлов, и их смеси.
[00138] Количество кислоты, основания, или металлического катализатора, при наличии, может широко варьироваться. Например, количество катализатора в пропитанной смолой шихте может составлять от минимального значения, равного приблизительно 0,00001% масс., приблизительно 0,0001% масс., приблизительно 0,001% масс., приблизительно 0,01% масс., или приблизительно 0,1% масс., до приблизительно 0,5% масс., приблизительно 1% масс., приблизительно 3% масс., приблизительно 5% масс., приблизительно 10% масс., или приблизительно 20% масс., в расчете на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов, где подходящие диапазоны включают комбинацию из любых двух значений. В другом примере, количество катализатора в пропитанной смолой шихте может составлять от приблизительно 0,01% масс. до приблизительно 1,5% масс., от приблизительно 0,1% масс. до приблизительно 1,3% масс., от приблизительно 0,05% масс. до приблизительно 0,5% масс., от приблизительно 0,07% масс. до приблизительно 0,4% масс., от приблизительно 0,05% масс. до приблизительно 5% масс., в расчете на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов. В другом примере, количество катализатора в пропитанной смолой шихте может составлять от приблизительно 0,001% масс. до приблизительно 0,5% масс., от приблизительно 0,15% масс. до приблизительно 0,35% масс., от приблизительно 0,1% масс. до приблизительно 0,4% масс., от приблизительно 0,1% масс. до приблизительно 2% масс., от приблизительно 0,05% масс. до приблизительно 3% масс., от приблизительно 0,05% масс. до приблизительно 0,35% масс., от приблизительно 0,1% масс. до приблизительно 4,5% масс., от приблизительно 0,15% масс. до приблизительно 4% масс., от приблизительно 0,05% масс. до приблизительно 3% масс., или от приблизительно 0,01% масс. до приблизительно 3,5% масс., в расчете на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов.
[00139] Приведенные в качестве иллюстрации продукты на основе композиционных материалов, рассматриваемые и описываемые в данном документе, могут включать в себя прессованную древесину, древесно-волокнистую плиту, такую как древесно-волокнистая плита средней плотности ("MDF") и/или древесно-волокнистая плита высокой плотности ("HDF"), клееную фанеру, такую как клееная фанера лиственных пород и/или клееная фанера хвойных пород, ориентировано-стружечную плиту ("OSB"), ламинированный брус из клееного шпона ("LVL"), ламинированные плиты из клееного шпона ("LVB"), композитное напольное покрытие на основе древесины, и тому подобное, но не ограничиваются этим.
[00140] Способ изготовления одного или более продуктов на основе композиционных материалов могут включать процесс непрерывного или полунепрерывного смешивания, в котором лигноцеллюлозные субстраты и другие компоненты пропитанной смолой шихты, например, катализатор, окислитель, и соединение, имеющее, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп, могут быть введены в смеситель в первый участок или участок введения, в концевую зону, или в другое(ие) место(а), выполненное(ые) с возможностью доставки компонентов, и пропитанная смолой шихта может быть извлечена из смесителя через одно или более выпускных отверстий. Смеситель может быть выполнен с возможностью вмещать в пределах от нескольких сот килограммов до нескольких тысяч килограммов. Например, в одном смесителе в пределах от минимального значения, равного приблизительно 500 кг/час, приблизительно 5000 кг/час, приблизительно 10000 кг/час, или приблизительно 13000 кг/час, до максимального значения, равного приблизительно 16000 кг/час, приблизительно 20000 кг/час, приблизительно 25000 кг/час, или приблизительно 30000 кг/час, смеси может быть извлечено из смесителя. В то время, как пропитанная смолой шихта пребывает в смесителе, пропитанная смолой шихта может быть помещена на транспортерную ленту и может быть перенесена в одну или более сушильных машин, увлажняющих систем, прессовальных машин, и/или в другое технологическое оборудование. Например, по меньшей мере, в одном конкретном варианте осуществления, продукт на основе прессованной древесины может быть изготовлен в результате смешения первой или "внешней" смеси и второй или "срединной" смеси с получением первой и второй смеси, соответственно. Первый смеситель может производить от приблизительно 13600 кг/час до приблизительно 15900 кг/час "внешней" смеси, и второй смеситель может производить от приблизительно 18100 кг/час до приблизительно 20400 кг/час "срединной" смеси. "Внешняя" и "срединная" смеси могут быть использованы для изготовления панели или листа из прессованной древесины, где "внешняя" смесь составляет наружные слои продукта из прессованной древесины, и "срединная" смесь составляет внутренний или средний слой продукта из прессованной древесины.
[00141] Что касается, в частности, прессованной древесины, то прессованная древесина, изготовленная согласно одному или нескольким вариантам осуществления, рассматриваемым и описываемым в данном документе, может соответствовать требованиям или превосходить требования для прессованной древесины марок H-1, H-2, H-3, M-0, M-1, M-S, M-2, M-3i, LD-1, и/или LD-2, которые описаны в American National Standards Institute (ANSI) для прессованной древесины, а именно, требования для прессованной древесины ANSI A208.1-2009, одобренные 2 февраля 2009 г. Прессованная древесина, изготовленная согласно одному или нескольким вариантам осуществления, рассматриваемым и описываемым в данном документе, может соответствовать требованиям или превосходить требования для прессованной древесины марок PBU, D-2, D-3, и/или M-3, которые определены институтом ANSI для прессованной древесины, а именно, требования для прессованной древесины ANSI A208.1-2009, одобренные 2 февраля 2009 г. Например, в Таблицах А и В изложены некоторые требования для различных марок прессованной древесины. Что касается, в частности, ориентировано-стружечной плиты (OSB), то плита OSB, изготовленная согласно одному или нескольким вариантам осуществления, рассматриваемым и описываемым в данном документе, может соответствовать требованиям или превосходить требования рекомендательного стандарта эксплуатационных характеристик PS 2 Министерства торговли США. Что касается, в частности, клееной фанеры, то клееная фанера, изготовленная согласно одному или нескольким вариантам осуществления, рассматриваемым и описываемым в данном документе, может соответствовать требованиям или превосходить требования рекомендательного стандарта эксплуатационных характеристик PS 1 и/или PS-2 Министерства торговли США.
[00142] В одном или нескольких вариантах осуществления, одна или более добавок могут быть скомбинированы с лигноцеллюлозными субстратами, смесью реагента-предшественника свободных радикальных групп, и необязательно соединения, имеющего, по меньшей мере, два атома водорода, или с лигноцеллюлозными субстратами, связующим, для которого не требуется реагент-предшественник свободных радикальных групп, и смесью гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли, с получением пропитанной смолой шихты. Приведенные в качестве иллюстрации добавки могут включать в себя воски и/или гидрофобные добавки, воду, материал(ы)-наполнитель(и), удешевляющие добавки, поверхностно-активные вещества, разделительные средства, красители, антипирены, ловушки для формальдегида, биоциды, или любую их комбинацию, но не ограничиваются этим. Что касается продуктов на основе композиционных лигноцеллюлозных материалов, таких как клееная фанера, типичный(е) материал(ы)-наполнитель(и) могут включать измельченную скорлупу ореха пекана и/или грецкого ореха, но не ограничиваются этим, и обычные удешевляющие добавки могут включать, например, пшеничную муку. Другие подходящие удешевляющие добавки могут включать полисахариды, и тому подобное, но не ограничиваются этим. Приведенные в качестве иллюстрации полисахариды могут включать крахмал, целлюлозу, камеди, такие как гуаровая и ксантановая камеди, альгинаты, пектин, геллан, или любую их комбинацию, но не ограничиваются этим. Подходящие полисахаридные крахмалы могут включать, например, маисовый или кукурузный крахмал, крахмал восковой кукурузы, высокоамилозный маисовый крахмал, картофельный крахмал, тапиоковый крахмал, и пшеничный крахмал. Другие крахмалы, такие как крахмалы, полученные методами генной инженерии, могут включать высокоамилозный картофельный крахмал и амилопектиновый картофельный крахмал.
[00143] Если одна или более добавок присутствует в пропитанной смолой шихте, то количество каждой добавки может составлять от минимального значения, равного приблизительно 0,01% масс., до максимального значения, равного 50% масс., в расчете на общую массу пропитанной смолой шихты. Например, количество любого данного компонента или добавки может составлять от минимального значения, равного приблизительно 0,01% масс., приблизительно 0,05% масс., приблизительно 0,1% масс., приблизительно 0,5% масс., или приблизительно 1% масс., до максимального значения, равного приблизительно 3% масс., приблизительно 5% масс., приблизительно 7% масс., или приблизительно 9% масс., в расчете на общую массу пропитанной смолой шихты. В другом примере, количество любой данной добавки или компонента может составлять от минимального значения, равного приблизительно 1% масс., приблизительно 5% масс., приблизительно 10% масс., приблизительно 15% масс., или приблизительно 20% масс., до максимального значения, равного приблизительно 25% масс., приблизительно 30% масс., приблизительно 35% масс., приблизительно 40% масс., или приблизительно 45% масс., в расчете на общую массу пропитанной смолой шихты. По меньшей мере, в одном конкретном варианте осуществления, один или более восков, например, парафиновый гач, могут присутствовать в пропитанной смолой шихте, и количество воска может составлять от минимального значения, равного приблизительно 0,1% масс., приблизительно 0,5% масс., или приблизительно 0,9% масс., до максимального значения, равного приблизительно 1,5% масс., приблизительно 2% масс., или приблизительно 3% масс., в расчете на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов.
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
[00144] Продукт на основе композиционного материала может иметь плотность от минимального значения, составляющего приблизительно 0,5 г/см, приблизительно 0,55 г/см, приблизительно 0,6 г/см, приблизительно 0,63 г/см, приблизительно 0,65 г/см, приблизительно 0,67 г/см, или приблизительно 0,7 г/см, до максимального значения, составляющего приблизительно 0,75 г/см, приблизительно 0,77 г/см, приблизительно 0,8 г/см, приблизительно 0,83 г/см, приблизительно 0,85 г/см, приблизительно 0,88 г/см, приблизительно 0,93 г/см, приблизительно 0,97 г/см, или приблизительно 1 г/см. Например, продукт на основе композиционного материала может иметь плотность от приблизительно 0,7 г/см до приблизительно 0,75 г/см, от приблизительно 0,65 г/см до приблизительно 0,85 г/см, от приблизительно 0,65 г/см до приблизительно 0,8 г/см, от приблизительно 0,67 г/см до приблизительно 0,77 г/см, от приблизительно 0,5 г/см до приблизительно 1 г/см, от приблизительно 0,5 г/см до приблизительно 0,8 г/см, от приблизительно 0,5 г/см до приблизительно 0,75 г/см, или от приблизительно 0,64 г/см до приблизительно 0,8 г/см. В одном или нескольких вариантах осуществления, продукт на основе композиционного материала может иметь плотность менее 1 г/см, менее 0,95 г/см, менее 0,88 г/см, менее 0,85 г/см, менее 0,83 г/см, менее 0,8 г/см, менее 0,79 г/см, менее 0,78 г/см, менее 0,77 г/см, менее 0,76 г/см, менее 0,75 г/см, менее 0,74 г/см, или менее 0,73 г/см.
[00145] Продукт на основе композиционного материала может иметь прочность внутреннего сцепления от минимального значения, равного приблизительно 0,3 МПа, приблизительно 0,32 МПа, приблизительно 0,34 МПа, приблизительно 0,35 МПа, приблизительно 0,37 МПа, приблизительно 0,4 МПа, приблизительно 0,42 МПа, приблизительно 0,48 МПа, приблизительно 0,52 МПа, приблизительно 0,55 МПа, или приблизительно 0,58 МПа, до максимального значения, равного приблизительно 0,69 МПа, приблизительно 0,75 МПа, приблизительно 0,83 МПа, приблизительно 0,9 МПа, приблизительно 0,97 МПа, приблизительно 1,05 МПа, приблизительно 1,15 МПа, приблизительно 1,2 МПа, приблизительно 1,25 МПа, приблизительно 1,3 МПа, приблизительно 1,35 МПа, приблизительно 1,4 МПа, приблизительно 1,45 МПа, приблизительно 1,5 МПа, приблизительно 1,55 МПа, приблизительно 1,6 МПа, или приблизительно 1,7 МПа, где подходящие диапазоны включают комбинацию из любых двух значений. Например, продукт на основе композиционного материала может иметь прочность внутреннего сцепления, равную от приблизительно 0,35 МПа до приблизительно 0,55 МПа, от приблизительно 0,4 МПа до приблизительно 0,6 МПа, от приблизительно 0,48 МПа до приблизительно 0,69 МПа, от приблизительно 0,59 МПа до приблизительно 0,86 МПа, от приблизительно 0,55 МПа до приблизительно 0,9 МПа, или от приблизительно 0,51 МПа до приблизительно 0,85 МПа. В одном или нескольких вариантах осуществления, продукт на основе композиционного материала может иметь прочность внутреннего сцепления, равную, по меньшей мере, 0,33 МПа, по меньшей мере, 0,32 МПа, по меньшей мере, 0,34 МПа, по меньшей мере, 0,38 МПа, по меньшей мере, 0,41 МПа, по меньшей мере, 0,45 МПа, по меньшей мере, 0,48 МПа, по меньшей мере, 0,51 МПа, по меньшей мере, 0,55 МПа, по меньшей мере, 0,58 МПа, по меньшей мере, 0,62 МПа, по меньшей мере, 0,66 МПа, по меньшей мере, 0,69 МПа, по меньшей мере, 0,72 МПа, по меньшей мере, 0,76 МПа, или, по меньшей мере, 0,79 МПа. Прочность внутреннего сцепления для каждого образца может быть определена в соответствии с методикой испытания, предусмотренной стандартом ASTM D1037-06a.
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
[00146] В одном или нескольких вариантах осуществления, продукт на основе композиционного материала может иметь плотность менее 1 г/см, менее 0,95 г/см, менее 0,9 г/см, менее 0,85 г/см, менее 0,8 г/см, менее 0,79 г/см, менее 0,78 г/см, менее 0,77 г/см, менее 0,76 г/см, менее 0,75 г/см, менее 0,74 г/см, или менее 0,73 г/см, и прочность внутреннего сцепления, равную, по меньшей мере, 0,3 МПа, по меньшей мере, 0,35 МПа, по меньшей мере, 0,5 МПа, по меньшей мере, 0,48 МПа, по меньшей мере, 0,51 МПа, по меньшей мере, 0,55 МПа, по меньшей мере, 0,58 МПа, по меньшей мере, 0,62 МПа, по меньшей мере, 0,65 МПа, или, по меньшей мере, 0,69 МПа. По меньшей мере, в одном конкретном примере, продукт на основе композиционного материала может иметь плотность менее 0,8 г/см, и прочность внутреннего сцепления, равную, по меньшей мере, 0,48 МПа. По меньшей мере, в одном другом конкретном примере, продукт на основе композиционного материала может иметь плотность менее 0,8 г/см, и прочность внутреннего сцепления, равную, по меньшей мере, 0,69 МПа. По меньшей мере, в одном другом конкретном примере, продукт на основе композиционного материала может иметь плотность менее 0,73 г/см, и прочность внутреннего сцепления, равную, по меньшей мере, 0,48 МПа. В дополнительном еще одном примере, продукт на основе композиционного материала может иметь плотность менее 0,73 г/см, и прочность внутреннего сцепления, равную, по меньшей мере, 0,58 МПа.
[00147] Продукты на основе композиционных материалов, такие как прессованная древесина, древесно-волокнистая плита, клееная фанера, и ориентировано-стружечная плита, могут иметь толщину или среднюю толщину, составляющую от минимального значения приблизительно 1,5 мм, приблизительно 5 мм, или приблизительно 10 мм, до максимального значения, составляющего приблизительно 15 мм, приблизительно 20 мм, приблизительно 25 мм, приблизительно 30 мм, приблизительно 50 мм, приблизительно 100 мм, приблизительно 200 мм, или приблизительно 300 мм, где подходящие диапазоны включают комбинацию из любых двух значений. Продукты на основе композиционных материалов, такие как прессованная древесина, древесно-волокнистая плита, клееная фанера, и ориентировано-стружечная плита, могут иметь длину, равную приблизительно 0,1 м, приблизительно 0,5 м, приблизительно 1 м, приблизительно 1,2 м, приблизительно 1,8 м, приблизительно 2,4 м, приблизительно 3 м, или приблизительно 3,6 м. Продукты на основе композиционных материалов также могут иметь ширину, равную приблизительно 0,1 м, приблизительно 0,5 м, приблизительно 1 м, приблизительно 1,2 м, приблизительно 1,8 м, приблизительно 2,4 м, или приблизительно 3 м.
[00148] Продукты на основе композиционных материалов, рассматриваемые и описываемые в данном документе, могут проявлять низкий уровень испускания формальдегида. Подходящее испытание для определения испускания формальдегида из продукта на основе композиционных материалов может включать стандарт ASTM D6007-02 и стандарт AST E1333-10. Например, продукты на основе композиционных материалов могут проявлять уровень испускания формальдегида, равный нулю. В другом примере, продукты на основе композиционных материалов могут проявлять уровень испускания формальдегида менее приблизительно 1 доли на миллион ("ppm"), менее приблизительно 0,9 ppm, менее приблизительно 0,08 ppm, менее приблизительно 0,07 ppm, менее приблизительно 0,06 ppm, менее приблизительно 0,05 ppm, менее приблизительно 0,04 ppm, менее приблизительно 0,03 ppm, менее приблизительно 0,02 ppm, менее приблизительно 0,01 ppm, или менее приблизительно 0,005 ppm.
[00149] Продукт на основе композиционных материалов может соответствовать или превосходить нормы стандартов по испусканию формальдегида, устанавливаемые Калифорнийским советом по ресурсам атмосферы ("CARB") в первой фазе регулирования (менее 0,1 долей на миллион "ppm" формальдегида на прессованную древесину), и во второй фазе регулирования (менее 0,09 ppm формальдегида на прессованную древесину). Продукты на основе композиционных материалов, рассматриваемые и описываемые в данном документе, также могут соответствовать или превосходить нормы стандартов по испусканию формальдегида, предусматриваемые японскими стандартами JIS/JAS F*** (не превышает 0,5 мг/л формальдегида на прессованную древесину), японскими стандартами JIS/JAS F**** (не превышает 0,3 мг/л формальдегида на прессованную древесину), европейскими стандартами Е1, и европейскими стандартами Е2.
[00150] В дополнение к продуктам на основе композиционных материалов, рассмотренным и описанным выше, смесь, содержащая гидрофобизирующий агент и лигносульфоновую кислоту или ее соль, может быть использована для других типов продуктов и/или применений, например, продуктов и/или применений, где необходима или желательна гидрофобность. Например, смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли может быть использована в применениях для обработки древесины, в изоляционных применениях, или в применениях для нанесения покрытий, например, слоя известково-цементного раствора, бетона, и бумаги. Для таких продуктов смесь гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли может присутствовать в количестве, составляющем приблизительно 0,1% масс. - приблизительно 7% масс., в расчете на общую сухую массу продукта.
Примеры
[00151] Для обеспечения лучшего понимания вышеизложенного рассмотрения, предложены следующие неограничивающие примеры. Хотя примеры могут быть направлены на конкретные варианты осуществления, их не следует рассматривать как ограничивающие изобретение ни в каком-либо конкретном отношении. Все доли, пропорции, и процентные содержания даны в расчете по массе, если не указано иное.
Пример 1
[00152] Для Примера 1, смесь, содержащую гидрофобизирующий агент, приготавливают в соответствии со следующей методикой. К 6100 г лигносульфоната аммония (NVS 52-53%) добавляют 151 г парафинового воска и проводят диспергирование с помощью гомогенизатора с большими сдвиговыми усилиями (5000 фунтов на квадратный дюйм (psi) в течение 2 минутной циркуляции). Стабильную эмульсию получают со средним размером частиц 0,440 мкм. Эмульсия содержит 5% масс. парафинового воска, в расчете на твердый лигносульфонат аммония и имеет содержание твердых веществ 54,5%. Эмульсия имеет вязкость 8680 сантиПуаз при температуре 25°С.
3
[00153] Панель на основе прессованной древесины изготавливают с использованием смеси Примера 1 в соответствии со следующей методикой. Древесную шихту для изготовления прессованной древесины сорта для наружного применения в количестве 2100 г из сосны болотной с содержанием влаги 5-7% масс. помещают в смеситель объемом 0,0283 м. В случае Примера 1, в ходе смешивания, наносят компоненты связующей системы в форме мелкодисперсного тумана в следующем порядке: а) 7% масс. лигносульфоната аммония, содержащего 5% масс. парафинового воска (48-49% водн.), смешанного с 0,275% масс. FeEDTA (комплекса железа с этилендиаминтетрауксусной кислотой); b) 5% масс. пероксида водорода (50% водн.); с) 3% масс. порошкового лигносульфоната аммония, где количество каждого компонента дано в расчете на сухую массу древесной шихты. Пропитанную смолой шихту (содержание влаги около 18% масс.) смешивают в течение дополнительных 2 минут. Формуют мат размером 40,64*40,64*5,08 см, и плиту подвергают прессованию в течение 4 минут при 166°С (общая продолжительность цикла прессования 240 секунд включает в себя 30-секундный период замыкания, 180-секундный период прессования при 1200 psi, и 30-секундный период дегазирования) до останова, выполненного с возможностью получить панель размером 40,64*40,64* см, имеющую толщину 1,58±0,2 см. Композиционные материалы в форме конечной плиты охлаждают до комнатной температуры, и подвергают испытаниям на прочность внутреннего сцепления (IB), на поглощение воды, и на разбухание по толщине. Панели на основе прессованной древесины также изготавливают с использованием смесей сравнительных примеров С1 и С2 тем же способом, за исключением того, что в С1 не используют парафиновый воск, а в С2 после смеси ALS, пероксида водорода, и катализатора применяют эмульсию парафинового гача. Приведенная ниже Таблица 1 показывает результаты для панелей на основе прессованной древесины, изготовленных с использованием смесей Примера 1 и сравнительных примеров С1 и С2.
1. Общее количество лигносульфоната аммония (ALS) -7% в жидкой форме +3% в порошковой форме.
2. Метод испытания на основе стандарта ASTM D1037-06a.
3. Используют воск в форме эмульсии, содержащей обычный парафиновый гач.
[00154] Как показано в приведенной выше Таблице 1, панель на основе прессованной древесины из Примера 1 при сравнении с образцами сравнительного примера 1 и сравнительного примера 2 к удивлению и неожиданно показывает значительное снижение поглощения воды и разбухания по толщине. Более конкретно, образец Примера 1 имеет 205%-ное снижение выраженного в процентах поглощения воды в сравнении с С1 и сопоставимое с С2 выраженное в процентах поглощение воды. Образец Примера 1 также показывает 388%-ное снижение выраженного в процентах разбухания по толщине в сравнении с С1 и 135%-ное снижение выраженного в процентах разбухания по толщине в сравнении с С2. Такие значительные снижения поглощения воды и разбухания по толщине при использовании меньших количеств воска для изготовления продукта на основе древесных композиционных материалов не являются ожидаемыми.
[00155] Варианты осуществления раскрытия настоящего изобретения дополнительно относятся к любому одному или нескольким из приведенных ниже абзацев:
[00156] 1. К смеси, содержащей лигносульфоновую кислоту или его соль, гидрофобизирующий агент, и воду, где лигносульфоновая кислота или его соль присутствует в количестве от приблизительно 40% массе масс. до приблизительно 60% масс., гидрофобизирующий агент присутствует в количестве от приблизительно 1% масс. до приблизительно 20% масс., и жидкая среда присутствует в количестве от приблизительно 20% масс. до приблизительно 59% масс., где массовые проценты даны в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, и жидкой среды.
[00157] 2. К смеси согласно пункту 1, где смесь находится в форме эмульсии, дисперсии, суспензии, или раствора.
[00158] 3. К смеси согласно пункту 1 или 2, где смесь находится в форме эмульсии.
[00159] 4. К смеси согласно любому из пунктов 1-3, где гидрофобизирующий агент включает в себя один или более канифолей, один или более алкил-кетеновых димеров, один или более алкенилсукциновых ангидридов, одно или более парафиновых масел, одно или более силиконовых масел, одно или более растительных масел, одну или более углеводородных смол, терпентин, карен, туйен, сабинен, или любую их смесь.
[00160] 5. К смеси согласно любому из пунктов 1-4, где гидрофобизирующий агент включает в себя нефтяной воск, микрокристаллический воск, парафиновый гач, парафиновый воск, монтанный воск, синтетический воск, карнаубский воск, полиэтиленовый воск, полипропиленовый воск, тетрафторэтиленовый воск, или любую их смесь.
[00161] 6. К смеси согласно любому из пунктов 1-5, где соль лигносульфоновой кислоты присутствует и включает в себя лигносульфонат аммония, лигносульфонат натрия, лигносульфонат калия, лигносульфонат кальция, лигносульфонат магния, или любую их смесь.
[00162] 7. К смеси согласно любому из пунктов 1-6, где смесь содержит от приблизительно 45% масс. до приблизительно 55% масс. лигносульфоновой кислоты или ее соли, в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, и жидкой среды.
[00163] 8. К смеси согласно любому из пунктов 1-7, где лигносульфоновая кислота или ее соль присутствует в количестве, по меньшей мере, 40% масс., в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, и жидкой среды.
[00164] 9. К смеси согласно любому из пунктов 1-8, где гидрофобизирующий агент присутствует в количестве от приблизительно 1% масс. до приблизительно 10% масс., в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, и жидкой среды.
[00165] 10. К смеси согласно любому из пунктов 1-9, где жидкая среда присутствует в количестве от приблизительно 25% масс. до приблизительно 35% масс., в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, и жидкой среды.
[00166] 11. К смеси согласно любому из пунктов 1-10, где смесь дополнительно содержит реагент-предшественник свободных радикальных групп.
[00167] 12. К смеси согласно любому из пунктов 1-11, где реагент-предшественник свободных радикальных групп включает в себя смесь одного или более окислителей и одного или более катализаторов.
[00168] 13. К смеси согласно любому из пунктов 1-12, где реагент-предшественник свободных радикальных групп включает в себя смесь пероксида водорода и одного или более железосодержащих катализаторов.
[00169] 14. К смеси согласно любому из пунктов 1-13, где один или более катализаторов содержит(ат) один или более ионов металлов, включающих ионы железа, меди, марганца, вольфрама, молибдена, кобальта, титана, или любую их комбинацию; один или более третичных аминов; полимерные третичные амины; полиамины, или их комбинацию.
[00170] 15. К смеси согласно любому из пунктов 1-14, где один или более катализаторов выбирают из группы, состоящей из: феррицианида калия, комплекса железа с этилендиаминтетрауксусной кислотой, комплекса железа с (S,S)-этилендиамин-N,N'-диянтарной кислотой, комплекса железа с диэтилентриамин-пентауксусной кислотой, комплекса железа с этиленгликолем и бис(2-аминоэтилэфир)-N,N,N',N'-тетрауксусной кислотой, комплекса железа с транс-1,2-диаминоциклогексантетрауксусной кислотой, и любой их смеси.
[00171] 16. К смеси согласно любому из пунктов 1-15, где реагенты-предшественники свободных радикальных групп включают в себя один или более катализаторов, и, где один или более катализаторов содержит(ат) один или более металлов в форме комплекса, связанного с одним или более комплексообразующими агентами.
-
2-
4
[00172] 17. К смеси согласно любому из пунктов 1-16, где один или более комплексообразующих агентов включают в себя цианид (CN), сульфат (SO), этилендиаминтетрауксусную кислоту (EDTA), этилендиамин-N,N'-диянтарную кислоту (EDDS), этиленгликоль бис(2-аминоэтилэфир)-N,N,N',N'-тетрауксусную кислоту (EGTA), диэтилентриаминпентауксусную кислоту (DTPA), транс-1,2-диаминоциклогексан тетрауксусную кислоту (CDTA), иминодисукцинат (IDS), нитрилотриуксусную кислоту (NTA), или любую их смесь.
[00173] 18. К смеси согласно любому из пунктов 1-17, где реагент-предшественник свободных радикальных групп включает в себя одно или более азо-соединений.
[00174] 19. К смеси согласно любому из пунктов 1-18, где реагент-предшественник свободных радикальных групп включает в себя соединение, имеющее общую формулу R-N=N-R', где R и R' независимо представляют собой замещенный арил или замещенный алкил.
[00175] 20. К смеси согласно любому из пунктов 1-19, где один или более реагентов-предшественников свободных радикальных групп включает в себя азобисизобутиронитрил (AIBN).
[00176] 21. К смеси согласно любому из пунктов 1-20, где смесь дополнительно содержит связующее, выбранное из группы, состоящей из: изоцианатной смолы, мочевино-формальдегидной смолы, фенол-формальдегидной смолы, меламин-мочевино-формальдегидной смолы, меламин-формальдегидной смолы, или меламин-мочевино-фенол-формальдегидной смолы, и любой их смеси.
[00177] 22. К смеси согласно любому из пунктов 1-21, где смесь содержит катализатор, включающий в свой состав: соль переходного металла, комплекс переходного металла, и их смесь.
[00178] 23. К смеси согласно любому из пунктов 1-22, где смесь содержит, по меньшей мере, 50% масс. твердых веществ, в расчете на общую массу смеси.
[00179] 24. К способу для изготовления смеси гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли, включающему: смешение лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, и жидкой среды с получением смеси, где смесь содержит от приблизительно 40% масс. до приблизительно 60% масс. лигносульфоновой кислоты или ее соли, от приблизительно 1% масс. до приблизительно 20% масс. гидрофобизирующего агента, и от приблизительно 20% масс. до приблизительно 59% масс. жидкой среды, где все массовые проценты даны в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, и жидкой среды; и эмульгирование смеси с получением эмульсии гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли.
[00180] 25. К способу согласно пункту 24, где эмульсия гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли содержит частицы со средним размером частиц, равным от приблизительно 150 нм до приблизительно 2000 нм.
[00181] 26. К способу согласно пункту 24 или 25, где эмульсия гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли содержит частицы со средним размером частиц, равным от приблизительно 50 нм до приблизительно 300 нм.
[00182] 27. К способу согласно любому из пунктов 24-26, где эмульсия гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли содержит частицы со средним размером частиц, равным от приблизительно 160 нм до приблизительно 1000 нм.
[00183] 28. К способу согласно любому из пунктов 24-27, где эмульсию гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли смешивают с одним или более окислителями и одним или более катализаторами.
[00184] 29. К способу согласно любому из пунктов 24-28, где эмульсию гидрофобизирующего агента и лигносульфоновой кислоты или ее соли смешивают с катализатором, выбранным из группы, состоящей из: соли переходного металла, комплекса переходного металла, и их смеси.
[00185] 30. К способу изготовления продукта на основе композиционного материала, включающему в себя: смешение множества лигноцеллюлозных субстратов, связующего, и смеси, содержащей лигносульфоновую кислоту или ее соль, гидрофобизирующий агент, и жидкую среду, с получением пропитанной смолой шихты, где лигносульфоновая кислота или ее соль присутствует в количестве от приблизительно 40% масс. до приблизительно 60% масс., гидрофобизирующий агент присутствует в количестве от приблизительно 1% масс. до приблизительно 20% масс., и жидкая среда присутствует в количестве от приблизительно 20% масс. до приблизительно 59% масс., где все массовые проценты даны в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, и жидкой среды; и нагревание пропитанной смолой шихты с получением продукта на основе композиционного материала.
[00186] 31. К способу согласно пункту 30, где связующее содержит реагент-предшественник свободных радикальных групп.
[00187] 32. К способу согласно пункту 30 или 31, где реагент-предшественник свободных радикальных групп включает в себя смесь одного или более окислителей и одного или более катализаторов.
[00188] 33. К способу согласно любому из пунктов 30-32, где реагент-предшественник свободных радикальных групп включает в себя смесь пероксида водорода и одного или более железосодержащих катализаторов.
[00189] 34. К способу согласно любому из пунктов 30-33, где один или более катализаторов содержит(ат) один или более ионов металлов, включающих ионы железа, меди, марганца, вольфрама, молибдена, кобальта, титана, или любую их комбинацию; один или более третичных аминов; полимерные третичные амины; полиамины, или их комбинацию.
[00190] 35. К способу согласно любому из пунктов 30-34, где один или более катализаторов выбирают из группы, состоящей из: феррицианида калия, комплекса железа с этилендиаминтетрауксусной кислотой, комплекса железа с (S,S)-этилендиамин-N,N'-диянтарной кислотой, комплекса железа с диэтилентриамин-пентауксусной кислотой, комплекса железа с этиленгликолем и бис(2-аминоэтилэфир)-N,N,N',N'-тетрауксусной кислотой, комплекса железа с транс-1,2-диаминоциклогексантетрауксусной кислотой, и любой их смеси.
[00191] 36. К способу согласно любому из пунктов 30-35, где реагенты-предшественники свободных радикальных групп включают в себя один или более катализаторов, и, где один или более катализаторов содержит(ат) один или более металлов в форме комплекса, связанного с одним или более комплексообразующими агентами.
-
2-
4
[00192] 37. К способу согласно любому из пунктов 30-36, где один или более комплексообразующих агентов включают в себя цианид (CN), сульфат (SO), этилендиаминтетрауксусную кислоту (EDTA), этилендиамин-N,N'-диянтарную кислоту (EDDS), этиленгликоль бис(2-аминоэтилэфир)-N,N,N',N'-тетрауксусную кислоту (EGTA), диэтилентриаминпентауксусную кислоту (DTPA), транс-1,2-диаминоциклогексан тетрауксусную кислоту (CDTA), иминодисукцинат (IDS), нитрилотриуксусную кислоту (NTA), или любую их смесь.
[00193] 38. К способу согласно любому из пунктов 30-37, где реагент-предшественник свободных радикальных групп включает в себя один или более окислителей и одно или более азо-соединений.
[00194] 39. К способу согласно любому из пунктов 30-38, где реагент-предшественник свободных радикальных групп включает в себя соединение, имеющее общую формулу R-N=N-R', где R и R' независимо представляют собой замещенный арил или замещенный алкил.
[00195] 40. К способу согласно любому из пунктов 30-39, где один или более реагентов-предшественников свободных радикальных групп включает(ют) в себя азобисизобутиронитрил (AIBN).
[00196] 41. К способу согласно любому из пунктов 30-40, где связующее включает в себя изоцианатную смолу, мочевино-формальдегидную смолу, фенол-формальдегидную смолу, меламин-мочевино-формальдегидную смолу, меламин-формальдегидную смолу, меламин-мочевино-фенол-формальдегидную смолу, или любую их смесь.
[00197] 42. К способу согласно любому из пунктов 30-41, где связующее дополнительно содержит катализатор, выбранный из группы, включающей в себя: соль переходного металла, комплекс переходного металла, и их смесь.
3
[00198] 43. К способу согласно любому из пунктов 30-42, дополнительно включающему: выдерживание пропитанной смолой шихты при температуре ниже 60°С в течение, по меньшей мере, 10 минут; и нагревание пропитанной смолой шихты до температуры, равной, по меньшей мере, 60°С - приблизительно 300°С, с получением продукта на основе композиционного материала, имеющего плотность менее 1 г/см и прочность внутреннего сцепления, равную, по меньшей мере, 0,35 МПа, где, по меньшей мере, 1% масс. одного или более реагентов-предшественников свободных радикальных групп присутствует в тот момент, когда пропитанную смолой шихту нагревают до, по меньшей мере, 60°С, в расчете на сухую массу множества лигноцеллюлозных субстратов.
[00199] 44. К продукту на основе композиционного материала, содержащему: по меньшей мере, частично отвержденную пропитанную смолой шихту, где, до отверждения, пропитанная смолой шихта содержит множество лигноцеллюлозных субстратов, связующее, и смесь, включающую в себя гидрофобизирующий агент, жидкую среду, и лигносульфоновую кислоту или ее соль, где лигносульфоновая кислота или ее соль присутствует в количестве от приблизительно 40% масс. до приблизительно 60% масс., гидрофобизирующий агент присутствует в количестве от приблизительно 1% масс. до приблизительно 20% масс., и жидкая среда присутствует в количестве от приблизительно 20 % масс. до приблизительно 59% масс., в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, и жидкой среды.
[00200] 45. К продукту на основе композиционного материала согласно пункту 44, где, по меньшей мере, частично отвержденное связующее содержит реагент-предшественник свободных радикальных групп.
[00201] 46. К продукту на основе композиционного материала согласно пункту 44 или 45, где, по меньшей мере, частично отвержденный реагент-предшественник свободных радикальных групп включает в себя смесь одного или более окислителей и одного или более катализаторов.
[00202] 47. К продукту на основе композиционного материала согласно любому из пунктов 44-46, где, по меньшей мере, частично отвержденный реагент-предшественник свободных радикальных групп включает в себя смесь пероксида водорода и одного или более железосодержащих катализаторов.
[00203] 48. К продукту на основе композиционного материала согласно любому из пунктов 44-47, где один или более катализаторов содержит(ат) один или более ионов металлов, включающих ионы железа, меди, марганца, вольфрама, молибдена, кобальта, титана, или любую их комбинацию; один или более третичных аминов; полимерные третичные амины; полиамины, или их комбинацию.
[00204] 49. К продукту на основе композиционного материала согласно любому из пунктов 44-48, где один или более катализаторов выбирают из группы, состоящей из: феррицианида калия, комплекса железа с этилендиаминтетрауксусной кислотой, комплекса железа с (S,S)-этилендиамин-N,N'-диянтарной кислотой, комплекса железа с диэтилентриамин-пентауксусной кислотой, комплекса железа с этиленгликолем и бис(2-аминоэтилэфир)-N,N,N',N'-тетрауксусной кислотой, комплекса железа с транс-1,2-диаминоциклогексантетрауксусной кислотой, и любой их смеси.
[00205] 50. К продукту на основе композиционного материала согласно любому из пунктов 44-49, где, по меньшей мере, частично отвержденный реагент-предшественник свободных радикальных групп включает в себя один или более катализаторов, и, где один или более катализаторов содержит(ат) один или более металлов в форме комплекса, связанного с одним или более комплексообразующими агентами.
-
2-
4
[00206] 51. К продукту на основе композиционного материала согласно любому из пунктов 44-50, где один или более комплексообразующих агентов включает(ют) в себя цианид (CN), сульфат (SO), этилендиаминтетрауксусную кислоту (EDTA), этилендиамин-N,N'-диянтарную кислоту (EDDS), этиленгликоль бис(2-аминоэтилэфир)-N,N,N',N'-тетрауксусную кислоту (EGTA), диэтилентриаминпентауксусную кислоту (DTPA), транс-1,2-диаминоциклогексан тетрауксусную кислоту (CDTA), иминодисукцинат (IDS), нитрилотриуксусную кислоту (NTA), или любую их смесь.
[00207] 52. К продукту на основе композиционного материала согласно любому из пунктов 44-51, где, по меньшей мере, частично отвержденное связующее включает в себя один или более окислителей и одно или более азо-соединений.
[00208] 53. К продукту на основе композиционного материала согласно любому из пунктов 44-52, где, по меньшей мере, частично отвержденное связующее включает в себя соединение, имеющее общую формулу R-N=N-R', где R и R' независимо представляют собой замещенный арил или замещенный алкил.
[00209] 54. К продукту на основе композиционного материала согласно любому из пунктов 44-53, где один или более реагентов-предшественников свободных радикальных групп включает в себя азобисизобутиронитрил (AIBN).
[00210] 55. К продукту на основе композиционного материала согласно любому из пунктов 44-54, где, по меньшей мере, частично отвержденное связующее выбирают из группы, состоящей из: изоцианатной смолы, мочевино-формальдегидной смолы, фенол-формальдегидной смолы, меламин-мочевино-формальдегидной смолы, меламин-формальдегидной смолы, или меламин-мочевино-фенол-формальдегидной смолы, и любой их смеси.
[00211] 56. К способу изготовления продукта на основе композиционного материала, включающему в себя: смешение множества лигноцеллюлозных субстратов, реагента-предшественника свободных радикальных групп, и смеси, содержащей гидрофобизирующий агент, жидкую среду, и лигносульфоновую кислоту или ее соли, с получением пропитанной смолой шихты, где лигносульфоновая кислота или ее соль присутствует в количестве от приблизительно 40% масс. до приблизительно 60% масс., гидрофобизирующий агент присутствует в количестве от приблизительно 1% масс. до приблизительно 20% масс., и жидкая среда присутствует в количестве от приблизительно 20% масс. до приблизительно 59% масс., где все массовые проценты даны в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее солей, гидрофобизирующего агента, и жидкой среды; контактирование пропитанной смолой шихты с пероксидом водорода; и нагревание пропитанной смолой шихты с получением продукта на основе композиционного материала.
[00212] 57. К способу согласно пункту 56, где пропитанная смолой шихта дополнительно содержит соединения, содержащие, по меньшей мере, два атома водорода, которые могут отщепляться в присутствии гидроксильных радикальных групп.
[00213] 58. К способу согласно пункту 56 или 57, где реагент-предшественник свободных радикальных групп включает в себя один или более катализаторов.
[00214] 59. К способу согласно любому из пунктов 56-58, где реагент-предшественник свободных радикальных групп включает в себя смесь одного или более оксилителей и одного или более катализаторов.
[00215] 60. К способу согласно любому из пунктов 56-59, где реагент-предщественник свободных радикальных групп включает в себя один или более железосодержащих катализаторов.
[00216] 61. К способу согласно любому из пунктов 56-60, где один или более катализаторов содержит(ат) один или более ионов металлов, включающих ионы железа, меди, марганца, вольфрама, молибдена, кобальта, титана, или любую их комбинацию; один или более третичных аминов; полимерные третичные амины; полиамины, или их комбинацию.
[00217] 62. К способу согласно любому из пунктов 56-61, где один или более катализаторов выбирают из группы, состоящей из: феррицианида калия, комплекса железа с этилендиаминтетрауксусной кислотой, комплекса железа с (S,S)-этилендиамин-N,N'-диянтарной кислотой, комплекса железа с диэтилентриамин-пентауксусной кислотой, комплекса железа с этиленгликолем и бис(2-аминоэтилэфир)-N,N,N',N'-тетрауксусной кислотой, комплекса железа с транс-1,2-диаминоциклогексантетрауксусной кислотой, и любой их смеси.
[00218] 63. К способу согласно любому из пунктов 56-62, где реагенты-предшественники свободных радикальных групп включают в себя один или более катализаторов, и, где один или более катализаторов содержит(ат) один или более металлов в форме комплекса, связанного с одним или более комплексообразующими агентами.
-
2-
4
[00219] 64. К способу согласно любому из пунктов 56-63, где один или более комплексообразующих агентов включают в себя цианид (CN), сульфат (SO), этилендиаминтетрауксусную кислоту (EDTA), этилендиамин-N,N'-диянтарную кислоту (EDDS), этиленгликоль бис(2-аминоэтилэфир)-N,N,N',N'-тетрауксусную кислоту (EGTA), диэтилентриаминпентауксусную кислоту (DTPA), транс-1,2-диаминоциклогексан тетрауксусную кислоту (CDTA), иминодисукцинат (IDS), нитрилотриуксусную кислоту (NTA), или любую их смесь.
[00220] 65. К способу изготовления продукта на основе композиционного материала, включающему в себя: смешение множества лигноцеллюлозных субстратов; соединения, имеющего общую формулу R-N=N-R', где R и R' независимо представляют собой замещенный арил или замещенный алкил; лигносульфоновой кислоты или ее солей; и смеси, содержащей гидрофобизирующий агент, жидкую среду, и лигносульфоновую кислоту или ее соли, где лигносульфоновая кислота или ее соль присутствует в количестве от приблизительно 40% масс. до приблизительно 60% масс., гидрофобизирующий агент присутствует в количестве от приблизительно 1% масс. до приблизительно 20% масс., и жидкая среда присутствует в количестве от приблизительно 20% масс. до приблизительно 59% масс., где все массовые проценты даны в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее солей, гидрофобизирующего агента, и жидкой среды, с получением пропитанной смолой шихты; контактирование пропитанной смолой шихты с пероксидом водорода; и нагревание пропитанной смолой шихты с получением продукта на основе композиционного материала.
[00221] 66. К способу согласно пункту 65, где соединение, имеющее общую формулу R-N=N-R', включает в себя азобисизобутиронитрил (AIBN).
[00222] 67. К смеси, способу, или продукту на основе композиционного материала согласно любому из пунктов 1-66, где жидкая среда содержит воду, метанол, этанол, пропанол, изопропанол, н-бутанол, втор-бутанол, изобутанол, трет-бутанол, этиленгликоль, диметиловый простой эфир, диэтиловый простой эфир, тетрагидрофуран, или любую их смесь.
[00223] 68. К смеси, способу, или продукту на основе композиционного материала согласно любому из пунктов 1-67, где жидкая среда представляет собой воду.
[00224] 69. К композиции, содержащей от приблизительно 40% масс. до приблизительно 60% масс. лигносульфоновой кислоты или ее соли, от приблизительно 1% масс. до приблизительно 20% масс. гидрофобизирующего агента, и от приблизительно 20% масс. до приблизительно 59% масс. жидкой среды, где все массовые проценты даны в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, и жидкой среды.
[00225] 70. К способу изготовления продукта на основе композиционного материала, включающему в себя: смешение множества лигноцеллюлозных субстратов, связующего, и смеси, содержащей лигносульфоновую кислоту или ее соль, гидрофобизирующий агент, и жидкую среду, с получением пропитанной смолой шихты, где смесь содержит от приблизительно 40% масс. до приблизительно 60% масс. лигносульфоновой кислоты или ее соли, от приблизительно 1% масс. до приблизительно 20% масс. гидрофобизирующего агента, и от приблизительно 20% масс. до приблизительно 59% масс. жидкой среды, где все массовые проценты даны в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, и жидкой среды; и нагревание пропитанной смолой шихты с получением продукта на основе композиционного материала.
[00226] 71. К продукту на основе композиционного материала, содержащему: по меньшей мере, частично отвержденную пропитанную смолой шихту, где, до отверждения, пропитанная смолой шихта содержит множество лигноцеллюлозных субстратов, связующее, и смесь, включающую в себя лигносульфоновую кислоту или ее соль, гидрофобизирующий агент, и жидкую среду, где смесь содержит от приблизительно 40% масс. до приблизительно 60% масс. лигносульфоновой кислоты или ее соли, от приблизительно 1% масс. до приблизительно 20% масс. гидрофобизирующего агента, и от приблизительно 20% масс. до приблизительно 59% масс. жидкой среды, где все массовые проценты даны в расчете на объединенную массу лигносульфоновой кислоты или ее соли, гидрофобизирующего агента, и жидкой среды.
[00227] 72. К композиции, способу, или продукту на основе композиционного материала согласно любому из пунктов 69-71, где гидрофобизирующий агент включает в себя одну или более канифолей, один или более алкил-кетеновых димеров, один или более алкенилсукциновых ангидридов, одно или более парафиновых масел, одно или более силиконовых масел, одно или более растительных масел, один или более животных жиров, одну или более углеводородных смол, терпентин, карен, туйен, сабинен, или любую их смесь.
[00228] 73. К композиции, способу, или продукту на основе композиционного материала согласно любому из пунктов 69-72, где гидрофобизирующий агент включает в себя нефтяной воск, микрокристаллический воск, парафиновый гач, парафиновый воск, монтанный воск, синтетический воск, карнаубский воск, полиэтиленовый воск, полипропиленовый воск, тетрафторэтиленовый воск, или любую их смесь.
[00229] 74. К композиции, способу, или продукту на основе композиционного материала согласно любому из пунктов 69-73, где соль лигносульфоновой кислоты присутствует и включает в себя лигносульфонат аммония, лигносульфонат натрия, лигносульфонат калия, лигносульфонат кальция, лигносульфонат магния, или любую их смесь.
[00230] 75. К композиции, способу, или продукту на основе композиционного материала согласно любому из пунктов 69-74, где смесь дополнительно содержит реагент-предшественник свободных радикальных групп.
[00231] 76. К композиции, способу, или продукту на основе композиционного материала согласно пункту 75, где реагент-предшественник свободных радикальных групп включает в себя смесь одного или более окислителей и одного или более катализаторов.
[00232] 77. К композиции, способу, или продукту на основе композиционного материала согласно пункту 75, где реагент-предшественник свободных радикальных групп включает в себя смесь пероксида водорода и одного или более железосодержащих катализаторов.
[00233] 78. К композиции, способу, или продукту на основе композиционного материала согласно пункту 75, где реагент-предшественник свободных радикальных групп включает в себя одно или более азо-соединений.
[00234] 79. К композиции согласно любому из пунктов 69 или 72-78, где смесь дополнительно содержит изоцианатную смолу, мочевино-формальдегидную смолу, фенол-формальдегидную смолу, меламин-мочевино-формальдегидную смолу, меламин-формальдегидную смолу, меламин-мочевино-фенол-формальдегидную смолу, или любую их смесь.
[00235] 80. К композиции, способу, или продукту на основе композиционного материала согласно любому из пунктов 69-79, где жидкая среда содержит воду, метанол, этанол, пропанол, изопропанол, н-бутанол, втор-бутанол, изобутанол, трет-бутанол, этиленгликоль, диметиловый простой эфир, диэтиловый простой эфир, тетрагидрофуран, или любую их смесь.
[00236] 81. К композиции согласно любому из пунктов 69 или 72-80, дополнительно содержащей реагент-предшественник свободных радикальных групп, включающий в себя смесь пероксида водорода и железосодержащего катализатора, где соль лигносульфоновой кислоты присутствует и включает в себя лигносульфонат аммония, лигносульфонат натрия, лигносульфонат калия, лигносульфонат кальция, лигносульфонат магния, или любую их смесь, где гидрофобизирующий агент включает в себя канифоль, алкил-кетеновый димер, алкенилсукциновый ангидрид, парафиновое масло, силиконовое масло, растительное масло, животный жир, углеводородную смолу, терпентин, карен, туйен, сабинен, или любую их смесь, и, где жидкая среда содержит воду.
[00237] 82. К способу или продукту на основе композиционного материала согласно любому из пунктов 70-78 или 80, где связующее содержит реагент-предшественник свободных радикальных групп, включающий в себя смесь пероксида водорода и железосодержащего катализатора, где соль лигносульфоновой кислоты присутствует и включает в себя лигносульфонат аммония, лигносульфонат натрия, лигносульфонат калия, лигносульфонат кальция, лигносульфонат магния, или любую их смесь, где гидрофобизирующий агент включает в себя канифоль, алкил-кетеновый димер, алкенилсукциновый ангидрид, парафиновое масло, силиконовое масло, растительное масло, животный жир, углеводородную смолу, терпентин, карен, туйен, сабинен, или любую их смесь, и, где жидкая среда содержит воду.
[00238] 83. К способу или продукту на основе композиционного материала согласно любому из пунктов 70-78 или 80, где связующее включает в себя реагент-предшественник свободных радикальных групп.
[00239] 84. К способу или продукту на основе композиционного материала согласно пункту 83, где реагент-предшественник свободных радикальных групп включает в себя смесь пероксида водорода и одного или более железосодержащих катализаторов.
[00240] 85. К способу или продукту на основе композиционного материала согласно любому из пунктов 70-78, 80, или 82-84, где связующее включает в себя изоцианатную смолу, мочевино-формальдегидную смолу, фенол-формальдегидную смолу, меламин-мочевино-формальдегидную смолу, меламин-формальдегидную смолу, меламин-мочевино-фенол-формальдегидную смолу, или любую их смесь.
3
[00241] 86. К способу согласно любому из пунктов 70 или 72-78, 80, или 82-85, дополнительно включающему в себя: выдерживание пропитанной смолой шихты при температуре ниже 60°С в течение, по меньшей мере, 10 минут; и нагревание пропитанной смолой шихты до температуры, равной, по меньшей мере, 60°С - приблизительно 300°С, с получением продукта на основе композиционного материала, имеющего плотность менее 1 г/см и прочность внутреннего сцепления, равную, по меньшей мере, 0,35 МПа, где, по меньшей мере, 1% масс. одного или более реагентов-предшественников свободных радикальных групп присутствует в тот момент, когда пропитанную смолой шихту нагревают до, по меньшей мере, 60°С, в расчете на сухую массу множества лигноцеллюлозных субстратов.
[00242] Некоторые варианты осуществления и признаки описаны с использованием набора численных верхних пределов и набора численных нижних пределов. Следует учитывать, что предусмотрены диапазоны, включающие комбинацию из любых двух значений, например, комбинацию из любого нижнего значения и любого верхнего значения, комбинацию любых двух нижних значений, и/или комбинацию из любых двух верхних значений, если не указано иное. Некоторые нижние пределы, верхние пределы и диапазоны оказываются в одном или более пунктах Формулы, приведенной ниже. Все численные значения представляют собой "примерное" или "приблизительное" указанное значение, и учитывают экспериментальную ошибку и изменения, которые мог бы предполагать средний специалист в данной области.
[00243] Выше определены различные термины. В той мере, в какой термин, используемый в Формуле заявки, не определен выше, должно быть дано самое широкое определение, которое дали специалисты в данной области техники тому термину, который отражен, по меньшей мере, в одном печатном издании или выданном патенте. Кроме того, все патенты, методики испытаний, и другие документы, цитируемые в этой заявке, полностью включены посредством ссылки, если такое раскрытие не противоречит этой заявке и законам всех юрисдикций, в которых такое включение разрешено.
[00244] Хотя вышеизложенное направлено на варианты осуществления настоящего изобретения, другие и дополнительные варианты осуществления этого изобретения могут быть разработаны без отступления от основного объема изобретения, и его объем определяется пунктами Формулы изобретения, которые следуют далее.