ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ, СОДЕРЖАЩАЯ ОТХОДЫ МАТЕРИАЛА, ПРОПИТАННОГО ПОЛИМЕРНОЙ СМОЛОЙ
POLYMER COMPOSITION, CONTAINING WASTES OF MATERIAL IMPREGNATED WITH POLYMER RESIN

Настоящее изобретение относится к полимерной композиции, к материалам, пропитанным ею, и к способу их получения. Оно также относится к слоистым материалам, таким как ламинаты или технические пленки (пленка фенольной смолы), содержащие указанные материалы. Такие ламинаты обычно используют в получении рабочих поверхностей, фурнитурных компонентов, панелей или пола. Технические пленки часто используют для облицовки в бетонной конструкции.
В процессе получения материалов, пропитанных полимерной смолой, скапливаются отходы в виде стружки или обрезков, например, когда рулоны или пачки пропитанного материала дорабатываются до желаемых размеров. Кроме того, в частности, при запуске непрерывного процесса пропитки часто первые метры продукции должны быть отброшены, прежде чем пропитанный материал достигнет равномерных желаемых свойств. В случае непрерывных процессов пропитки, имеющих скорость 40-50 м/мин, количество выброшенного пропитанного материала легко достигает 100 м на запуск. Таким образом, скапливается очень большое количество отходов, принимая во внимание то, что может потребоваться приблизительно 10 запусков в день.
Затраты на утилизацию указанных отходов достигают 200 евро на тонну. Кроме того, отходы пропитанного материала представляют собой ценные ресурсы, которые не используются. Так, в прошлом были предприняты попытки регенерировать отходы материалов, пропитанных полимерной смолой.
Из DE 4124355A1 известен способ регенерирования отходов материала, пропитанного полимерной смолой, в соответствии с которым отходы сначала разрезают на мелкие кусочки примерно 1-5 мм и затем смешивают с волокнистыми материалами, такими как древесные стружки, текстильные материалы или тому подобное. Полученную массу используют для получения форм, картонов или профилей.
Указанный способ пригоден для отходов пропитанных материалов на основе термопласта, а также дюропласта. Однако если должен использоваться материал, пропитанный дюропластом, он ограничивается неполностью отвержденными смолами. Кроме того, недостатком является то, что способ согласно DE 4124355 дает ткани с более низкой добавленной стоимостью по сравнению с исходными продуктами.
Поэтому целью настоящего изобретения является создание способа регенерирования отходов материалов, пропитанных полимерной смолой, в частности материалов, пропитанных дюропластом, который эффективно использует отходы и дает продукт с высокой добавленной стоимостью. В данном контексте высокая добавленная стоимость означает стоимость, по существу, на том же уровне, как у исходных продуктов.
Указанной цели достигают созданием слоистого материала, содержащего основной материал, который пропитан полимерной композицией, где указанная полимерная композиция содержит измельченные отходы материалов, пропитанных полимерной смолой. Кроме того, предусматривается способ его получения. Предусматривается также полимерная композиция, как таковая, содержащая измельченные отходы.
Неожиданно было установлено, что добавление измельченного материала отходов в полимерную композицию не ухудшает физические и эстетические свойства получаемого пропитанного материала по сравнению с пропитанными материалами, содержащими только исходные основные материалы и не содержащими измельченных отходов (полимерная смола без отходов).
Физические и эстетические свойства ламината, содержащего пропитанные материалы согласно настоящему изобретению, были определены согласно DIN EN 14323:2004, который обычно используют для испытания картонов, облицованных меламином, для внутреннего применения. В частности, указанные методы испытаний были использованы для оценки структуры поверхности (DIN EN 14323:2004, 5.4), чувствительности к раздиру/трещинам (DIN EN 14323:2004, 5.7) и согласованности (совместимости) с необработанными материалами (т.е. материалами, пропитанными полимерной смолой, не содержащей отходы) в отношении цвета и внешнего вида поверхности (DIN EN 14323:2004, 5.8).
Таким образом, особым преимуществом данного изобретения является то, что материал отходов может быть реинтегрирован в исходный способ получения без ограничения использования получаемого продукта. Кроме того, преимуществом является то, что способ согласно настоящему изобретению требует только простой стадии дробления или измельчения материала отходов без дополнительной химической или физической обработки отходов. Это сохраняет способ согласно настоящему изобретению эффективным в отношении времени и затрат.
Особенно важным преимуществом способа согласно настоящему изобретению является то, что в качестве измельченных отходов может быть использован как не полностью отвержденный, так и полностью отвержденный дюропласт. В ином случае огромное количество отходов исключается из данного способа регенерирования.
2
2
Другим преимуществом данного изобретения является то, что благодаря добавлению измельченных отходов в полимерную композицию масса на единицу площади поверхности («граммаж») основного материала (в частности, бумаги), используемого в способе получения слоистого материала, может быть снижена. Таким образом, данное изобретение не только позволяет избежать высоких затрат на утилизацию отходов, но также приводит к снижению затрат на исходные основные материалы. Например, если в качестве основного материала используют бумагу, масса на единицу площади поверхности может быть снижена с 80 г/м до 70 г/м или даже менее без отрицательного воздействия на стабильность или внешний вид конечного продукта. Таким образом, желаемые свойства пропитанной бумаги могут быть получены с низкими производственными затратами.
В предпочтительном варианте данного изобретения в полимерную смолу добавляют измельченные отходы с размером частиц 100 мкм или менее, предпочтительно 1-50 мкм, наиболее предпочтительно 25-45 мкм. Если используют частицы данного размера, то конечный продукт имеет особенно удовлетворительные свойства поверхности и цвета, как показано испытаниями согласно вышеуказанному стандарту DIN EN.
Полимерная смола согласно настоящему изобретению предпочтительно содержит 30% мас. или менее отходов, предпочтительно менее 22% мас., более предпочтительно 5-20% мас., особенно предпочтительно примерно 10% мас. Тогда размер измельченных отходов составляет, предпочтительно 100 мкм или менее, более предпочтительно 1-50 мкм, наиболее предпочтительно 25-45 мкм. Данная полимерная смола приводит к удовлетворительному образованию поверхности и пропитке благодаря хорошему разбавлению частиц в полимерной смоле.
В другом варианте изобретения частицы отходов могут иметь размер 1-150 мкм, предпочтительно 30-100 мкм, даже более предпочтительно 40-80 мкм или 25-50 мкм. В данном варианте содержание измельченных отходов составляет предпочтительно 1-10%, более предпочтительно менее 6%, наиболее предпочтительно 1-4%.
Как отмечено выше в одном частном варианте, полимерная смола содержит измельченные отходы, полученные из дюропласта. Использование дюропластов дает жесткую и прочную поверхность конечного продукта. Предпочтительно отходы дюропластов являются не полностью отвержденными, что приводит к образованию молекулярных связей в процессе отверждения между полимерной смолой с отходами и полимерной смолой без отходов и, таким образом, к хорошей когезии полимерной смолы с измельченными отходами и полимерной смолы без отходов в конечном продукте. Однако материал отходов может также происходить от материала полностью конденсированного дюропласта.
Степень конденсации измельченных отходов составляет предпочтительно примерно 70% или менее, более предпочтительно 20-40%. Обычно степень конденсации измеряют определением экстрагируемых соединений с использованием диметилформамида. С такой степенью конденсации остаточная реакционная способность отходов дюропласта, т.е. реакционная способность к образованию молекулярных связей с полимерной смолой без отходов является очень удовлетворительной.
Полимерной смолой, содержащей отходы, может быть любой тип полимерной смолы. В предпочтительном варианте ею является дюропласт, предпочтительно, аминосмола, например, меламиновая смола или карбамидная смола, или их смесь. В одном варианте она может представлять собой, по существу, чистую карбамидную смолу, т.е. по меньшей мере на 80% карбамидную смолу.
Согласно одному варианту изобретения основной материал может быть пропитан сначала полимерной смолой без отходов, а затем после этого на второй стадии полимерной смолой, содержащей измельченные отходы. На указанной первой стадии пропитки полимерная смола без отходов может «наполнять» основной материал, что является преимуществом, если эта первая полимерная смола дешевле, чем полимерная смола, содержащая отходы. Полимерной смолой без отходов является предпочтительно карбамидная смола.
После первой стадии пропитки материал может быть высушен перед осуществлением второй стадии пропитки. Это позволяет хранить пропитанный материал до второй стадии пропитки. В тех случаях, когда на стадии сушки используют достаточно высокие температуры, полимерная смола без отходов может быть частично отверждена и таким образом превращая пропитанный основной материал в оптимальную основу для нанесения полимерной смолы, содержащей отходы.
2
2
2
Основным материалом может быть, например, бумага. В особенно предпочтительном варианте основным материалом является бумага с массой 40-120 г/м, предпочтительно 60-80 г/м. Указанные массы бумаги являются предпочтительными, поскольку при пропитке полимерной смолой согласно настоящему изобретению они дают в результате пропитанные бумаги массой приблизительно 140-190 г/м, что представляет обычные массы пропитанных бумаг, часто используемых в способах ламинирования.
При получении слоистого материала с полимерной смолой согласно настоящему изобретению можно пропитывать обе стороны основного материала. Однако в некоторых применениях она может быть использована для пропитки только одной стороны. Таким образом, сторона, пропитанная полимерной смолой, содержащей материал отходов, может быть обращена вверх или вниз в определенном применении, в зависимости от того, является ли внешний вид данной стороны предпочтительным или нет.
В предпочтительном варианте пропитанный материал, содержащий бумажный основной материал, такой как декоративный лист, присоединяют к несущему листу для того, чтобы образовать ламинат. Это позволяет получать ламинаты, содержащие бумагу низкой массы, пропитанную полимерной смолой, содержащей материал отходов, причем в то же самое время удается избежать высоких затрат на регенерирование.
При использовании полимерной смолы согласно настоящему изобретению для пропитки основного материала (например, декоративной бумаги), который далее используется для получения ламината, предпочтительно пропитанную бумагу присоединяют пропитанной стороной к несущему листу ламината (например, фибровому картону средней плотности (MDF)). Таким образом, непропитанная сторона пропитанной бумаги (или ее сторона, пропитанная полимерной смолой без отходов) является наружным слоем ламината. Ламинат может содержать все типы несущих слоев, например фибровый картон высокой плотности (HDF), фибровый картон средней плотности (MDF), макулатурный картон, гипсовый картон или стекловолокнит.
Полимерную смолу согласно настоящему изобретению предпочтительно применяют для получения ламинатов или технических пленок.
Примеры
Сравнительный материал
2
2
2
Макулатурный картон толщиной 16 мм (размер 25 см × 25 см) с обеих сторон покрывают белой декоративной пленкой (декоративный лист, пропитанный меламиновой смолой, конечная масса 185 г/м, масса бумаги 80 г/м, содержание летучих компонентов 6,5%). Для ламинирования используют короткий цикл прессования при температуре 160°C, давлении 20 кг/см и времени прессования 30 с.
Полученное покрытие анализируют с использованием стандарта DIN EN 14323 «Меламином облицованные плиты для внутреннего применения. Характеристики и методы испытаний», вариант Германии EN 14323:2004. Используют методы испытаний 5.4 «Дефекты поверхности», 5.7 «Чувствительность к раздиру» и 5.8 «Совместимость цвета и поверхности».
Соответственно получают следующие результаты испытаний:
Метод испытаний:
5.4
Дефекты поверхности: отсутствуют
5.7
Чувствительность к раздиру/трещинам: оценка 5: нет раздиров/трещин
5.8
Совместимость цвета и поверхности образуют необходимую базу для сравнения со следующими примерами.
Пример 1
2
2
Отходы, содержащие пропитанные материалы, в частности обрезки (отходы), накопившиеся при получении белых декоративных бумаг, измельчают до размера 100 мкм или менее с использованием подходящего измельчающего оборудования. Используя белую декоративную бумагу массой 80 г/м и смесь, состоящую из 66,7% меламиновой смолы (пропитывающая смола с содержанием сухого вещества 60%), 19,0% мягкой воды и 14,3% измельченных обрезков, получают белую декоративную пленку с массой 185 г/м и содержанием летучих компонентов 6,6% с применением стандартной технологии пропитки.
2
Макулатурный картон толщиной 16 мм и размером 25 см × 25 см ламинируют, используя короткий цикл прессования при температуре 160°C, давлении 20 кг/см и времени прессования 30 с. В соответствии со стандартом DIN EN 14323 получают следующие результаты испытаний:
Метод испытаний:
5.4
Дефекты поверхности: отсутствуют
5.7
Чувствительность к раздиру/трещинам: оценка 5: нет раздиров/трещин
5.8
Совместимость цвета и поверхности: (по сравнению с поверхностью ламината без материала отходов)
5.8.5.2
Совместимость цвета: оценка 3: средние отклонения: темно-белый
5.8.5.3
Совместимость поверхности: оценка 2: значительные отклонения: относительно белого цвета поверхность является значительно более однородной и более интенсивной
Пример 2
2
2
Как отмечено в примере 1, пропитанную декоративную бумагу с массой 180 г/м и содержанием летучих компонентов 6,4% получают, используя декоративную бумагу с массой бумаги («граммаж») 70 г/м, и ламинируют с макулатурным картоном толщиной 16 мм (размер 25 см × 25 см), применяя такие же условия прессования. В соответствии со стандартом DIN EN 14323 получают следующие результаты испытаний:
Метод испытаний:
5.4
Дефекты поверхности: отсутствуют
5.7
Чувствительность к раздиру/трещинам: оценка 5: нет раздиров/трещин
5.8
Совместимость цвета и поверхности: (по сравнению с поверхностью ламината без материала отходов)
5.8.5.2
Совместимость цвета: оценка 5: нет видимых отклонений
5.8.5.3
Совместимость поверхности: оценка 5: нет видимых отклонений
Пример 3
Получают измельченные обрезки белой декоративной бумаги с размерами частиц 100 мкм или менее и затем сушат их в течение 48 ч при 60°C в сушильной печи для устранения остаточной реакционной способности.
2
В соответствии с примерами 1 и 2 лист белой декоративной бумаги массой 79 г/м пропитывают хорошо перемешанной полимерной композицией, содержащей 66,7% меламиновой смолы, 19,0% мягкой воды и 14,3% вышеуказанных измельченных обрезков, применяя стандартную технологию пропитки, с получением пропитанной белой декоративной бумаги.
2
2
Декоративную бумагу с конечной массой 182 г/м и содержанием летучих компонентов 6,9% ламинируют с макулатурным картоном толщиной 16 мм (размер 25 см × 25 см), используя короткий цикл прессования при температуре 160°C, давлении 20 кг/см и времени прессования 30 с. В соответствии со стандартом DIN EN 14323 получают следующие результаты испытаний:
Метод испытаний:
5.4
Дефекты поверхности: отсутствуют
5.7
Чувствительность к раздиру/трещинам: оценка 5: нет раздиров/трещин
5.8
Совместимость цвета и поверхности: (по сравнению с поверхностью ламината без материала отходов)
5.8.5.2
Совместимость цвета: оценка 5: нет видимых дефектов
5.8.5.3
Совместимость поверхности: оценка 5: нет видимых дефектов
Пример 4
2
Декоративную бумагу с печатью, имитирующей древесину, и массой бумаги 75 г/м пропитывают на ее декоративной стороне меламиновой смолой. Недекоративную сторону пропитывают полимерной смолой согласно настоящему изобретению, содержащей 55,9% меламиновой смолы, 24,0% мягкой воды и 20,1% измельченных обрезков отходов. После этого пропитанную бумагу сушат. Обрезки отходов образуются от различных декоративных пленочных продуктов, т.е. от производства пропитанных белых декоративных бумаг и различных печатных декоративных пленок.
2
2
Полученная печатная декоративная бумага имеет конечную массу 178 г/м и содержание летучих компонентов 6,7%. Ее ламинируют с макулатурным картоном толщиной 16 мм (размер 25 см × 25 см) с обеих сторон, используя короткий цикл прессования при температуре 165°C, давлении 22 кг/см и времени прессования 25 с. В соответствии со стандартом DIN EN 14323 получают следующие результаты испытаний:
Метод испытаний:
5.4
Дефекты поверхности: отсутствуют
5.7
Чувствительность к раздиру/трещинам: оценка 5: нет раздиров/трещин
5.8
Совместимость цвета и поверхности: (по сравнению с поверхностью ламината без материала отходов)
5.8.5.2
Совместимость цвета: оценка 5: нет видимых дефектов
5.8.5.3
Совместимость поверхности: оценка 5: нет видимых дефектов
Пример 5
2
Аналогично примеру 4 пропитывают темно-зеленую декоративную бумагу с массой бумаги 85 г/м. Недекоративную сторону пропитывают композицией согласно настоящему изобретению, содержащей 61,5% меламиновой смолы, 21,5% мягкой воды и 17% измельченных обрезков, образующихся от различных смешанных пропитанных декоративных бумаг.
2
2
Полученная конечная пропитанная декоративная бумага имеет массу 195 г/м и содержание летучих компонентов 6,8%. Ее ламинируют с макулатурным картоном толщиной 16 мм (размер 25 см × 25 см) с обеих сторон, используя короткий цикл прессования при температуре 165°C, давлении 25 кг/см и времени прессования 30 с. В соответствии со стандартом DIN EN 14323 получают следующие результаты испытаний:
Метод испытаний:
5.4
Дефекты поверхности: отсутствуют
5.7
Чувствительность к раздиру/трещинам: оценка 5: нет раздиров/трещин
5.8
Совместимость цвета и поверхности: (по сравнению с поверхностью ламината без материала отходов)
5.8.5.2
Совместимость цвета: оценка 5: нет видимых дефектов
5.8.5.3
Совместимость поверхности: оценка 5: нет видимых дефектов
Пример 6
2
2
Серовато-бежевую натронную крафт-бумагу с массой бумаги 40 г/м пропитывают хорошо перемешанной композицией согласно настоящему изобретению, содержащей 66,7% фенольной смолы (содержание сухого вещества 65%), 19,0% мягкой воды и 14,3% измельченных обрезков отходов. Обрезки имеют размер частиц 100 мкм или менее и собраны при получении различных пленок фенольной смолы (технические пленки). Полученная пленка фенольной смолы имеет массу 122 г/м и содержание летучих компонентов 7,1%.
2
Пленку ламинируют с обеих сторон плиты буковой фанеры (размер 25 см × 25 см), используя короткий цикл прессования при температуре 130°C, давлении 15 кг/см и времени прессования 8 минут. Результаты испытаний соответствуют результатам, полученным с облицовками поверхности без использования обрезков отходов.