МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ПОЛИФЕНОЛЬНЫЕ СВЯЗУЮЩИЕ КОМПОЗИЦИИ И СПОСОБЫ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
MODIFIED POLYPHENOL BINDER COMPOSITIONS AND METHODS FOR MAKING AND USING SAME

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Область техники
[0001] Описанные здесь варианты осуществления в целом касаются модифицированных полифенольных связующих композиций и способов их изготовления и применения. Конкретнее, такие варианты осуществления касаются модифицированных полифенольных связующих композиций для изготовления содержащих лигноцеллюлозу композитных продуктов.
Описание предшествующего уровня техники
[0002] Для производства содержащих лигноцеллюлозу материалов требуется адгезив или связующее вещество, чтобы связать отдельные частицы, волокна, шпоны или другие субстраты друг с другом. Типичные содержащие лигноцеллюлозу композитные продукты включают древесностружечную плиту, древесноволокнистую плиту, фанеру и тому подобное. Общепринятые связующие вещества, используемые в производстве этих материалов, часто содержат смолы на основе формальдегида, такие как мочевиноформальдегидные ("UF"), меламиноформальдегидные ("MF") и фенолформальдегидные ("PF") связующие вещества. Хотя эти смолы на основе формальдегида дают готовые материалы, имеющие желательные свойства, такие как прочность, эти связующие вещества также высвобождают формальдегид в окружающую среду во время производства связующего вещества, отверждения связующего вещества/содержащего лигноцеллюлозу материала, а также из конечного продукта, изготавливаемого с использованием связующего вещества.
[0003] Различные технологии применялись для снижения количества формальдегида, высвобождаемого из смолы на основе формальдегида. Например, добавление к смоле поглотителей формальдегида и/или различные модификации определенных стадий синтеза, используемых для получения смолы на основе формальдегида, такие как добавление мочевины в качестве реагента в конце синтеза связующего вещества, часто используют в попытке снижения эмиссии формальдегида. Однако эти попытки снижения эмиссии формальдегида сопровождаются нежелательными эффектами, такими как более длительное время отверждения, сокращенный срок годности смолы, пониженная прочность материала, пониженный допуск на вариации технологий и/или пониженная влагостойкость.
[0004] Таким образом, существует потребность в улучшенных связующих композициях для изготовления содержащих лигноцеллюлозу композитных продуктов с пониженной или отсутствующей эмиссией формальдегида.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
[0005] Предложены модифицированные полифенольные связующие композиции и способы их изготовления и применения. По крайней мере, в одном конкретном варианте осуществления связующая композиция может включать, по меньшей мере, один ненасыщенный мономер и, по меньшей мере, одно полифенольное соединение. Полифенольное соединение может включать лигнин, танин, новолачную смолу, модифицированную фенолформальдегидную смолу, бис-фенол A, гуминовую кислоту или любую их смесь.
[0006] По крайней мере, в одном конкретном варианте осуществления способ получения композитного продукта может включать контактирование ряда лигноцеллюлозных субстратов со связующей композицией. Связующая композиция может включать, по меньшей мере, один ненасыщенный мономер и, по меньшей мере, одно полифенольное соединение. Полифенольное соединение может включать лигнин, танин, новолачную смолу, модифицированную фенолформальдегидную смолу, бис-фенол A, гуминовую кислоту или любую их смесь. Способ может также включать, по крайней мере, частичное отверждение связующей композиции с получением содержащего лигноцеллюлозу композитного продукта.
[0007] По крайней мере, в одном конкретном варианте осуществления композитный продукт может включать ряд лигноцеллюлозных субстратов и, по меньшей мере, частично отвержденную композицию связующего вещества. Связующая композиция перед, по крайней мере, частичным отверждением, может включать, по меньшей мере, один ненасыщенный мономер и, по меньшей мере, одно полифенольное соединение. Полифенольное соединение может включать лигнин, танин, новолачную смолу, модифицированную фенолформальдегидную смолу, бис-фенол A, гуминовую кислоту или любую их смесь.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0008] Связующая композиция может представлять собой или включать смесь, по меньшей мере, одного ненасыщенного мономера и, по меньшей мере, одного полифенольного соединения. Связующая композиция может представлять собой или включать продукт реакции между, по меньшей мере, одним ненасыщенным мономером и, по меньшей мере, одним полифенольным соединением. Иллюстративные полифенольные соединения могут включать, однако, этим не ограничиваясь, один или более лигнинов, один или более танинов, одну или более новолачных смол, одну или более модифицированных фенолформальдегидных смол, бис-фенол A, гуминовую кислоту, любую их смесь и/или любую их комбинацию. Иначе говоря, связующая композиция может быть получена комбинированием и/или осуществлением, по меньшей мере, частичного взаимодействия одного или более ненасыщенных мономеров с одним или более полифенольными соединениями. Любой подходящий ненасыщенный мономер или комбинация ненасыщенных мономеров может использоваться для получения связующих композиций, рассматриваемых и описанных здесь. Предпочтительно ненасыщенные мономеры являются неионными. Иллюстративные ненасыщенные мономеры могут включать, однако, этим не ограничиваясь, один или более ненасыщенных простых глицидиловых эфиров, один или более ненасыщенных сложных глицидиловых эфиров, один или более ненасыщенных моноэпоксидов, одно или более ненасыщенных метилольных соединений, малеиновый ангидрид или любую их комбинацию.
[0009] Иллюстративные ненасыщенные простые глицидиловые эфиры могут быть представлены общей формулой (I):
[0010] где R может означать этиленненасыщенный радикал, такой как винил, аллил, алкенил и тому подобное. Подходящие простые глицидиловые эфиры могут включать, однако этим не ограничиваясь, простой винилглицидиловый эфир, простой изопропенилглицидиловый эфир, простой олеилглицидиловый эфир, простой аллилглицидиловый эфир, простой п-винилбензилглицидиловый эфир, простой о-аллилфенилглицидиловый эфир, простой бутенилглицидиловый эфир, простой 4-винилциклогексилглицидиловый эфир, простой абиетилглицидиловый эфир, простой циклогексенилметилглицидиловый эфир, простой металлилглицидиловый эфир или любую их комбинацию.
[0011] Иллюстративные ненасыщенные сложные глицидиловые эфиры могут быть представлены общей формулой (II):
[0012] где R может означать ненасыщенный, незамещенный алкильный радикал, содержащий от двух до 19 атомов углерода. Подходящие сложные глицидиловые эфиры могут включать, однако, этим не ограничиваясь, глицидилметакрилат, глицидилакрилат, глицидилкротонат, глицидилолеат, диглицидилмалеат, диглицидилфумарат или любую их комбинацию.
[0013] Иллюстративные ненасыщенные моноэпоксиды могут включать, однако этим не ограничиваясь, линейные или циклоалифатические эпоксисоединения с концевой ненасыщенностью. Подходящие ненасыщенные моноэпоксиды могут быть представлены общей формулой (III):
1
2
3
1
2
3
1
2
3
[0014] где R может означать простую связь или алкилен, необязательно содержащий алкильные боковые группы; R, R и R могут независимо означать водород, алкил линейный, разветвленный или циклический, или два из R, R или R могут означать алкилен и объединяться с образованием 5-12-членного углеродного циклического кольца, необязательно содержащего алкильные боковые группы; и число атомов углерода в R, R, R и R может быть таким, что общее число атомов углерода в эпоксиде составляет от 4 до 50. Подходящие ненасыщенные моноэпоксиды могут включать, однако, этим не ограничиваясь, 4-винилциклогексеноксид, 1-метил-4-изопропенилциклогексенмоноксид, бутадиенмоноксид или любую их комбинацию.
[0015] Иллюстративные ненасыщенные метилольные соединения быть представлены общей формулой (IV):
1
2
3
1
2
3
[0016] где R, R, R и R могут независимо означать водород или гидрокарбильную группу, например алкильную группу, содержащую приблизительно от 1 до 6 атомов углерода. Например, алкильная группа может включать от 1 до 4 атомов углерода. По меньшей мере, в одном примере каждый из R, R, R и R может независимо означать метил или водород. Подходящие ненасыщенные метилольные соединения могут включать, однако, этим не ограничиваясь, N-метилолакриламид, N-метилолметакриламид, N-метилолкротонамид или любую их комбинацию. Этиленненасыщенный N-метилоламид может быть в форме водного раствора.
[0017] В одном или нескольких вариантах осуществления ненасыщенный мономер может не содержать никаких ароматических циклов. Иначе говоря, по меньшей мере, в одном варианте осуществления ненасыщенный мономер не содержит ароматический цикл. В одном или нескольких вариантах осуществления ненасыщенный мономер и полифенольное соединение могут быть различными соединениями по отношению друг к другу. Иначе говоря, ненасыщенный мономер и полифенольное соединение не являются одним и тем же соединением. По крайней мере, в одном варианте осуществления ненасыщенный мономер может включать, по меньшей мере, один ненасыщенный простой глицидиловый эфир. По крайней мере, в одном варианте осуществления ненасыщенный мономер может включать, по меньшей мере, один ненасыщенный сложный глицидиловый эфир. По крайней мере, в одном варианте осуществления ненасыщенный мономер может включать, по меньшей мере, один ненасыщенный моноэпоксид. По крайней мере, в одном варианте осуществления ненасыщенный мономер может включать, по меньшей мере, одно ненасыщенное метилольное соединение. По крайней мере, в одном варианте осуществления ненасыщенный мономер может включать, по меньшей мере, один малеиновый ангидрид.
[0018] По крайней мере, в одном примере связующая композиция может не содержать или практически не содержать никаких анионных мономеров. Например, связующая композиция может содержать приблизительно менее 3 масс.%, приблизительно менее 2,5 масс.%, приблизительно менее 2 масс.%, приблизительно менее 1,5 масс.%, приблизительно менее 1 масс.%, приблизительно менее 0,7 масс.%, приблизительно менее 0,5 масс.%, приблизительно менее 0,3 масс.%, приблизительно менее 0,1 масс.%, приблизительно менее 0,05 масс.% или приблизительно менее 0,01 масс.% анионных мономеров. По крайней мере, в одном примере связующая композиция может не содержать или практически не содержать никаких ионных мономеров. Например, связующая композиция может содержать приблизительно менее 3 масс.%, приблизительно менее 2,5 масс.%, приблизительно менее 2 масс.%, приблизительно менее 1,5 масс.%, приблизительно менее 1 масс.%, приблизительно менее 0,7 масс.%, приблизительно менее 0,5 масс.%, приблизительно менее 0,3 масс.%, приблизительно менее 0,1 масс.%, приблизительно менее 0,05 масс.% или приблизительно менее 0,01 масс.% ионных мономеров. По крайней мере, в одном другом примере связующая композиция может не содержать или практически не содержать никаких анионных и ионных мономеров. Например, связующая композиция может содержать приблизительно менее 3 масс.%, приблизительно менее 2,5 масс.%, приблизительно менее 2 масс.%, приблизительно менее 1,5 масс.%, приблизительно менее 1 масс.%, приблизительно менее 0,7 масс.%, приблизительно менее 0,5 масс.%, приблизительно менее 0,3 масс.%, приблизительно менее 0,1 масс.%, приблизительно менее 0,05 масс.% или приблизительно менее 0,01 масс.% анионных и ионных мономеров. Как используется здесь, термины "практически не содержит анионных мономеров" и "практически не содержит ионных мономеров" означают, что связующая композиция не включает никаких преднамеренно добавленных анионных мономеров или ионных мономеров, соответственно. Иначе говоря, термины "практически не содержит анионных мономеров" и "практически не содержит ионных мономеров" означают, что связующая композиция не содержит анионных мономеров или ионных мономеров, соответственно, но может включать анионные мономеры и/или ионные мономеры, присутствующие в качестве примеси.
[0019] Как используется здесь, термин "танин" означает и гидролизуемые танины, и конденсированные танины. В силу этого, связующая композиция может включать гидролизуемые танины, конденсированные танины или комбинацию гидролизуемых танинов и конденсированных танинов. Иллюстративные виды кустарников и/или деревьев, из которых могут быть извлечены подходящие танины, могут включать, однако этим не ограничиваясь, Acacia, Castanea, Vachellia, Senegalia, Terminalia, Phyllanthus, Caesalpinia, Quercus, Schinopsis, Tsuga, Rhus, Juglans, Carya и Pinus или любую их комбинацию. В другом примере, породы, из которых могут быть извлечены подходящие танины, могут включать, однако этим не ограничиваясь, Schinopsis, Acacia или их комбинацию. В другом примере, породы, из которых могут быть извлечены подходящие танины, могут включать, однако этим не ограничиваясь, Pinus, Carya или их комбинацию.
[0020] Гидролизуемые танины представляют собой смеси простых фенолов, таких как пирогаллол и элаговая кислота, и сложные эфиры сахара, например глюкозы, с галловой и дигалловой кислотами. Иллюстративные гидролизуемые танины могут включать, однако этим не ограничиваясь, экстракты, извлекаемые из Castanea sativa, (например каштана), Terminalia и Phyllantus (например пород древесины миробаланов), Caesalpinia coriaria (например диви-диви), Caesalpinia spinosa (например тары), альгаробиллы, валонеи и Quercus (например древесины дуба). Конденсированные танины представляют собой полимеры, образованные конденсацией флаванов. Конденсированные танины могут иметь линейные или разветвленные молекулы. Иллюстративные конденсированные танины могут включать, однако, этим не ограничиваясь, Acacia mearnsii (например дубильный экстракт акации или мимозы), Schinopsis (например экстракт из древесины квебрахо), Tsuga (например экстракт коры гемлока), Rhus (например сумаховый экстракт), Juglans (например грецкого ореха), Carya illinoinensis (например пекана) и Pinus (например разновидности дубильных экстрактов сосны лучистой, сосны приморской).
[0021] Конденсированные танины обычно включают приблизительно 70 масс.%-80 масс.% активных фенольных ингредиентов ("таниновая фракция") и оставшиеся ингредиенты ("нетаниновая фракция") обычно включают, однако этим не ограничиваясь, фракции углеводов, гидроколлоидных смол и амино- и/или иминокислот. Конденсированные танины могут быть использованы в том виде, в каком они извлечены или экстрагированы из органического вещества, либо конденсированные танины могут быть очищенными, например, 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 способов. Более подробные сведения о танинах рассмотрены и описаны в Handbook of Adhesive Technology, Second Edition, CRC Press, 2003, chapter 27, "Natural Phenolic Adhesives I: Tannin" и в Monomers, Polymers and Composites fromRenewable Resources, Elsevier, 2008, chapter 8, "Tannins: Major Sources, Properties and Applications".
[0022] Конденсированные танины могут быть классифицированы или сгруппированы в одну из двух основных групп, а именно, группу, содержащую резорциновое звено, и группу, содержащую флороглюциновое звено. Иллюстративные танины, которые содержат резорциновое звено, включают, однако этим не ограничиваясь, танины акации черной и танины квебрахо. Резорциновое звено может быть представлено приведенной ниже формулой V.
[0023] Резорциновая группа показана на приведенной ниже формуле VI внутри прямоугольника, перекрывающего структуру звена танинов акации черной и квебрахо. Для простоты структура танинов акации черной и квебрахо представлена структурой их флавоноидного звена.
[0024] Иллюстративные танины, которые содержат флороглюциновое звено, включают, однако этим не ограничиваясь, танины пекана и танины сосны. Флороглюциновое звено может быть представлено приведенной ниже формулой VII.
[0025] Флороглюциновое звено показано на приведенной ниже формуле VIII внутри прямоугольника, перекрывающего структуру звена танинов пекана и сосны. Для простоты структура танинов пекана и сосны представлена структурой их флавоноидного звена.
[0026] Известно, что флороглюцин более реакционоспособен, чем резорцин. В связи с этим танины, которые включают флороглюциновое звено, более реакционоспособны, чем танины, которые включают резорциновое звено.
[0027] Танины могут иметь кислый pH. Например, pH танинов может быть от нижнего уровня приблизительно 3, приблизительно 3,5 или приблизительно 4 до верхнего уровня приблизительно 5, приблизительно 5,5, приблизительно 6 или приблизительно 6,5. Танины могут содержать резорциновые и/или флороглюциновые функциональные группы. Подходящие, коммерчески доступные танины могут включать, однако этим не ограничиваясь, танин акации черной, танин квебрахо, танин гемлока, танины сумаха, танин пекана, танин мимозы, танины сосны или любую их комбинацию.
[0028] Если связующая композиция включает смесь двух различных танинов, два танина могут присутствовать в любом соотношении относительно друг друга. Например, связующая композиция, которая включает первый танин и второй танин, где первый и второй танины отличаются друг от друга, может иметь концентрацию первого танина приблизительно от 1 масс.% до приблизительно 99 масс.% и, в свою очередь, приблизительно от 99 масс.% до приблизительно 1 масс.% второго танина из расчета на общую массу первого и второго танинов. В другом примере, количество первого танина в связующей композиции, которая включает первый и второй танины, может быть от нижнего уровня приблизительно 1 масс.%, 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 верхнего уровня приблизительно 60 масс.%, приблизительно 65 масс.%, приблизительно 70 масс.%, приблизительно 75 масс.%, приблизительно 80 масс.%, приблизительно 85 масс.%, приблизительно 90 масс.%, приблизительно 95 масс.% или приблизительно 99 масс.% из расчета на общую массу первого и второго танинов. Связующая композиция может включать любое число различных танинов с наличием различных танинов в любом заданном количестве. Следует понимать, что если связующая композиция включает два или более ненасыщенных мономера, два или более лигнина, две или более новолачных смолы, две или более модифицированных фенолформальдегидных смолы и/или две или более гуминовых кислоты, они могут присутствовать в тех же самых или подобных количествах по отношению друг к другу, что и первый и второй танины. Например, если связующая композиция включает первый и второй ненасыщенные мономеры, концентрация первого ненасыщенного мономера может быть приблизительно от 1 масс.% до приблизительно 99 масс.% и, в свою очередь, приблизительно от 99 масс.% до приблизительно 1 масс.% - второго ненасыщенного мономера из расчета на общую массу первого и второго ненасыщенных мономеров. Соответственно, количество первого ненасыщенного мономера в связующей композиции, которая включает первый и второй ненасыщенные мономеры, может быть от нижнего уровня приблизительно 1 масс.%, 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 верхнего уровня приблизительно 60 масс.%, приблизительно 65 масс.%, приблизительно 70 масс.%, приблизительно 75 масс.%, приблизительно 80 масс.%, приблизительно 85 масс.%, приблизительно 90 масс.%, приблизительно 95 масс.% или приблизительно 99 масс.% из расчета на общую массу первого и второго ненасыщенных мономеров.
[0029] Лигнин является полимерным веществом, которое может включать замещенные ароматические вещества, обнаруженные в материалах растений и растительных волокон, имеющих отношение к целлюлозе и другим растительным компонентам. Иллюстративные материалы растений и растительных волокон могут включать, однако этим не ограничиваясь, солому, коноплю, сизаль, стебли хлопчатника, пшеницу, бамбук, траву сабай, рисовую солому, листья банана, шелковицу бумажную (т.е. лубяное волокно), листья абаки, листья ананаса, листья травы эспарто, волокна рода Hesperaloe в семействе Agavaceae jute, морские тростники, пальмовые ветви, лен, арахисовую скорлупу, древесину твердолиственных пород, древесину мягких пород, повторно используемые древесноволокнистые плиты, такие как древесноволокнистая плита высокой плотности, древесноволокнистая плита средней плотности, древесноволокнистая плита низкой плотности, ориентированно-стружечная плита, древесностружечная плита, или их комбинацию. Например, растительный материал может представлять собой или включать древесину, например древесину твердолиственных пород, древесину мягких пород или их комбинацию. Иллюстративные типы древесины могут включать, однако, этим не ограничиваясь, ольховую, ясеневую, осиновую, липовую, буковую, березовую, кедровую, вишневую, хлопкового дерева, кипарисовую, вязовую, пихтовую, эвкалиптовую, каркаса, гикори, кленовую, дубовую, древесину ореха пекана, сосновую, тополиную, красного дерева, сассафраса, еловую, сикамора, древесину грецкого ореха и ивовую.
[0030] Лигнин может быть экстрагирован или иным образом извлечен из материалов из растений и/или растительных волокон использованием любого подходящего способа или комбинации способов. Например, в целлюлозно-бумажной промышленности содержащие лигнин материалы, такие как древесина, солома, стебли кукурузы, жом и другие ткани из растительных волокон и растений, перерабатывают с выделением целлюлозы или массы. Также остаточный варочный щелок, который включает лигнин в качестве побочного продукта, может быть источником лигнина. Возможно изменение в химической структуре лигнина. Изменение в химической структуре лигнина может зависеть, по крайней мере, частично, от конкретного растения, из которого извлекают лигнин, места, где выращивалось растение, и/или конкретного способа, используемого для извлечения или выделения лигнина из материала из растений и растительных волокон. Лигнин может включать активные группы, такие как активные водороды и/или фенольные гидроксильные группы, посредством которых возможно осуществление сшивки или образования мостиковых связей.
[0031] Поскольку лигнин, выделенный из растения, может быть химически несколько измененным по сравнению с найденным в растении, термин "лигнин" может также означать лигниновые продукты, полученные выделением из целлюлозы или извлечением из растительного материала. Например, в способе сульфитной варки лигноцеллюлозный материал может вывариваться с бисульфитом или сульфитом, что приводит, по крайней мере, к частичному сульфированию лигнина. Также лигнин, необязательно, может подвергаться дополнительному расщеплению или модификациям, таким как щелочная обработка или взаимодействие с другими компонентами, со снижением содержания сульфоната или серы и/или увеличением активных групп. Например, лигнин может быть переработан так, что будет иметь содержание фенольного гидроксила приблизительно от 1,5 масс.% до приблизительно 5 масс.% и приблизительно менее 3 масс.% сульфонатной серы. В других способах извлечения или выделения лигнина из растительной ткани, лигнин может не быть сульфированным, но может быть химически несколько изменен иным образом. Например, в остаточном варочном щелоке, полученном в процессах сульфатной или щелочной варки, лигнин может присутствовать в виде соли щелочного металла, растворенной в щелочной водной жидкости, и может обычно иметь достаточное содержание фенольного гидроксила, чтобы не требовать никакой дальнейшей модификации. Однако щелочной или крафт-лигнин может быть дополнительно подвергнут взаимодействию с другими компонентами для дальнейшего увеличения активных групп. "Гидролизный лигнин", который может быть извлечен при гидролизе лигноцеллюлозных материалов в процессе изготовления сахара, например, также может быть несколько измененным по сравнению с найденным в растении. Также гидролизный лигнин может быть дополнительно модифицирован для солюбилизации лигнина и к тому же для увеличения содержания фенольного гидроксила. Кроме того, лигниновые продукты, такие как остаточный варочный щелок, могут быть подвергнуты различным обработкам, таким как, например кислотная, щелочная или термическая обработка, или подвергнуты взаимодействию с другими химическими веществами, которые могут дополнительно несколько изменить лигниновые компоненты.
[0032] Остаточный варочный щелок или лигниновые продукты, полученные выделением или извлечением лигнина из растительного материала, могут включать лигнин различной молекулярной массы, изменяющейся в диапазоне приблизительно от 300 до свыше 100000. Жидкости, из которых может быть извлечен лигнин, могут также включать один или более других компонентов в дополнение к лигнину. Например, в способе сульфитной варки отработанный сульфитный щелок может включать лигносульфонаты, которые могут присутствовать в виде солей таких катионов, как магний, кальций, аммоний, натрий и/или другие катионы. Отработанные твердые вещества сульфитного щелока могут включать приблизительно от 40 масс.% до приблизительно 65 масс.% лигносульфонатов с остатком, представляющим собой углеводы и другие органические и неорганические компоненты, растворенные в щелоке. Лигниновые продукты, полученные другими способами варки, могут также включать другие вещества, такие как углеводы, продукты разложения углеводов и смолистые вещества, которые выделяются из целлюлозных материалов с лигнином. Следует отметить, что нет необходимости отделять лигнин от других компонентов, которые могут присутствовать.
[0033] Подходящий лигниновый материал может включать, однако этим не ограничиваясь, лигнин в его природном или естественном состоянии, т.е. немодифицированный или неизмененный лигнин, лигносульфонаты или любую их комбинацию или смесь. Подходящие лигносульфонаты могут включать, однако, этим не ограничиваясь, лигносульфонат аммония, лигносульфонат натрия, лигносульфонат кальция, лигносульфонат магния или любую их комбинацию или смесь.
[0034] Подходящие способы выделения или отделения лигнина или содержащего лигнин материала из древесины, растения, растительного волокна или содержащего лигнин материала могут включать способы, рассмотренные и раскрытые в патентах США №№: 1 856 567; 2 525 433; 2 680 113; 2 690 973; 3 094 515; 3 158 520; 3 503 762; 3 585 104; 3 726 850; 3 769 272; 3 841 887; 4 100 016; 4 131 564; 4 184 845; 4 308 203; 4 355 996; 4 470 876; 4 740 591 и 4 764 596; опубликованной патентной заявке США №: 2011/0294991 и WO публикациях №: WO 1992/018557 A1, WO 1993/021260 A2; WO 1994/024192 A1; WO 2005/062800 A2; WO2006/031175 A1 и WO2011/150508. Коммерчески доступный лигнин может включать, однако, этим не ограничиваясь, лигносульфонаты, поставляемые Tembec (Канада).
[0035] Новолачная смола может быть получена взаимодействием фенольного компонента с альдегидным компонентом или альдегидным соединением (соединениями) 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 сам фенол, т.е. моногидроксибензол. Примеры замещенных фенолов могут включать, однако этим не ограничиваясь, алкилзамещенные фенолы, такие как крезолы и ксиленолы; циклоалкилзамещенные фенолы, такие как циклогексилфенол; алкенилзамещенные фенолы; арилзамещенные фенолы, такие как п-фенилфенол; алкоксизамещенные фенолы, такие как 3,5-диметоксифенол; арилоксифенолы, такие как п-феноксифенол; и галогензамещенные фенолы, такие как п-хлорфенол. Двухатомные фенолы, такие как катехин, резорцин, гидрохинон, бис-фенол A и бис-фенол F, также могут использоваться. Конкретные примеры подходящих фенольных соединений (фенольных компонентов) для замены части или всего фенола, используемого в получении новолачной смолы, могут включать, однако этим не ограничиваясь, бис-фенол A, бис-фенол F, о-крезол, м-крезол, п-крезол, 3,5-ксиленол, 3,4-ксиленол, 3,4,5-триметилфенол, 3-этилфенол, 3,5-диэтилфенол, п-бутилфенол, 3,5-дибутилфенол, п-амилфенол, п-циклогексилфенол, п-октилфенол, 3,5-дициклогексилфенол, п-фенилфенол, п-фенол, 3,5-диметоксифенол, 3,4,5-триметоксифенол, п-этоксифенол, п-бутоксифенол, 3-метил-4-метоксифенол, п-феноксифенол, нафтол, антранол и их замещенные производные. Предпочтительно приблизительно 80 масс.% или более, приблизительно 90 масс.% или более, или приблизительно 95 масс.% или более фенольного компонента включает фенол(моногидроксибензол).
[0036] Иллюстративные альдегидные соединения могут включать так называемые скрытые альдегиды или альдегидные эквиваленты, такие как ацетали или полуацетали. Подходящие альдегиды могут быть представлены общей формулой R'CHO, где R означает водород или углеводородный радикал, обычно содержащий 1-8 атомов углерода. Конкретные примеры подходящих альдегидных соединений могут включать, однако, этим не ограничиваясь, формальдегид, ацетальдегид, пропиональдегид, бутиральдегид, фурфуральдегид, бензальдегид или любую их комбинацию. Как используется здесь, термин "формальдегид" может означать формальдегид, производные формальдегида, другие альдегиды или их комбинации. Предпочтительно альдегидный компонент представляет собой формальдегид. Один или более дифункциональных альдегидов могут также использоваться для получения новолачной смолы, и наконец, могут успешно применяться для введения поперечных связей в, по крайней мере, частично отвержденную связующую композицию.
[0037] Альдегид может быть использован во многих формах, таких как твердая, жидкая и/или газообразная. В частности, если рассматривать формальдегид, формальдегид может представлять собой или включать параформ (твердый, полимеризованный формальдегид), растворы формалина (водные растворы формальдегида, иногда с метанолом, при 37 процентной, 44 процентной или 50 процентной концентрации формальдегида), мочевиноформальдегидный концентрат ("UFC") и/или также можно использовать газообразный формальдегид вместо или в дополнение к другим формам формальдегида. В другом примере альдегид может представлять собой или включать предварительно подвергнутую взаимодействию мочевиноформальдегидную смесь с массовым соотношением мочевины и формальдегида приблизительно от 1:2 до приблизительно 1:3.
[0038] Молярное соотношение формальдегида и фенола, используемое при получении новолачной смолы, может быть приблизительно от 0,5 до приблизительно 0,95 или более предпочтительно приблизительно от 0,7 до приблизительно 0,85. Взаимодействие между фенолом и формальдегидом с получением новолачной смолы можно осуществлять в присутствии кислотного катализатора в кислотных условиях. Подходящие кислотные катализаторы могут включать, однако этим не ограничиваясь, щавелевую кислоту, серную кислоту, п-толуолсульфоновую кислоту, хлористоводородную кислоту, салициловую кислоту, минеральные кислоты и их соли, или любую их комбинацию. Смешанные каталитические системы, такие как ZnOAc/щавелевая кислота и другие соединения двухвалентных металлов, например ацетаты, могут быть использованы для получения новолачных смол "с высоким содержанием ортоизомеров метиленфенолов". Соединения двухвалентных металлов могут включать Ca, Mg, Zn, Cd, Pb, Cu, Cо и Ni. Предпочтительные катализаторы включают щавелевую кислоту, серную кислоту, п-толуолсульфоновую кислоту и ZnOAc/щавелевая кислота. Наиболее предпочтительно катализатор представляет собой щавелевую кислоту или ZnOAc/щавелевая кислота.
[0039] Количество кислотного катализатора, используемого для получения новолачной смолы, может быть достаточным для катализа взаимодействия между фенолом и формальдегидом с получением новолачной смолы. Реакция фенол/формальдегид может проводиться приблизительно от 1 до приблизительно 6 часов, например, приблизительно от 2 до приблизительно 4 часов. Реакцию фенол/формальдегид можно осуществлять при температуре приблизительно от 80°C до приблизительно 100°C, например, приблизительно от 95°C до приблизительно 100°C. Взаимодействие можно осуществлять при атмосферном давлении, хотя можно использовать повышенное давление, что дает возможность применения более высоких температур и, кроме того, увеличения скорости реакции и, соответственно, сокращения реакционного времени.
[0040] Новолачную смолу можно подвергать обработке для удаления воды и/или других летучих органических веществ путем нагревания, такой как перегонка. После этой обработки содержание свободного фенола может быть приблизительно от 0,001% до приблизительно 2,0%, предпочтительно приблизительно от 0,001% до приблизительно 0,5%. Перегонку полученной новолачной смолы можно выполнять при атмосферном давлении нагреванием приблизительно до 140°C включительно и затем в вакууме, пока смола не достигнет температуры приблизительно от 180°C до приблизительно 220°C. Другие подходящие способы обработки смолы путем нагревания могут включать тонкопленочные испарители. Полученная расплавленная новолачная смола может быть охлаждена до температуры ниже приблизительно 100°C.
[0041] При необходимости новолачную смолу можно нейтрализовать. Нейтрализация новолачной смолы может быть выполнена добавлением одного или более оснований или основных соединений, таких как гидроксид натрия и/или гидроксид калия, или их эквивалент. Основное соединение может быть добавлено в количестве, достаточном для повышения pH новолачной смолы приблизительно до 5-9, например, приблизительно до 6-8. Как правило, может быть добавлено приблизительно от 10 масс.% до приблизительно 30 масс.% воды из расчета на общее количество твердых смолистых веществ. Подходящие новолачные смолы и инвертированные новолачные смолы могут быть такими, как рассмотренные и описанные в патенте США № 5 670 571 и опубликованной патентной заявке США № 2008/0280787.
[0042] Иллюстративные модифицированные фенолформальдегидные смолы могут включать ARYLZENE, которые могут быть представлены общей формулой IX:
,
где n=3 и 0,8<m<1,5.
[0043] Другие иллюстративные модифицированные фенолформальдегидные смолы могут представлять собой или включать те, что рассмотрены и описаны в патентах США №№: 5 674 970; 5 739 259; 5 756 642; 5 756 655; 5 770 750; 5 773 552; 5 837 798; 5 889 137; 6 166 151; 6 291 077; 6 399 740 и 6 569 953.
[0044] Гуминовая кислота может быть представлена общей формулой X:
,
[0045] где R независимо выбирают из водорода, алкила, арила или аралкила. Структура гуминовой кислоты не полностью известна или понята. Дополнительные сведения по гуминовой кислоте могут быть найдены в E.M. Peňa-Méndez, J. Patočka, J. Havel, "Humic substances - compounds of still unknown structure: applications in agriculture, industry, environment, and biomedicine" (Review), J. Appl. Biomed. 2004. Дополнительные сведения по гуминовой кислоте могут включать ссылки, приведенные в статье E.M. Peňa-Méndez et al., такой как Stenson et al., "Copper: Ionization and fragmentation of humic substances in electrospray ionization Fourier transform-ion cyclotron resonance mass spectrometry," Anal. Chem. 74: 4397.4409, 2002; Stenson et al, "Copper: Exact masses and chemical formulas of individual suwannee river fulvic acids from ultrahigh resolution ESI FT-ICR mass spectra," Anal. Chem. 75: 1275.1284, 2003; Kujawinski et al, "High resolution fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry of humic and fulvic acids: improvements and comparisons," Anal. Chem. 74: 413.419, 2002a; Kujawinski et al, "The application of electrospray ionization mass spectrometry to the structural characterization of natural organic matter," Org. Geochem. 33: 171.180, 2002b; Pokorná et al, "Characterization of humic acids by capillary zone electrophoresis and matrix assisted laser desorption ionisation time of flight mass spectrometry," In Ghabbour E.A. and G. Davies (eds.): Understanding Humic Substances: Advanced Methods, Properties and Applications. RSC, Cambridge 1999; Brown et al, "Effect of experimental parameters on the ESI FT-ICR mass spectrum of fulvic acid," Anal. Chem. 72:384.390, 2000 и Gajdosova et al "Mass spectrometry and capillary electrophoresis analysis of Coal Derived Humic Acids Produced from Oxyhumolite. A comparative Study," Humic Substances. Versatile components of plants, soils and water (E.A. Ghabbour, G. Davies, Eds), The Royal Society of Chemistry (RSC), Cambridge 2000.; Pokorna et al, "Analysis and characterization of a 'Standard' coal derived Humic Acid, Humic Substances," in: Versatile components of plants, soils and water (E.A. Ghabbour, G. Davies, Eds), The Royal Society of Chemistry (RSC), Cambridge 2000.
[0046] Полифенольное соединение может быть объединено с жидкой средой. Иллюстративные жидкие среды могут включать, однако, этим не ограничиваясь, воду, спирты, гликоли, ацетонитрил или их комбинацию. Подходящие спирты могут включать, однако, этим не ограничиваясь, метанол, этанол, пропанол, бутанол или любую их комбинацию. Подходящие гликоли могут включать, однако, этим не ограничиваясь, этиленгликоль, пропиленгликоль или их комбинацию. Как используются здесь, термины "водная среда" и "водная жидкость" могут означать или включать воду и/или смеси, состоящие из воды и/или других смешиваемых с водой растворителей. Иллюстративные смешиваемые с водой растворители могут включать, однако, этим не ограничиваясь, спирты, простые эфиры, амины, другие полярные апротонные растворители и тому подобное. Танин, лигнин и/или новолачная смола, если объединяются с жидкой средой, могут иметь концентрацию сухих веществ от нижнего уровня приблизительно 1 масс.%, приблизительно 5 масс.%, приблизительно 10 масс.%, приблизительно 20 масс.% или приблизительно 30 масс.% до верхнего уровня приблизительно 60 масс.%, приблизительно 70 масс.%, приблизительно 80 масс.%, приблизительно 90 масс.%, приблизительно 95 масс.% или приблизительно 99 масс.%. Например, смесь танина, лигнина и/или новолачной смолы при объединении с жидкой средой может иметь концентрацию сухих веществ приблизительно от 10 масс.% до приблизительно 70 масс.%, приблизительно от 20 масс.% до приблизительно 50 масс.% или приблизительно от 5 масс.% до приблизительно 60 масс.%.
[0047] Как используется здесь, содержание сухого полифенольного соединения, как очевидно для специалиста в данной области, может быть измерено путем определения потери массы при нагревании небольшой пробы, например 1-5 грамм лигнина, танина и/или новолачной смолы, до подходящей температуры, например 125°C, и в течение времени, достаточного для удаления любой объединенной с указанными веществами жидкости. Измеряя массу образца до и после нагревания можно непосредственно рассчитать или иначе оценить процентное содержание сухих веществ в образце.
[0048] Характерная реакция между глицидилметакрилатом и танином может быть представлена следующим уравнением (уравнение I), показывающим образование иллюстративного модифицированного танина.
[0049] Характерная реакция между простым аллилглицидиловым эфиром и танином может быть представлена следующим уравнением (уравнение II), показывающим образование иллюстративного модифицированного танина.
[0050] По меньшей мере, частичная реакция между ненасыщенным мономером и лигнином, танином, новолачной смолой, модифицированной фенолформальдегидной смолой, бис-фенолом A, гуминовой кислотой или любой их комбинацией с образованием связующей композиции может быть осуществлена в любых подходящих условиях технологического процесса. Как используется здесь, термин "реакционная смесь" может означать смесь одного или более ненасыщенных мономеров, смешанную, гомогенизированную или иным образом объединенную, по меньшей мере, с одним из перечисленных веществ: лигнином, танином, новолачной смолой, модифицированной фенолформальдегидной смолой, бис-фенолом A, гуминовой кислотой. Реакционный продукт ненасыщенного мономера и лигнина, танина и/или новолака может также именоваться как модифицированный лигнин, модифицированный танин, модифицированная новолачная смола. По меньшей мере, частичная реакция между ненасыщенным мономером и лигнином, танином, новолачной смолой или любой их комбинацией может приводить к образованию одной или более новых ковалентных связей между ненасыщенным мономером и лигнином, танином, новолачной смолой или любой их комбинацией.
[0051] Количество ненасыщенного мономера в реакционной смеси может широко варьироваться. Например, количество ненасыщенного мономера в реакционной смеси может быть приблизительно от 0,1 масс.% до приблизительно 50 масс.% из расчета на сухую массу полифенольного соединения. В другом примере количество ненасыщенного мономера в реакционной смеси может быть от нижнего уровня 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 10 масс.% до верхнего уровня приблизительно 20 масс.%, приблизительно 30 масс.%, приблизительно 40 масс.% или приблизительно 50 масс.% из расчета на сухую массу полифенольного соединения. В другом примере количество ненасыщенного мономера в реакционной смеси может быть от нижнего уровня приблизительно 0,1 масс.%, приблизительно 0,3 масс.%, приблизительно 0,5 масс.%, приблизительно 0,7 масс.% или приблизительно 1 масс.% до верхнего уровня приблизительно 3 масс.%, приблизительно 5 масс.%, приблизительно 7 масс.%, приблизительно 8,5 масс.% или приблизительно 10 масс.% из расчета на сухую массу полифенольного соединения. В другом примере количество ненасыщенного мономера в реакционной смеси может быть от нижнего уровня приблизительно 10 масс.%, приблизительно 15 масс.%, приблизительно 20 масс.% или приблизительно 25 масс.% до верхнего уровня приблизительно 30 масс.%, приблизительно 35 масс.%, приблизительно 40 масс.% или приблизительно 45 масс.% из расчета на сухую массу полифенольного соединения. В другом примере количество ненасыщенного мономера в реакционной смеси может быть приблизительно от 1 масс.% до приблизительно 8 масс.%, приблизительно от 0,2 масс.% до приблизительно 3 масс.%, приблизительно от 3 масс.% до приблизительно 9 масс.%, приблизительно от 3,5 масс.% до приблизительно 7,5 масс.% или приблизительно от 4 масс.% до приблизительно 8,5 масс.% из расчета на сухую массу полифенольного соединения. В другом примере количество ненасыщенного мономера в реакционной смеси может быть приблизительно от 1 масс.% до приблизительно 4 масс.%, приблизительно от 1,5 масс.% до приблизительно 3 масс.%, приблизительно от 2 масс.% до приблизительно 2,5 масс.% или приблизительно от 1,8 масс.% до приблизительно 2,4 масс.% из расчета на сухую массу полифенольного соединения. В другом примере количество ненасыщенного мономера в реакционной смеси может быть не менее 1 масс.%, не менее 3 масс.%, не менее 5 масс.%, не менее 7 масс.%, не менее 10 масс.%, не менее 12 масс.%, не менее 15 масс.%, не менее 17 масс.%, не менее 20 масс.%, не менее 23 масс.%, не менее 25 масс.%, не менее 28 масс.%, не менее 30 масс.%, не менее 33 масс.% или не менее 35 масс.% и не более приблизительно 40 масс.%, приблизительно 45 масс.% или приблизительно 50 масс.% из расчета на сухую массу полифенольного соединения. В другом примере количество ненасыщенного мономера в реакционной смеси может быть менее 50 масс.%, менее 45 масс.%, менее 40 масс.%, менее 35 масс.%, менее 30 масс.%, менее 25 масс.%, менее 20 масс.%, менее 15 масс.% или менее 12 масс.% и свыше приблизительно 0,1 масс.%, свыше приблизительно 0,5 масс.%, свыше приблизительно 1 масс.%, свыше приблизительно 2 масс.%, свыше приблизительно 3 масс.%, свыше приблизительно 5 масс.% или свыше приблизительно 7 масс.% из расчета на сухую массу полифенольного соединения. В одном или нескольких вариантах осуществления, массовое соотношение между ненасыщенным мономером и полифенольным соединением, по содержанию сухих веществ, может быть от нижнего уровня приблизительно 0,001:100, приблизительно 0,01:1000, приблизительно 0,1:100, приблизительно 1:800, приблизительно 1:500, приблизительно 1:300, приблизительно 1:150, приблизительно 1:100, приблизительно 1:90 или приблизительно 1:80 до верхнего уровня приблизительно 1:70, приблизительно 1:50, приблизительно 1:40, приблизительно 1:30, приблизительно 1:20, приблизительно 1:10, приблизительно 1:5, приблизительно 1:3 или приблизительно 1:2. Например, массовое соотношение ненасыщенного мономера и полифенольного соединения, по содержанию сухих веществ, может быть приблизительно от 1:1000 до приблизительно 1:2, приблизительно от 1:200 до приблизительно 1:3, приблизительно от 1:2 до приблизительно 1:15, приблизительно от 1:5 до приблизительно 1:100, приблизительно от 1: 10 до приблизительно 1:75, приблизительно от 1:50 до приблизительно 1:500, приблизительно от 1:8 до приблизительно 1:15, приблизительно от 1:7 до приблизительно 1:20 или приблизительно от 1:6 до приблизительно 1:25.
[0052] Температура реакционной смеси во время взаимодействия может быть от нижнего уровня приблизительно 0°C, приблизительно 10°C, приблизительно 20°C, приблизительно 25°C или приблизительно 35°C до верхнего уровня приблизительно 80°C, приблизительно 90°C, приблизительно 100°C, приблизительно 125°C или приблизительно 150°C. Например, реакционная смесь может быть нагрета до температуры приблизительно 30°C-95°C, приблизительно 50°C-70°C, приблизительно 45°C-85°C или приблизительно 55°C-115°C. Взаимодействие можно осуществлять в вакууме, при атмосферном давлении или при давлении выше, чем атмосферное давление. Например, взаимодействие может быть осуществлено при давлении от нижнего уровня приблизительно 25 кПа, приблизительно 50 кПа, приблизительно 75 кПа или приблизительно атмосферного давления до верхнего уровня приблизительно 150 кПа, приблизительно 500 кПа, приблизительно 1000 кПа или приблизительно 2000 кПа.
[0053] Компоненты связующей композиции, т.е. ненасыщенный мономер и, по меньшей мере, одно из перечисленных веществ: лигнин, танин, новолачная смола, модифицированная фенолформальдегидная смола, бис-фенол A, гуминовая кислота, могут быть подвергнуты, по крайней мере, частичному взаимодействию в любом устройстве, системе, аппарате или комбинации устройств, систем и/или аппаратов. Например, компоненты связующей композиции могут быть смешаны, гомогенизированы или иным образом объединены друг с другом с обеспечением возможности, по крайней мере, частичного взаимодействия с получением связующей композиции. Иллюстративное устройство, система, аппарат для смешивания, гомогенизирования или объединения, или их комбинация, которое может именоваться "смесительное оборудование", может включать, однако этим не ограничиваясь, механический смеситель, эжекторы для перемешивания, статические смесители, механикоэлектрические смесители, смесители со сдвиговыми усилиями, ультразвуковые смесители или их комбинации. Одна или несколько нагревательных рубашек, нагревающих змеевиков, внутренних нагревательных элементов, охлаждающих рубашек, охлаждающих змеевиков, внутренних охлаждающих элементов или тому подобное могут использоваться для корректирования или иного регулирования температуры реакционной смеси. Взаимодействие компонентов связующей композиции можно осуществлять в открытой емкости и/или закрытой емкости.
[0054] pH реакционной смеси может быть кислым, нейтральным или щелочным. Например, pH реакционной смеси может быть от нижнего уровня приблизительно 2, приблизительно 4 или приблизительно 6 до верхнего уровня приблизительно 8, приблизительно 10 или приблизительно 12. В связи с этим, связующая композиция может иметь pH от нижнего уровня приблизительно 2, приблизительно 4 или приблизительно 6 до верхнего уровня приблизительно 8, приблизительно 10 или приблизительно 12. pH связующей композиции может быть доведен до любого заданного pH добавлением туда одного или нескольких основных соединений или одного или нескольких кислотных соединений. Ненасыщенный мономер и лигнин, танин и/или новолачная смола могут быть подвергнуты взаимодействию друг с другом, например, в течение минимального времени приблизительно 5 минут, приблизительно 15 минут или приблизительно 30 минут и максимального приблизительно 1 час, приблизительно 2 часа, приблизительно 3 часа или приблизительно 5 часов.
[0055] Иллюстративные основные соединения, которые могут быть использованы для доведения pH реакционной смеси и/или связующей композиции, могут включать, однако этим не ограничиваясь, гидроксиды, карбонаты, аммиак, амины, амиды или любую их комбинацию. Иллюстративные гидроксиды могут включать, однако, этим не ограничиваясь, гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид аммония (например водный аммиак), гидроксид лития и гидроксид цезия. Иллюстративные карбонаты могут включать, однако, этим не ограничиваясь, карбонат натрия, бикарбонат натрия, карбонат калия и карбонат аммония. Иллюстративные амины могут включать, однако, этим не ограничиваясь, триметиламин, триэтиламин, триэтаноламин, диизопропилэтиламин (основание Хунига), пиридин, 4-диметиламинопиридин (DMAP) и 1,4-диазабицикло-[2,2,2]-октан (DABCO).
[0056] Иллюстративные кислотные соединения, которые могут быть использованы для доведения pH реакционной смеси и/или связующей композиции, могут включать, однако этим не ограничиваясь, одну или несколько минеральных кислот, одну или несколько органических кислот, одну или несколько солей кислот или любую их комбинацию. Иллюстративные минеральные кислоты могут включать, однако, этим не ограничиваясь, хлористоводородную кислоту, азотную кислоту, фосфорную кислоту, серную кислоту или любую их комбинацию. Иллюстративные органические кислоты могут включать, однако, этим не ограничиваясь, уксусную кислоту, муравьиную кислоту, лимонную кислоту, щавелевую кислоту, мочевую кислоту, молочную кислоту или любую их комбинацию. Иллюстративные соли кислот могут включать, однако, этим не ограничиваясь, сульфат аммония, бикарбонат натрия, гидросульфид натрия, бисульфат натрия, метабисульфит натрия или любую их комбинацию.
[0057] Связующая композиция, полученная, по крайней мере, частичным взаимодействием ненасыщенного мономера с полифенольным соединением, смешанным с жидкой средой, может иметь общую концентрацию сухих веществ приблизительно от 1 масс.% до приблизительно 99 масс.% из расчета на общую массу танина, лигнина, новолачной смолы, ненасыщенного мономера и жидкой среды. Другими словами, связующая композиция может иметь содержание сухих веществ приблизительно 100 масс.% или, если объединенная с жидкой средой где-то приблизительно от 1 масс.% до приблизительно 99 масс.%. Например, связующая композиция может иметь содержание сухих веществ приблизительно от 5 масс.% до приблизительно 25 масс.%, приблизительно от 10 масс.% до приблизительно 40 масс.%, приблизительно от 20 масс.% до приблизительно 60 масс.%, приблизительно от 30 масс.% до приблизительно 80 масс.%, приблизительно от 45 масс.% до приблизительно 95 масс.%, приблизительно от 15 масс.% до приблизительно 35 масс.%, приблизительно от 7 масс.% до приблизительно 27 масс.%, приблизительно от 13 масс.% до приблизительно 33 масс.%, приблизительно от 25 масс.% до приблизительно 85 масс.%, приблизительно от 60 масс.% до приблизительно 85 масс.% или приблизительно от 65 масс.% до приблизительно 95 масс.%. В одном или нескольких вариантах осуществления связующая композиция может иметь концентрацию воды от нижнего уровня приблизительно 1 масс.%, приблизительно 5 масс.%, приблизительно 10 масс.%, приблизительно 15 масс.%, приблизительно 20 масс.%, приблизительно 25 масс.%, приблизительно 30 масс.%, приблизительно 35 масс.%, приблизительно 40 масс.%, приблизительно 45 масс.%, приблизительно 50 масс.% или приблизительно 55 масс.% до верхнего уровня приблизительно 60 масс.%, приблизительно 65 масс.%, приблизительно 70 масс.%, приблизительно 75 масс.% или приблизительно 80 масс.% из расчета на сухую массу полифенольного соединения.
[0058] Связующая композиция может иметь вязкость от нижнего уровня приблизительно 100 сантипуаз ("сП"), приблизительно 500 сП, приблизительно 1000 сП или приблизительно 1500 сП до верхнего уровня приблизительно 3000 сП, приблизительно 5000 сП, приблизительно 8500 сП или приблизительно 10000 сП. Предпочтительно вязкость связующей композиции составляет менее приблизительно 10000 сП, менее приблизительно 8000 сП, менее приблизительно 6500 сП или менее приблизительно 5000 сП. Вязкость связующей композиции может быть определена с использованием вискозиметра Брукфильда при температуре 25°C.
[0059] Рассматриваемые и описанные здесь связующие композиции могут быть использованы в производстве или получении ряда содержащих лигноцеллюлозу композитных продуктов. Например, связующая композиция может быть нанесена на ряд лигноцеллюлозных субстратов, которым может быть придана заданная форма до или после нанесения связующей композиции, и связующая композиция может быть, по крайней мере, частично отвержденной для получения композитного продукта. Лигноцеллюлозные субстраты могут включать любой один или несколько материалов из растений и растительных волокон, рассмотренных и описанных выше в отношении источника лигнина. Как используется здесь, термин "лигноцеллюлоза" означает материал, который включает лигнин, целлюлозу, гемицеллюлозу или любую их комбинацию.
[0060] Исходный материал, из которого могут быть извлечены субстраты, может быть изготовлен по шаблону, уменьшен или иным образом сформирован с приданием соответствующих размеров различными способами, такими как выгибание, шлифование, измельчение на молотковой дробилке, обдирка, дробление и/или превращение в стружку. Другие способы производства субстрата могут включать скобление, резание, строгание и/или пиление. Подходящие формы лигноцеллюлозных субстратов могут включать, однако, этим не ограничиваясь, щепу, стружку, крупномерную стружку, волокна, мелкую стружку, опилки или пыль, шпон или тому подобное. Другие подходящие лигноцеллюлозные субстраты могут включать, однако этим не ограничиваясь, древесную щепу, древесные волокна, древесную стружку, древесные пряди, древесную крупномерную стружку, древесную мелкую стружку, древесные частицы, древесный шпон или любую их комбинацию.
[0061] Конкретная конфигурация субстратов зависит, по крайней мере, отчасти, от целевого продукта. Например, частицы, такие как щепа, волокна, мелкая стружка, опилки или пыль, или тому подобные, будут предпочтительны для производства древесностружечных плит, древесноволокнистых плит и тому подобного. Частицы могут иметь длину от нижнего значения приблизительно 0,05 мм, приблизительно 0,1 мм, приблизительно 0,2 мм до верхнего значения 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. В другом примере шпоны, т.е. слои или листы древесины, могут применяться для производства фанеры, ламинированного бруса из шпона и тому подобного. Шпоны могут иметь толщину от нижнего значения приблизительно 0,8 мм, приблизительно 0,9 мм, приблизительно 1 мм, приблизительно 1,1 мм или приблизительно 1,2 мм до верхнего 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.
[0062] Лигноцеллюлозные субстраты могут включать жидкость на субстратах, около и/или внутри. Например, лигноцеллюлозные субстраты могут иметь концентрацию влаги от нижнего уровня приблизительно 1 масс.% до верхнего уровня приблизительно 170 масс.%, из расчета на сухую массу лигноцеллюлозного субстрата. Лигноцеллюлозные субстраты могут быть сырыми, т.е. не обработанными или не высушенными, или высушенными и/или обработанными. Например, лигноцеллюлозные субстраты и/или исходный материал, из которого лигноцеллюлозные субстраты были извлечены, могут быть, по крайней мере, частично высушенными. В другом примере, лигноцеллюлозные субстраты могут быть промыты и/или выщелочены водной средой, такой как вода.
[0063] Иллюстративные композитные продукты, которые могут быть произведены с помощью рассматриваемых и описанных здесь связующих композиций, включают, однако этим не ограничиваясь, древесностружечную плиту, древесноволокнистую плиту, такую как древесноволокнистая плита средней плотности ("MDF") и/или древесноволокнистая плита высокой плотности ("HDF"), фанеру, такую как фанера из лиственных пород и/или фанера из хвойных пород, ориентированно-стружечную плиту ("OSB"), ламинированный брус из шпона ("LVL"), ламинированные плиты из шпона ("LVB"), настил из паркетных досок и тому подобное. Связующие композиции могут также применяться для связывания или иного соединения двух или более заготовок из бруса для производства готовой продукции, такой как деревянные двери, деревянная мебель и тому подобное.
[0064] Лигноцеллюлозный субстрат может быть, по крайней мере, частично окислен перед контактированием со связующей композицией и/или после контактирования со связующей композицией. Лигноцеллюлозные субстраты и/или исходные материалы, из которых лигноцеллюлозные субстраты были извлечены, могут быть приведены в контакт с одним или более окислителями для получения окисленного лигноцеллюлозного субстрата. Например, лигноцеллюлозные субстраты и/или исходный материал могут быть приведены в контакт с одним или более окислителями в условиях, достаточных, по крайней мере, для частичного окисления лигнина, присутствующего в лигноцеллюлозном субстрате. В другом примере, лигноцеллюлозные субстраты и/или исходный материал могут быть приведены в контакт с одним или более окислителями в условиях, достаточных, по крайней мере, для частичного окисления лигнина, присутствующего в лигноцеллюлозных субстратах. В другом примере, лигноцеллюлозные субстраты могут быть, по крайней мере, частично окислены после смешения, гомогенизирования или иного контактирования лигноцеллюлозных субстратов со связующей композицией. Например, лигноцеллюлозные субстраты могут быть, по крайней мере, частично окислены, когда смесь нагревают и/или прессуют для получения композитного продукта.
[0065] Частичное окисление, по крайней мере, части лигноцеллюлозных субстратов может повышать число свободных радикалов в лигноцеллюлозных субстратах. Увеличение числа свободных радикалов в лигноцеллюлозных субстратах может улучшать реакции сшивки между лигноцеллюлозными субстратами и/или между лигноцеллюлозными субстратами и связующей композицией. Окисление лигноцеллюлозных субстратов может быть достаточным для получения водорастворимых реакционных продуктов со связующей способностью.
[0066] Любой подходящий окислитель или комбинация окислителей может использоваться, по крайней мере, для частичного окисления лигноцеллюлозного субстрата. Иллюстративные окислители могут включать, однако, этим не ограничиваясь неорганические и/или органические пероксосоединения, озон, озониды, галогенсодержащие окислители, кислород или любую их комбинацию. По меньшей мере, в одном примере окислитель может не содержать или практически не содержать азот и/или азотсодержащие соединения. Например, окислитель может не содержать или практически не содержать нитраты и нитроксилрадикалы. В другом примере окислитель может не содержать или практически не содержать хлораты.
[0067] Иллюстративные неорганические пероксосоединения могут включать, однако этим не ограничиваясь, пероксид водорода, генерирующие пероксид водорода соединения, например соли щелочных металлов перкарбонатные, перборатные, пероксисульфатные, пероксифосфатные и/или пероксисиликатные, и/или соответствующих слабых кислот. Иллюстративные органические пероксосоединения могут включать, однако, этим не ограничиваясь, пероксикарбоновые кислоты, например трет-бутилпероксид, трет-бутилгидропероксид, бензоилпероксид, перуксусную кислоту и/или пербензойную кислоту. Иллюстративные галогенсодержащие окислители могут включать, однако, этим не ограничиваясь, хлорит щелочного металла, гипохлорит щелочного металла, диоксид хлора и/или хлорнатриевую соль цианмочевой кислоты. Иллюстративный озонид может включать, однако, этим не ограничиваясь, диметилоксиран.
[0068] Окислитель может быть объединен с лигноцеллюлозными субстратами в присутствии жидкости. Иллюстративные растворители могут включать, однако, этим не ограничиваясь, воду, спирт или их комбинацию. Например, смесь окислитель/лигноцеллюлозный субстрат может иметь концентрацию жидкости от нижнего уровня приблизительно 1 масс.%, приблизительно 10 масс.% или приблизительно 20 масс.% до верхнего уровня приблизительно 50 масс.%, приблизительно 70 масс.%, приблизительно 80 масс.%, приблизительно 90 масс.% или приблизительно 95 масс.%. По меньшей мере, в одном примере окислитель может представлять собой или включать водный раствор пероксида водорода. Концентрация пероксида водорода в водном растворе может быть в диапазоне от нижнего уровня приблизительно 1 масс.%, приблизительно 3 масс.% или приблизительно 5 масс.% до верхнего уровня приблизительно 20 масс.%, приблизительно 25 масс.% или приблизительно 30 масс.%.
[0069] Конкретное количество окислителя, объединяемого с лигноцеллюлозными субстратами может зависеть, по крайней мере, отчасти от конкретного окислителя и/или конкретного лигноцеллюлозного субстрата. Количество окислителя, объединенного с лигноцеллюлозными субстратами, может составлять приблизительно от 1 масс.% до приблизительно 200 масс.% из расчета на сухую массу лигноцеллюлозного субстрата. Например, количество окислителя, объединенного с лигноцеллюлозными субстратами, может быть от нижнего уровня приблизительно 1 масс.%, приблизительно 5 масс.%, приблизительно 10 масс.% или приблизительно 20 масс.% до верхнего уровня приблизительно 80 масс.%, приблизительно 100 масс.%, приблизительно 120 масс.% или приблизительно 150 масс.% из расчета на сухую массу лигноцеллюлозного субстрата. В одном конкретном примере окислитель может представлять собой или включать пероксид водорода и окислитель может присутствовать в количестве приблизительно от 0,1 масс.% до приблизительно 30 масс.%, приблизительно от 1 масс.% до приблизительно 20 масс.%, приблизительно от 5 масс.% до приблизительно 50 масс.%, приблизительно от 10 масс.% до приблизительно 70 масс.% или приблизительно от 0,5 масс.% до приблизительно 25 масс.% из расчета на сухую массу лигноцеллюлозного субстрата.
[0070] В дополнение к одному или нескольким окислителям, один или несколько катализаторов могут быть объединены со смесью окислитель/лигноцеллюлоза с получением окисленных лигноцеллюлозных субстратов. Один или более окислителей и/или катализаторов, если присутствуют, могут быть объединены с реакционным продуктом между одним или более ненасыщенными мономерами и одним или более полифенольными соединениями для получения связующей композиции.
[0071] Катализатор, если присутствует, может быть объединен с лигноцеллюлозными субстратами до, после и/или во время объединения одного или более окислителей с лигноцеллюлозными субстратами. В другом примере, катализатор может быть объединен с реакционным продуктом между одним или более ненасыщенными мономерами и одним или более полифенольными соединениями для получения связующей композиции. Катализатор может также именоваться инициатором, промотором, восстановителем и/или ускорителем. Подходящие катализаторы могут представлять собой или включать, однако, этим не ограничиваясь, ионы металлов, третичные амины, полимерные третичные амины, полиамины, фосфаты, бисульфиты, метабисульфиты, тетраацетилэтилендиамин, цианамиды, ультрафиолетовый свет или любую их комбинацию. Любой катализатор или комбинация катализаторов может быть объединена с лигноцеллюлозными субстратами и окислителем с получением смеси. В дополнение к контактированию, или вместо него, лигноцеллюлозных субстратов с окислителем и/или катализатором, можно использовать ультразвуковые волны, фото- и/или электро-реакции Фентона (генерирование гидроксильных радикалов облучением или электрическими токами in situ).
-
2-
4
[0072] Подходящий металл может включать атомы металлов одной или нескольких групп 3-12. Как используется здесь, все ссылки на периодическую таблицу элементов и ее группы делаются на НОВУЮ СИСТЕМУ, опубликованную в HAWLEY'S CONDENSED CHEMICAL DICTIONARY, Thirteenth Edition, John Wiley & Sons, Inc., (1997) (размноженную с разрешения ИЮПАК), если не указано иное. Иллюстративные переходные металлы могут включать, однако, не ограничиваясь этим, ионы металлов: железа, меди, марганца, вольфрама, молибдена, кобальта, титана или любую их комбинацию или смесь. Металл может быть в форме оксида. Металл может быть в форме соли или комплекса, например, связан с одним или более комплексообразующими агентами или соединениями. Иллюстративные комплексообразующие агенты или комплексообразующие соединения могут включать, однако, этим не ограничиваясь, цианид (CN), сульфат (SO), этилендиаминтетрауксусную кислоту (EDTA), этилендиамин-N,N'-диянтарную кислоту (EDDS), этиленгликоль-бис-(2-аминоэтилтрет)-Ν,Ν,Ν',Ν'-тетрауксусную кислоту (EGTA), диэтилентриаминпентауксусную кислоту (DTPA), транс-1,2-диаминоциклогексан тетрауксусную кислоту (CDTA), иминодисукцинат (IDS), нитрилотриуксусную кислоту (ΝΤΑ) или любую их комбинацию или смесь. 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
[0073] В одном или нескольких вариантах осуществления катализатор может включать Fe или Fe ионы, такие как сульфат железа(II), оксид железа(II), сульфат железа(III), оксид железа(III). Другие содержащие ионы железа катализаторы могут включать, однако этим не ограничиваясь, [Fe(CN)], ферроцианид [Fe(CN)] и/или [Fe(CN)NO]. Например, катализатор может представлять собой или включать, однако этим не ограничиваясь, феррицианид калия (K[Fe(CN)]), ферроцианид калия (K[Fe(CN)]), гидрат гексацианoферрата(II) аммония ((NH)[Fe(CN)]⋅xHO), гидрат гексацианoферрата(II) аммония-железа(III), декагидрат ферроцианида натрия (Na[Fe(CN)]⋅10HO), дигидрат нитропруссида натрия (Na[Fe(CN)NO]⋅2HO). Другой подходящий катализатор, который может содержать железо, может включать, однако этим не ограничиваясь, Fe[EDTA], Fe[EDDS], Fe[DTPA], Fe[EGTA], Fe[CDTA], Fe[IDS] или любую их смесь. По крайней мере, в одном конкретном варианте осуществления катализатор предпочтительно включает 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-диаминоциклогексантетрауксусной кислоты (DCTA), комплекс железа и иминодисукцината (IDS)или любую их смесь.
1
2
3
1
2
3
[0074] Третичные амины могут быть представлены общей формулой NRRR, где каждый из R, R и R независимо выбирают из алкилов, циклоалкилов, гетероциклоалкилов, арилов, гетероарилов и замещенных арилов. Алкил может включать разветвленные или неразветвленные алкилы, содержащие от 1 приблизительно до 15 атомов углерода или более, предпочтительно от 1 приблизительно до 8 атомов углерода. Иллюстративные алкилы могут включать, однако этим не ограничиваясь, метил, этил, н-пропил, изопропил, н-бутил, втор-бутил, трет-бутил, н-пентил, н-гексил и этилгексил. Циклоалкилы могут включать от 3 до 7 атомов углерода. Иллюстративные циклоалкилы могут включать, однако, этим не ограничиваясь, циклопентил, замещенный циклопентил, циклогексил и замещенный циклогексил. Термин "арил" означает ароматический заместитель, содержащий отдельный ароматический цикл или множественные ароматические циклы, которые конденсированы вместе, связаны ковалентно или связаны с общей группой, такой как метиленовая или этиленовая составляющая. Конкретнее, арильные группы содержат один ароматический цикл или два или три конденсированных или связанных ароматических цикла, например фенил, нафтил, бифенил, антраценил, фенантренил и тому подобное. Арильные заместители могут включать от 1 до приблизительно 20 атомов углерода. Термин "содержащий гетероатом", как в "содержащая гетероатом циклоалкильная группа", означает молекулу или фрагмент молекулы, где один или более атомов углерода заменены иным, чем углерод, атомом, например азотом, кислородом, серой, фосфором, бором или кремнием. Подобным образом термин "гетероарил" означает арильный заместитель, содержащий гетероатом. Термин "замещенный", как в "замещенные арилы", означает молекулу или фрагмент молекулы, где один или более атомов водорода, связанных с атомом углерода, заменены одним или более заместителями, которые представляют собой функциональные группы, такие как гидроксил, алкокси, алкилтио, фосфино, амино, галоген, силил и тому подобное. Иллюстративные третичные амины могут включать, однако этим не ограничиваясь, триметиламин, триэтиламин, триэтаноламин или любую их комбинацию. Иллюстративные полимерные третичные амины могут включать, однако этим не ограничиваясь, поли(N-метилдиаллиламин), поли(N-диметилвиниламин), сополимеры N-диметилвиниламина или любую их комбинацию. Иллюстративные полиамины могут включать, однако этим не ограничиваясь, диэтилентриамин ("DETA"), триэтилентетрамин ("TETA"), тетраэтиленпентамин ("TEPA"). Другие полиамины могут включать, например, 1,3-пропандиамин, 1,4-бутандиамин, полиамидоамины и полиэтиленимины.
[0075] Иллюстративные фосфаты могут представлять собой или включать, однако этим не ограничиваясь, фосфат калия, фосфат натрия, фосфат аммония или любую их комбинацию или смесь. Иллюстративные бисульфиты могут включать, однако этим не ограничиваясь, бисульфит натрия. Иллюстративные метабисульфиты могут представлять собой или включать, однако этим не ограничиваясь, метабисульфит натрия, метабисульфит калия или любую их комбинацию или смесь. Иллюстративные цианамиды могут включать, однако этим не ограничиваясь, цианамид, цианамид кальция, кислый цианамид натрия или любую их комбинацию.
[0076] В одном или нескольких вариантах осуществления подходящий катализатор может также включать одно или несколько азосоединений. Одно или несколько азосоединений могут быть объединены с продуктом реакции между одним или несколькими ненасыщенными мономерами и одним или несколькими полифенольными соединениями с получением связующей композиции. Одно или более азосоединений могут быть объединены с лигноцеллюлозными субстратами. Азосоединение может быть представлено общей формулой R-N=N-R', где R и R' могут независимо означать замещенный арил или замещенный алкил. Подходящие азосоединения могут включать, однако этим не ограничиваясь, азобисизобутиронитрил (AIBN).
[0077] Количество катализатора, если присутствует в предшественнике свободных радикалов, может широко варьироваться. Например, количество катализатора в смеси может быть от нижнего уровня 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.% из расчета на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов. В другом примере количество катализатора в смеси может быть приблизительно от 0,01 масс.% до приблизительно 1,5 масс.%, приблизительно от 0,1 масс.% до приблизительно 1,3 масс.%, приблизительно от 0,05 масс.% до приблизительно 0,5 масс.%, приблизительно от 0,07 масс.% до приблизительно 0,4 масс.%, приблизительно от 0,05 масс.% до приблизительно 5 масс.% из расчета на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов. В другом примере количество катализатора в смеси может быть приблизительно от 0,001 масс.% до приблизительно 0,5 масс.%, приблизительно от 0,15 масс.% до приблизительно 0,35 масс.%, приблизительно от 0,1 масс.% до приблизительно 0,4 масс.%, приблизительно от 0,1 масс.% до приблизительно 2 масс.%, приблизительно от 0,05 масс.% до приблизительно 3 масс.%, приблизительно 0,05 масс.% до приблизительно 0,35 масс.%, приблизительно 0,1 масс.% до приблизительно 4,5 масс.%, приблизительно от 0,15 масс.% до приблизительно 4 масс.%, приблизительно от 0,05 масс.% до приблизительно 3 масс.%, или приблизительно от 0,01 масс.% до приблизительно 3,5 масс.% из расчета на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов.
[0078] Одна или несколько солей могут быть добавлены к лигноцеллюлозным субстратам и/или к окисленным лигноцеллюлозным субстратам. Количество соли, которое можно добавить к лигноцеллюлозным субстратам и/или окисленным лигноцеллюлозным субстратам, может быть от нижнего уровня приблизительно 1 масс.%, приблизительно 2 масс.% или приблизительно 3 масс.% до верхнего уровня приблизительно 10 масс.%, приблизительно 20 масс.% или приблизительно 30 масс.% из расчета на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов и/или окисленных лигноцеллюлозных субстратов. Одна или более солей могут быть добавлены до, после и/или во время окисления лигноцеллюлозных субстратов, если окисляют. Иллюстративные соли могут включать катионы Al, Ca, K, Na, Cu, Zn, Mg, Mn, Ba и/или Li. Подходящие анионы могут быть в форме карбонатов, хлоридов, нитратов, силикатов, ацетатов, формиата, сульфатов, силикатов, фосфатов и/или других форм.
[0079] Лигноцеллюлозные субстраты могут быть окислены и/или иным образом модифицированы одним или более соединениями, содержащими одну или более ароматических групп, и/или солями в подходящих условиях. Например, лигноцеллюлозные субстраты могут быть окислены при pH приблизительно от 1 до приблизительно 12. Например, pH смеси лигноцеллюлозы и окислителя может изменяться в диапазоне от нижнего значения приблизительно 2, приблизительно 3 или приблизительно 4 до верхнего значения приблизительно 8, приблизительно 9 или приблизительно 10. В другом примере pH смеси лигноцеллюлозы и окислителя может быть приблизительно от 1 до приблизительно 7, приблизительно от 2 до приблизительно 6 или приблизительно от 2 до приблизительно 5. Диапазон pH может быть получен естественно и/или могут быть добавлены одно или более основных соединений и/или кислотных соединений с целью доведения pH до требуемого значения или иного регулирования.
[0080] Окисление лигноцеллюлозных субстратов может быть осуществлено при температуре от нижнего уровня приблизительно 0°C до верхнего уровня приблизительно 200°C. Например, температура может быть приблизительно от 10°C до приблизительно 150°C, приблизительно от 20°C до приблизительно 100°C или приблизительно от 25°C до приблизительно 90°C. Окисление лигноцеллюлозных субстратов можно осуществлять при давлении от нижнего уровня приблизительно 25 кПа, приблизительно 50 кПа или приблизительно 75 кПа до верхнего уровня приблизительно 150 кПа, приблизительно 500 кПа, приблизительно 1000 кПа или приблизительно 2000 кПа. По крайней мере, в одном примере окисление лигноцеллюлозных субстратов может быть выполнено при атмосферном давлении.
[0081] Период времени, в течение которого лигноцеллюлозные субстраты могут подвергаться реакции окисления, может составлять приблизительно от 30 секунд до приблизительно 10 часов. Например, период времени, в течение которого лигноцеллюлозные субстраты могут быть окислены, может составлять от нижнего уровня приблизительно 1 минута, приблизительно 5 минут или приблизительно 10 минут до верхнего уровня приблизительно 2 часа, приблизительно 4 часа или приблизительно 8 часов. По крайней мере, в одном примере окисление лигноцеллюлозных субстратов может быть выполнено за период времени не менее 10 минут, не менее 15 минут, не менее 20 минут или не менее 30 минут.
[0082] Окисленные лигноцеллюлозные субстраты могут быть высушены после их окисления. Например, по меньшей мере, часть воды и/или других жидкостей, присутствующих в окисленных лигноцеллюлозных субстратах, может быть удалена выпариванием. В другом примере, по меньшей мере, часть воды и/или любых других жидкостей, присутствующих в окисленных лигноцеллюлозных субстратах, может быть удалена в вакууме, например путем вакуумной перегонки. Окисленные лигноцеллюлозные субстраты можно хранить в течение некоторого периода времени перед использованием в производстве содержащего лигноцеллюлозу комбинированного субстрата. Например, окисленные лигноцеллюлозные субстраты можно, по крайней мере, частично высушить и хранить в контейнере некоторый период времени, приблизительно от 1 часа, 1 дня, приблизительно 3 дней или приблизительно 1 недели до приблизительно 2 недель, приблизительно 3 недель, приблизительно 1 месяца или более. Подходящие окисленные лигноцеллюлозные субстраты могут быть получены, как рассмотрено и описано в патенте США № 7 326 317.
[0083] Производство содержащих лигноцеллюлозу композитных продуктов может включать контактирование ряда лигноцеллюлозных субстратов и/или окисленных лигноцеллюлозных субстратов, и/или смешанных лигноцеллюлозных субстратов со связующей композицией. Субстраты могут быть приведены в контакт со связующей композицией путем напыления, покрытия слоем, смешивания, нанесения щеткой, с помощью устройства для нанесения покрытий стекающей пленкой или поливом, путем погружения, замачивания или тому подобного. После контактирования ряда субстратов со связующей композицией связующая композиция может быть, по крайней мере, частично отверждена. Как используется здесь, подразумевается, что термины "отверждение", "отвержденный", "по крайней мере, частичное отверждение", "по крайней мере, частично отвержденный" и тому подобные термины охватывают структурное и/или морфологическое изменение, которое происходит в связующей композиции, такое как за счет ковалентной химической реакции (сшивка), ионное взаимодействие или агрегирование, улучшенную адгезию с субстратом, фазовое превращение или обращение фаз и/или образование водородной связи, когда связующая композиция является, по крайней мере, частично отвержденной, что приводит к возникновению свойств эластичного, пористого субстрата, такого как мат или одеяло из макрочастиц, и/или жесткого или полужесткого субстрата, такого как содержащая древесную или другую лигноцеллюлозу плита или лист, на которые с целью изменения было нанесено эффективное количество связующей композиции.
[0084] По крайней мере, частичное отверждение связующей композиции может включать использование нагрева и/или давления. Связующая композиция может также быть частично отверждена при комнатной температуре и давлении. Субстратам, контактирующим со связующей композицией, может быть придана заданная форма, например плиты, нетканого мата, тканого мата или тому подобного. Субстратам, контактирующим со связующей композицией, может быть придана заданная форма до, во время и/или после, по крайней мере, частичного отверждения связующей композиции. В зависимости от конкретного продукта субстраты, контактирующие со связующей композицией, могут быть прессованы до, во время и/или после, по крайней мере, частичного отверждения связующей композиции. Например, субстраты, контактирующие со связующей композицией, могут быть уплотнены или иным образом приведены к заданной форме, при желании спрессованы до конкретной плотности и толщины, и нагреты для, по крайней мере, частичного отверждения связующей композиции. В другом примере, смешанная композиция, т.е. смесь частиц и связующей композиции, может быть экструдирована через головку экструдера (экструзионный способ) и нагрета для, по крайней мере, частичного отверждения связующей композиции.
2
2
2
2
[0085] Когда смесь нагрета, смесь может содержать, по крайней мере, часть окислителя, первоначально добавленного и присутствующего в смеси. Иначе говоря, по крайней мере, часть окислителя может остаться непрореагировавшим или, по-другому, в той же самой форме, как и в момент объединения с дополнительными компонентами смеси. Например, если окислитель включает один или более окислителей, например пероксид водорода (HO), по крайней мере, часть окислителя в форме пероксида водорода (HO) может присутствовать, когда начинается или предпринято нагревание смеси. В одном или нескольких вариантах осуществления смесь может содержать не менее 11%, не менее 13%, не менее 15%, не менее 20%, не менее 25%, не менее 30%, не менее 35%, не менее 40%, не менее 45%, не менее 50%, не менее 55%, не менее 60%, не менее 65% или не менее 70% общего количества окислителя, первоначально присутствовавшего в смеси, т.е. общего количества окислителя, объединенного с рядом лигноцеллюлозных субстратов, когда смесь нагрета. В другом примере смесь может содержать приблизительно от 11% до приблизительно 95%, приблизительно от 15% до приблизительно 85%, приблизительно от 20% до приблизительно 90%, приблизительно от 30% до приблизительно 80%, приблизительно от 11% до приблизительно 100%, приблизительно от 35% до приблизительно 75%, приблизительно от 40% до приблизительно 70% или приблизительно от 30% до приблизительно 95% общего количества окислителя, первоначально присутствовавшего в смеси, когда смесь нагрета. По крайней мере, в одном конкретном примере, если смесь может включать приблизительно 5 масс.% окислителя из расчета на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов, когда смесь первоначально сформирована, то когда смесь нагрета до температуры 60°C или выше, в смеси может присутствовать, по меньшей мере, 11% окислителя. Иначе говоря, если смесь содержит приблизительно 5 масс.% одного или более окислителей из расчета на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов, после подготовки или формирования смеси, когда предпринято или начато нагревание смеси, смесь может иметь концентрацию окислителя, по меньшей мере, 11% от начальной в 5 масс.% или 0,55 масс.% из расчета на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов.
[0086] В одном или нескольких вариантах осуществления, количество одного или нескольких окислителей, присутствующих, когда смесь нагрета, например, до температуры приблизительно от 60°C до приблизительно 300°C, может быть не менее 0,5 масс.%, не менее 0,7 масс.%, не менее 1 масс.%, не менее 1,2 масс.%, не менее 1,5 масс.%, не менее 1,7 масс.%, не менее 2 масс.%, не менее 2,2 масс.%, не менее 2,5 масс.%, не менее 2,7 масс.%, не менее 3 масс.%, не менее 3,2 масс.%, не менее 3,5 масс.%, не менее 3,7 масс.%, не менее 4 масс.%, не менее 4,2 масс.%, не менее 4,5 масс.%, не менее 4,7 масс.% или не менее 5 масс.% из расчета на сухую массу ряда лигноцеллюлозных субстратов. Например, количество одного или нескольких окислителей, присутствующих, когда смесь нагрета, может быть от нижнего уровня приблизительно 1 масс.%, приблизительно 1,5 масс.%, приблизительно 1,6 масс.%, приблизительно 1,8 масс.% или приблизительно 2,1 масс.% до верхнего уровня приблизительно 5 масс.%, приблизительно 7 масс.%, приблизительно 10 масс.%, приблизительно 15 масс.%, приблизительно 20 масс.% или выше из расчета на сухую массу ряда лигноцеллюлозных субстратов. В другом примере, количество одного или нескольких окислителей, присутствующих, когда смесь нагрета, может быть приблизительно от 1 масс.% до приблизительно 10 масс.%, приблизительно от 1,5 масс.% до приблизительно 7 масс.%, приблизительно от 2 масс.% до приблизительно 6 масс.%, приблизительно от 2,5 масс.% до приблизительно 8 масс.%, приблизительно от 3 масс.% до приблизительно 5,5 масс.%, приблизительно от 4 масс.% до приблизительно 6,5 масс.%, приблизительно от 2,2 масс.% до приблизительно 11 масс.% или приблизительно от 2,3 масс.% до приблизительно 6,3 масс.% из расчета на сухую массу ряда лигноцеллюлозных субстратов.
[0087] В одном или нескольких вариантах осуществления, количество металла в катализаторе, если катализатор присутствует в смеси, которое может оставаться связанным с комплексообразующим агентом после нагревания смеси, например, до температуры приблизительно от 60°C до приблизительно 300°C, может быть не менее 11%, не менее 13%, не менее 15%, не менее 20%, не менее 25%, не менее 30%, не менее 35%, не менее 40%, не менее 45%, не менее 50%, не менее 55%, не менее 60%, не менее 65% или не менее 70% от количества металла, первоначально присутствующего в смеси и связанного с комплексообразующим агентом. В другом примере количество металла в катализаторе, если катализатор присутствует в смеси, которое может оставаться связанным с комплексообразующим агентом после нагревания смеси, например, до температуры приблизительно от 60°C до приблизительно 300°C, может быть приблизительно от 1% до приблизительно 95%, приблизительно от 15% до приблизительно 85%, приблизительно от 20% до приблизительно 90%, приблизительно от 30% до приблизительно 80%, приблизительно от 11% до приблизительно 100%, приблизительно от 35% до приблизительно 75%, приблизительно от 40% до приблизительно 70% или приблизительно от 30% до приблизительно 95% от количества металла, первоначально присутствующего в смеси и связанного с комплексообразующим агентом.
[0088] Давление, прикладываемое к лигноцеллюлозным субстратам во время получения композитного продукта, может зависеть, по крайней мере, отчасти, от конкретного продукта. Например, величина давления, прикладываемого в способе с древесностружечной плитой может быть приблизительно от 1 МПа до приблизительно 5 МПа или приблизительно от 2 МПа до приблизительно 4 МПа. В другом примере величина давления, прикладываемого к продукту - древесноволокнистой плите средней плотности может быть приблизительно от 2 МПа до приблизительно 7 МПа или приблизительно от 3 МПа до приблизительно 6 МПа. Температура, до которой продукт может быть нагрет для получения, по крайней мере, частично отвержденного продукта, может быть от нижнего уровня приблизительно 100°C, приблизительно 125°C, приблизительно 150°C или приблизительно 170°C до верхнего уровня приблизительно 180°C, приблизительно 200°C, приблизительно 220°C или приблизительно 250°C. Период времени, в течение которого может прикладываться давление, может быть от нижнего уровня приблизительно 30 секунд, приблизительно 1 минута, приблизительно 3 минуты, приблизительно 5 минут или приблизительно 7 минут до верхнего уровня приблизительно 10 минут, приблизительно 15 минут, приблизительно 20 минут или приблизительно 30 минут, что может зависеть, по крайней мере, отчасти, от конкретного продукта и/или конкретных размеров, например толщины продукта.
[0089] Перед нагреванием смеси лигноцеллюлозных субстратов и связующей композиции их смесь можно хранить, выдерживать или иным образом поддерживать при температуре ниже приблизительно 60°C в течение периода времени, предшествующего нагреванию смеси до температуры не менее 60°C. Конкретная температура смеси в течение периода времени до нагревания может зависеть, по крайней мере, отчасти, от температуры внешней или окружающей среды, в которой размещается смесь. В одном или нескольких вариантах осуществления, смесь можно поддерживать при температуре ниже 60°C без любого намеренного отведения температуры. В одном или нескольких вариантах осуществления, смесь можно поддерживать при температуре ниже 60°C путем отведения температуры, например, смесь может быть помещена в холодильный аппарат и/или охлажденная среда, такая как охлажденный воздух, может непосредственно направляться и/или пропускаться через смесь. В одном или нескольких вариантах осуществления, смесь можно поддерживать при температуре ниже 60°C путем регулирования или доведения до заданной величины концентрации воды в смеси. Например, повышение концентрации воды в смеси может ослаблять, ингибировать или предупреждать протекание экзотермической реакции в смеси.
[0090] Перед нагреванием смеси до температуры не менее 60°C смесь может быть выдержана при температуре ниже 60°C, ниже 55°C, ниже 50°C, ниже 45°C, ниже 40°C, ниже 35°C или ниже 30°C не менее 10 минут, не менее 13 минут, не менее 15 минут, не менее 17 минут, не менее 20 минут, не менее 23 минут, не менее 25 минут, не менее 27 минут, не менее 30 минут, не менее 33 минут, не менее 35 минут, не менее 37 минут, не менее 40 минут, не менее 43 минут, не менее 45 минут, не менее 47 минут, не менее 50 минут, не менее 53 минут, не менее 55 минут, не менее 57 минут или не менее 60 минут. Например, смесь может быть выдержана при температуре ниже 60°C от, по меньшей мере, 10 минут до приблизительно 30 минут, приблизительно от, по меньшей мере, 15 минут до приблизительно 35 минут, приблизительно от, по меньшей мере, 20 минут до приблизительно 40 минут, приблизительно от, по меньшей мере, 18 минут до приблизительно 45 минут или приблизительно от, по меньшей мере, 15 минут до приблизительно 40 минут перед нагреванием смеси до температуры не менее 60°C. В другом примере, смесь может быть выдержана при температуре ниже 60°C 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 смеси до температуры не менее 60°C.
[0091] Перед нагреванием смеси до температуры не менее 60°C количество энергии, генерируемой смесью в результате экзотермической реакции (экзотермических реакций) между компонентами смеси, может быть приблизительно ниже 20 кал/г смеси, приблизительно ниже 18 кал/г смеси, приблизительно ниже 16 кал/г смеси, приблизительно ниже 15 кал/г смеси, приблизительно ниже 14 кал/г смеси или приблизительно ниже 13,8 кал/г смеси. Например, перед нагреванием смеси до температуры не менее 60°C, количество энергии, генерируемой смесью в результате экзотермической реакции (экзотермических реакций) между компонентами смеси, может быть ниже 14 кал/г, ниже 13,5 кал/г, ниже 13 кал/г, ниже 12,5 кал/г, ниже 12 кал/г, ниже 11,5 кал/г, ниже 11 кал/г, ниже 10,5 кал/г, ниже 10 кал/г, ниже 9,5 кал/г, ниже 9 кал/г, ниже 8,5 кал/г, ниже 8 кал/г, ниже 7,5 кал/г, ниже 7 кал/г, ниже 6,5 кал/г, ниже 6 кал/г, ниже 5,5 кал/г, ниже 5 кал/г, ниже 4,5 кал/г, ниже 4 кал/г, ниже 3,5 кал/г, ниже 3 кал/г, ниже 2,5 кал/г, ниже 2 кал/г, ниже 1,5 кал/г, ниже 1 кал/г или ниже 0,5 кал/г смеси.
[0092] Для содержащих лигноцеллюлозу композитных продуктов количество связующей композиции, смешанной, гомогенизированной или иным образом приведенной в контакт с лигноцеллюлозным материалом, может быть от нижнего уровня приблизительно 0,5 масс.%, приблизительно 1 масс.%, приблизительно 2 масс.%, приблизительно 3 масс.%, приблизительно 4 масс.%, приблизительно 5 масс.% или приблизительно 6 масс.% до верхнего уровня приблизительно 10 масс.%, приблизительно 12 масс.%, приблизительно 15 масс.% или приблизительно 20 масс.% из расчета на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов. Например, древесный композитный продукт может содержать приблизительно от 1 масс.% до приблизительно 15 масс.%, приблизительно от 5 масс.% до приблизительно 15 масс.%, приблизительно от 8 масс.% до приблизительно 14 масс.%, приблизительно от 10 масс.% до приблизительно 12 масс.% или приблизительно от 7 масс.% до приблизительно 10 масс.% связующей композиции из расчета на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов.
[0093] Композитные лигноцеллюлозные продукты, такие как древесностружечная плита, древесноволокнистая плита, фанера и ориентированно-стружечная плита, могут иметь толщину от нижнего значения приблизительно 1,5 мм, приблизительно 5 мм или приблизительно 10 мм до верхнего значения приблизительно 30 мм, приблизительно 50 мм или приблизительно 100 мм. Материалы на основе древесины или содержащие древесину могут быть формованы в листы или плиты. Листы или плиты могут иметь длину приблизительно 1,2 м, приблизительно 1,8 м, приблизительно 2,4 м, приблизительно 3 м или приблизительно 3,6 м. Листы или плиты могут иметь ширину приблизительно 0,6 м, приблизительно 1,2 м, приблизительно 1,8 м, приблизительно 2,4 м или приблизительно 3 м.
[0094] В зависимости, по крайней мере, отчасти, от числа двойных связей на одну молекулу полифенола, например молекулы лигнина, танина и/или новолачной смолы, связующие композиции могут находить иные применения, чем изготовление лигноцеллюлозных композитных продуктов. Например, дополнительное применение возможно в линейных сополимерах (полифенол может быть боковой группой). В другом примере дополнительное применение может состоять в синтезе сшитых сополимеров.
[0095] Рассматриваемые и описанные выше связующие композиции могут быть объединены с одной или несколькими дополнительными или вторыми связующими композициями для получения связующего вещества или адгезивной системы (мультисвязующей системы). Одна или несколько вторых связующих композиций или адгезивов могут отличаться от одной или нескольких рассмотренных и описанных выше связующих композиций. Например, второе связующее вещество или адгезивная композиция может не содержать, по крайней мере, один из ненасыщенных мономеров, лигнин, танин, новолачную смолу, модифицированную фенолформальдегидную смолу, бис-фенол A и/или гуминовую кислоту.
[0096] Иллюстративные дополнительные или вторые связующие композиции могут включать, однако этим не ограничиваясь, смолы, содержащие альдегид или на основе альдегида; смесь реагентов Майяра; продукт реакции реагентов Майяра; сополимер, содержащий элементарные звенья одного или нескольких производных винилароматических соединений, и, по меньшей мере, одного мономера, выбираемого из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты; полимер полиамид-эпихлоргидрин; аддукт или полимер стирола, по меньшей мере, одного мономера, выбираемого из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты, и, по меньшей мере, одного мономера, выбираемого из акриловой кислоты и акрилата; связующее вещество на основе полиакриловой кислоты; поливинилацетат; полимерный метилендиизоцианат ("pMDI"); полифурфуриловый спирт или любую их комбинацию.
[0097] Иллюстративные смолы на основе альдегида могут включать, однако этим не ограничиваясь, одну или несколько аминоальдегидных смол, фенолоальдегидных смол, дигидроксибензольных или резорциноальдегидных смол, или любую их комбинацию. Аминокомпонент аминоальдегидных смол может представлять собой или включать, однако этим не ограничиваясь, мочевину, меламин или их комбинацию. Смолы на основе альдегида могут включать, однако этим не ограничиваясь, мочевиноформальдегидные ("UF") смолы, фенолформальдегидные ("PF") смолы, меламиноформальдегидные ("MF") смолы, резорциноформальдегидные ("RF") смолы, сополимер стирол-акриловая кислота; сополимер акриловая кислота-малеиновая кислота или любую их комбинацию. Комбинации аминоальдегидных смол могут включать, например, меламино-мочевиноформальдегидные ("MUF") смолы, феноло-мочевиноформальдегидные ("PUF") смолы, феноло-меламиноформальдегидные ("PMF") смолы, феноло-резорциноформальдегидные ("PRF") смолы и тому подобное.
[0098] Подходящие альдегидные соединения для получения аминоальдегидных смол, фенолоальдегид смол и/или дигидроксибензольных или "резорцин"оальдегидных смол могут включать, однако этим не ограничиваясь, незамещенные альдегидные соединения и/или замещенные альдегидные соединения. Например, подходящие альдегидные соединения могут быть представлены формулой RCHO, где R означает водород или углеводородный радикал. Иллюстративные углеводородные радикалы могут включать от 1 до приблизительно 8 атомов углерода. В другом примере подходящие альдегидные соединения могут также включать так называемые скрытые альдегиды или альдегидные эквиваленты, такие как ацетали или полуацетали. Иллюстративные альдегидные соединения могут включать, однако этим не ограничиваясь, формальдегид, параформальдегид, ацетальдегид, пропиональдегид, бутиральдегид, фурфуральдегид, бензальдегид или любую их комбинацию. Один или несколько других альдегидов, таких как глиоксаль, могут быть использованы вместо или в комбинации с формальдегидом и/или другими альдегидами. По меньшей мере, в одном примере альдегидное соединение может включать формальдегид, UFC или их комбинацию.
[0099] Альдегидные и фенольные соединения для получения аминоальдегидных смол, фенолоальдегидных смол и/или дигидроксибензольных или резорциноальдегидных смол могут быть такими, как рассмотрено и описано выше в отношении новолачных смол.
[00100] Подходящие мочевиноформальдегидные смолы могут быть получены из мочевины и формальдегидных мономеров или из мочевиноформальдегидных предконденсатов способами, хорошо известными специалистам в данной области техники. Подобным образом, меламиноформальдегидные, фенолоформальдегидные и резорциноформальдегидные полимеры могут быть получены из меламинового, фенольного и резорцинового мономеров, соответственно, и формальдегидных мономеров или из меламиноформальдегидных, фенолоформальдегидных и резорциноформальдегидных предконденсатов. Мочевина, фенольный, меламиновый, резорциновый и формальдегидный реагенты коммерчески доступны во многих формах и любая форма, которая может взаимодействовать с другими реагентами и не приводит к несовместимым компонентам, оказывающим вредное влияние на требуемое взаимодействие и продукт реакции, может быть использована в получении второго сополимера. Один из подходящих классов мочевиноформальдегидных полимеров может быть таким, как раскрыты и описаны в патенте США № 5362842.
[00101] Подобно формальдегиду и фенолу подходящие мочевина, резорцин и меламин доступны во многих формах. Например, что касается мочевины, коммерчески доступны твердая мочевина, такая как гранулированная, и растворы мочевины, как правило водные растворы. Кроме того, мочевина может быть объединена с другим составляющим, в большинстве случаев с формальдегидом и мочевиноформальдегидными аддуктами, часто в водном растворе. Любая форма мочевины или мочевины в комбинации с формальдегидом может быть использована для мочевиноформальдегидного полимера. Предпочтительны как гранулированная мочевина, так и комбинированные мочевиноформальдегидные материалы, такие как UFC. Эти типы материалов рассмотрены и описаны, например, в патентах США №№ 5362842 и 5389716.
[00102] Многие подходящие мочевиноформальдегидные полимеры коммерчески доступны. Могут использоваться мочевиноформальдегидные полимеры, таких типов, как поставляемые Georgia-Pacific Chemicals LLC. (например GP-2928 и GP-2980) для применений в стекловолокнистых матах, поставляемые Hexion Specialty Chemicals и Arclin Company. Подходящие фенолформальдегидные смолы и меламиноформальдегидные смолы могут включать те, что поставляются Georgia Pacific Resins, Inc. (например GP-2894 и GP-4878, соответственно). Эти полимеры получены хорошо известными способами и содержат реакционноспособные метилольные группы, которые после отверждения образуют метиленовые или простые эфирные связи. Такие метилол-содержащие аддукты могут включать Ν,Ν'-диметилол, дигидроксиметилолэтилен; N,N'-бис(метоксиметил), Ν,Ν'-диметилолпропилен; 5,5-диметил-N,N'-диметилолэтилен; Ν,Ν'-диметилолэтилен и тому подобное.
[00103] Мочевиноформальдегидные смолы могут включать приблизительно от 45% до приблизительно 70% и предпочтительно приблизительно от 55% до приблизительно 65% сухих веществ, обычно имеют вязкость приблизительно от 50 сП до приблизительно 600 сП, предпочтительно приблизительно от 150 сП до приблизительно 400 сП, в норме имеют pH приблизительно от 7 до приблизительно 9, предпочтительно приблизительно от 7,5 до приблизительно 8,5 и часто имеют уровень свободного формальдегида приблизительно не более 3,0% и растворимость в воде приблизительно от 1:1 до приблизительно 100:1, предпочтительно приблизительно 5:1 и выше.
[00104] Меламин также может быть представлен во многих формах. Например, можно использовать твердый меламин, такой как гранулированный, и/или растворы меламина. Не смотря на ссылку конкретно на меламин, меламин может быть полностью или частично заменен другими аминотриазиновыми соединениями. Другие подходящие аминотриазиновые соединения могут включать, однако этим не ограничиваясь, замещенные меламины, циклоалифатические гуанамины или их комбинации. Замещенные меламины включают алкилмеламины и арилмеламины, которые могут быть моно-, ди- или три-замещенными. В алкилзамещенных меламинах каждая алкильная группа может содержать 1-6 атомов углерода и предпочтительно 1-4 атома углерода. Иллюстративные примеры алкилзамещенных меламинов могут включать, однако этим не ограничиваясь, монометилмеламин, диметилмеламин, триметилмеламин, моноэтилмеламин и 1-метил-3-пропил-5-бутилмеламин. В арилзамещенных меламинах каждая арильная группа может содержать 1-2 фенильных радикала и предпочтительно один фенильный радикал. Иллюстративные примеры арилзамещенных меламинов могут включать, однако этим не ограничиваясь, монофенилмеламин и дифенилмеламин. Можно также использовать любой из циклоалифатических гуанаминов. Подходящие циклоалифатические гуанамины могут включать те, что содержат 15 или менее атомов углерода. Иллюстративные циклоалифатические гуанамины могут включать, однако этим не ограничиваясь, тетрагидробензогуанамин, гексагидробензогуанамин, 3-метилтетрагидробензогуанамин, 3-метилгексагидробензогуанамин, 3,4-диметил-1,2,5,6-тетрагидробензогуанамин и 3,4-диметилгексагидробензогуанамин, и их смеси. Смеси аминотриазиновых соединений могут включать, например, меламин и алкилзамещенный меламин, такой как диметилмеламин, или меламин и циклоалифатический гуанамин, такой как тетрагидробензогуанамин.
[00105] Резорциновый компонент, если присутствует во втором сополимере, может быть представлен в ряде форм. Например, резорциновый компонент может быть представлен в виде белого/не совсем белого твердого вещества или хлопьев и/или резорциновый компонент может быть нагрет и поставляться в виде жидкости. Любую форму резорцина можно использовать с любой формой альдегидного компонента для получения резорциноальдегидного сополимера. Резорциновый компонент может представлять собой сам резорцин (т.е. бензол-1,3-диол). Подходящие резорциновые соединения могут также быть описаны как замещенные фенолы. Компонент сухих веществ жидкого резорциноформальдегидного сополимера может составлять приблизительно от 45 масс.% до приблизительно 75 масс.%. Жидкие резорциноформальдегидные сополимеры могут иметь вязкость по Брукфильду при 25°C, которая широко варьируется, например, приблизительно от 200 сП до приблизительно 20000 сП. Жидкие резорциновые сополимеры обычно имеют темно янтарный цвет.
[00106] Смесь реагентов Майяра может включать, однако этим не ограничиваясь, источник углевода (углеводный реагент) и аминовый реагент, способный принимать участие в реакции Майяра с углеводным реагентом. В другом примере, смесь реагентов Майяра может включать предварительно подвергнутую частичному взаимодействию смесь углеводного реагента и аминового реагента. Степень любого предварительного взаимодействия может сохранить способность смеси реагентов Майяра быть смешанной с любыми другими компонентами, которые желательно ввести в композицию, такими как одна или несколько добавок. Подходящие реагенты Майяра и продукты реакции Майяра могут быть такими, как рассмотрены и описаны в опубликованных патентных заявках США №№ 2007/0027283; 2007/0123679; 2007/0123680; 2007/0142596 и 2011/0060095.
[00107] Смола (смолы) на основе альдегида и/или связующее вещество на основе реагента Майяра могут быть модифицированы комбинированием с одним или несколькими модификаторами. Модификатор может представлять собой или включать сополимер, содержащий элементарные звенья одного или нескольких производных винилароматических соединений, и, по меньшей мере, одного мономера, выбираемого из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты, необязательно модифицированный взаимодействием с одним или более щелочными соединениями. В другом примере модификатор может представлять собой или включать аддукт стирола и, по меньшей мере, одного мономера, выбираемого из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты, и, по меньшей мере, одного мономера, выбираемого из акриловой кислоты и акрилата. В другом примере модификатор может представлять собой или включать один или несколько латексов. В другом примере модификатор может включать два или более веществ из: (1) сополимера, содержащего элементарные звенья одного или нескольких производных винилароматических соединений, и, по меньшей мере, одного мономера, выбираемого из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты; (2) аддукта стирола и, по меньшей мере, одного мономера, выбираемого из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты, и, по меньшей мере, одного мономера, выбираемого из акриловой кислоты и акрилата; и (3) одного или нескольких латексов. Добавление одного или нескольких модификаторов к связующему веществу на основе альдегида и/или связующему веществу на основе реагента Майяра можно осуществлять, как рассмотрено и описано в опубликованной патентной заявке США № 2011/0060095.
[00108] Сополимер, содержащий элементарные звенья одного или более производных винилароматических соединений, и, по меньшей мере, одного мономера, выбираемого из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты, может быть получен использованием любых подходящих реагентов. Подобным образом, сополимер, который включает одну или несколько ненасыщенных карбоновых кислот, один или несколько ненасыщенных ангидридов карбоновых кислот или их комбинацию, элементарные звенья одного или нескольких производных винилароматических соединений и одно или несколько основных соединений может быть получен использованием любых подходящих реагентов. Аналогично сополимер, модифицированный взаимодействием с одним или несколькими щелочными соединениями, где сополимер включает одну или несколько ненасыщенных карбоновых кислот, один или несколько ненасыщенных карбоновых ангидридов или их комбинацию, элементарные звенья одного или нескольких производных винилароматических соединений, может быть получен использованием любых подходящих реагентов. Иллюстративные элементарные звенья производных винилароматических соединений могут включать, однако этим не ограничиваясь, стирол, альфа-метилстирол, винилтолуол и их комбинации. Предпочтительно, элементарные звенья производных винилароматических соединений образованы стиролом и/или его производными. Более предпочтительно элементарные звенья производных винилароматических соединений образованы стиролом, что дает сополимер стирол-малеиновый ангидрид (-малеиновая кислота) или "SMA". Подходящие SMA сополимеры включают смолы, которые содержат чередующиеся мономерные звенья стирола и малеинового ангидрида (малеиновой кислоты) со статистической, чередующейся и/или блочной формами расположения. Сополимер, который включает одну или несколько ненасыщенных карбоновых кислот, один или несколько ненасыщенных карбоновых ангидридов или их комбинацию, элементарные звенья одного или нескольких производных винилароматических соединений и один или несколько аминов, может быть таким, как рассмотрен и описан в опубликованной патентной заявке США №: 2011/0165398 и патентной заявке США с серийным №: 13/228917.
13
13
[00109] Полимеры полиамид-эпихлоргидрин могут быть получены взаимодействием эпихлоргидрина и полиамида в щелочных условиях (т.е. pH приблизительно между 7 и 11). Образующийся полимер может быть затем приведен в контакт с кислотой для стабилизации продукта. Смотри, например, патенты США №№ 3311594 и 3442754. Непрореагировавший эпихлоргидрин в продукте может быть гидролизован кислотой до 1,3-дихлор-2-пропанола (1,3-DCP), 3-хлор-1,2-пропандиола (CPD) и 2,3-дихлор-1-пропанола (2,3-DCP). Продукт 1,3-DCP является основным гидролизным продуктом, с образованием CPD на уровнях приблизительно 10% от 1,3-DCP и образованием 2,3-DCP на уровнях приблизительно 1% от 1,3-DCP. Хотя готовый материал может включать некоторые иные типы хлорорганических соединений (как определено по разнице между концентрацией неорганического хлорида и общей концентрацией хлора), концентрации 1,3-DCP и CPD могут быть точно определены методами измерений C-ЯМР и ГХ-МС, известными из уровня техники. Однако, концентрации 2,3-DCP, как правило, ниже предела детектирования C-ЯМР, поэтому 1,3-DCP и CPD обычно используют для количественной оценки продуктов гидролиза эпихлоргидрина, присутствующих в полимере. Особую практическую ценность представляют полимеры полиамид-эпихлоргидрин, образцы которых продаются Hercules, Inc. и AMRES from Georgia-Pacific Resins, Inc. под торговыми марками Kymene 557LX и Kymene 557H. Эти полимеры и способы изготовления полимеров рассмотрены и описаны в патентах США №№ 3700623 и 3772076. Подробное описание полимерных эпигалогидриновых смол дано в Chapter 2: Alkaline - Curing Polymeric Amine - Epichlorohydrin by Espy in Wet Strength Resins and Their Application (L. Chan, Editor, 1994).
[00110] Аддукт или полимер стирола, по меньшей мере, одного мономера, выбираемого из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты, и, по меньшей мере, одного мономера, выбираемого из акриловой кислоты и акрилата, может быть получен с применением любых подходящих реагентов. Можно использовать любую подходящую акриловую кислоту или акрилат, такой как метилметакрилат, бутилакрилат, метакрилат, или любую их комбинацию. Предпочтительно акрилат представляет собой метилметакрилат (MMA). Аддукт может быть объединен с полимером на основе альдегида, реагентами Майяра или их комбинацией. В другом примере компоненты аддукта могут быть смешаны с полимером на основе альдегида, смесью реагентов Майяра или их комбинацией.
[00111] Аддукт может быть получен растворением компонентов аддукта в подходящем растворе. Иллюстративные растворы могут включать, однако этим не ограничиваясь, водные растворы гидроксида натрия, гидроксида аммония, гидроксида калия и их комбинации. Раствор может быть нагрет до температуры приблизительно от 70°C до приблизительно 90°C. Раствор может быть выдержан при повышенной температуре до тех пор, пока компоненты полностью или, по крайней мере, частично не перейдут в раствор. Затем раствор может быть добавлен к фенолоальдегидной смоле, смеси реагентов Майяра или комбинации фенолоальдегидной смолы и смеси реагентов Майяра.
[00112] Аддукт может быть получен объединением стирола, по меньшей мере, одного мономера, выбираемого из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты, и, по меньшей мере, одного мономера, выбираемого из акриловой кислоты и акрилата, с образованием терполимера. Количество стирола в аддукте может быть приблизительно от нижнего уровня 50 масс.%, приблизительно 55 масс.% или приблизительно 60 масс.% до верхнего уровня приблизительно 75 масс.%, приблизительно 80 масс.% или приблизительно 85 масс.% из расчета на общую массу аддукта. Количество малеинового ангидрида и/или малеиновой кислоты в аддукте может быть от нижнего уровня приблизительно 15 масс.%, приблизительно 20 масс.% или приблизительно 25 масс.% до верхнего уровня приблизительно 40 масс.%, приблизительно 45 масс.% или приблизительно 50 масс.% из расчета на общую массу аддукта. Количество акриловой кислоты и/или акрилата в аддукте может быть от нижнего уровня приблизительно 1 масс.%, приблизительно 3 масс.% или приблизительно 5 масс.% до верхнего уровня приблизительно 10 масс.%, приблизительно 15 масс.% или приблизительно 20 масс.% из расчета на общую массу аддукта.
[00113] В другом примере акриловая кислота или акрилат могут быть объединены с сополимером, содержащим одно или несколько элементарных звеньев на основе производных винилароматических соединений и по меньшей мере одно из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты, с получением модификатора. Например, объединением акриловой кислоты или акрилата с SMA можно получить терполимер стирол-малеиновый ангидрид-метилметакрилат. В другом примере модификатор может также включать физическую смесь сополимера стирол-акриловая кислота и/или стирол-акрилат и сополимера SMA. Аддукт или полимер стирола, по меньшей мере, одного мономера, выбираемого из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты, и, по меньшей мере, одного мономера, выбираемого из акриловой кислоты и акрилата, и физическая смесь сополимера стирол-акриловая кислота и/или стирол-акрилат и сополимера SMA могут быть получены способами, рассмотренными и описанными в патенте США № 6642299.
[00114] Связующее вещество на основе полиакриловой кислоты может включать водный раствор поликарбоксиполимера, мономерного трехатомного спирта, катализатора и регулятора pH. Поликарбоксиполимер может включать органический полимер или олигомер, содержащий более одной боковой карбоксигруппы. Поликарбоксиполимер может представлять собой гомополимер или сополимер, полученный из ненасыщенных карбоновых кислот, включающих, однако этим не ограничиваясь, акриловую кислоту, метакриловую кислоту, кротоновую кислоту, изокротоновую кислоту, малеиновую кислоту, коричную кислоту, 2-метилмалеиновую кислоту, итаконовую кислоту, 2-метилитаконовую кислоту, α,β-метиленглутаровую кислоту и тому подобное. Другие подходящие поликарбоксиполимеры могут быть получены из ненасыщенных ангидридов, включающих, однако этим не ограничиваясь, малеиновый ангидрид, итаконовый ангидрид, акриловый ангидрид, метакриловый ангидрид и тому подобное, а также их смеси.
[00115] Иллюстративные трехатомные спирты могут включать, однако этим не ограничиваясь, глицерин, триметилолпропан, триметилолэтан, триэтаноламин, 1,2,4-бутантриол и тому подобное. Один или несколько трехатомных спиртов могут быть смешаны с другими многоатомными спиртами. Другие многоатомные спирты могут включать, однако этим не ограничиваясь, этиленгликоль, 1,3-пропандиол, 1,4-бутандиол, 1,6-гександиол, 2-бутен-l, эритрит, пентаэритрит, сорбит и тому подобное. Катализатор может включать соль щелочного металла и фосфорсодержащей органической кислоты; в частности соли щелочных металлов и фосфорной кислоты, гипофосфорной кислоты и полифосфорных кислот. Иллюстративные катализаторы могут включать, однако этим не ограничиваясь, натрий, фосфит натрия, фосфит калия, динатрийпирофосфат, тетранатрийпирофосфат, триполифосфат натрия, гексаметафосфат натрия, фосфат калия, полиметафосфат калия, полифосфат калия, триполифосфат калия, триметафосфат натрия и тетраметафосфат натрия, или любую их комбинацию. Иллюстративные полимеры на основе полиакриловой кислоты могут быть такими, как рассмотрены и описаны в патенте США № 7026390.
[00116] Рассмотренные и описанные здесь связующие композиции могут быть объединены с одной или несколькими вторыми связующими веществами или адгезивами в любом желаемом количестве по отношению друг к другу с получением связующей системы. Например, количество либо первой связующей композиции, либо второй связующей композиции в связующей системе может быть приблизительно от 0,1 масс.% до приблизительно 99 масс.% из расчета на общую сухую массу первой и второй связующих композиций. В другом примере связующая система может иметь концентрацию первой связующей композиции в количестве от нижнего уровня приблизительно 0,5 масс.%, приблизительно 1 масс.%, приблизительно 2 масс.%, приблизительно 3 масс.% или приблизительно 4 масс.% до верхнего уровня приблизительно 10 масс.%, приблизительно 20 масс.%, приблизительно 30 масс.%, приблизительно 40 масс.%, приблизительно 50 масс.%, приблизительно 60 масс.%, приблизительно 70 масс.%, приблизительно 80 масс.% или приблизительно 90 масс.% из расчета на общую сухую массу первой и второй связующих композиций.
[00117] Связующая композиция для применения в производстве композитных лигноцеллюлозных продуктов, например древесных продуктов, таких как древесностружечная плита и фанера, может не содержать или практически не содержать формальдегид. Как используется здесь, термин "практически не содержит формальдегид" означает, что связующая композиция не включает никакого преднамеренно добавленного формальдегида или соединений, которые могут разлагаться, взаимодействовать или иным способом образовывать формальдегид. Иначе говоря, термин "практически не содержит формальдегид" означает, что связующая композиция не содержит формальдегид или соединения, которые могут образовывать формальдегид, но может включать формальдегид, присутствующий в качестве примеси. Таким образом, в зависимости от конкретного многофункционального альдегида (альдегидов), используемого для получения рассмотренных и описанных здесь связующих композиций, связующая композиция может именоваться как связующая композиция "без добавленного формальдегида" или "NAF".
[00118] Связующая композиция может соответствовать требованиям или превышать стандарты эмиссии формальдегида, установленные Калифорнийским советом по воздушным ресурсам ("CARB"), фаза 1 (менее 0,1 частей на миллион "ч/млн" формальдегида для древесностружечной плиты) и фаза 2 (менее 0,09 частей на миллион "ч/млн" формальдегида для древесностружечной плиты). Рассмотренные и описанные здесь связующие композиции могут также соответствовать требованиям или превышать стандарты эмиссии формальдегида, установленные Японией JIS/JAS F*** (не превышает 0,5 мг/л формальдегида для древесностружечной плиты), Японией JIS/JAS F**** (не превышает 0,3 мг/л формальдегида для древесностружечной плиты), европейские E1 и европейские E2 стандарты.
[00119] Содержащие лигноцеллюлозу композитные продукты, полученные с рассмотренными и описанными здесь связующими композициями и/или связующими системами могут обладать низким уровнем эмиссии формальдегида. Подходящее испытание на определение эмиссии формальдегида из композитного древесного продукта, который включает, по крайней мере, частично отвержденную связующую композицию и/или связующую систему, могут включать ASTM D6007-02 и AST E1333-10. Например, содержащие лигноцеллюлозу композитные продукты, включающие, по крайней мере, частично отвержденную связующую композицию и/или связующую систему, могут обладать нулевой эмиссией формальдегида. В другом примере, содержащие лигноцеллюлозу композитные продукты, включающие, по крайней мере, частично отвержденную связующую композицию и/или связующую систему, могут обладать эмиссией формальдегида ниже приблизительно 1 части на миллион ("ч/млн"), ниже приблизительно 0,9 ч/млн, ниже приблизительно 0,08 ч/млн, ниже приблизительно 0,07 ч/млн, ниже приблизительно 0,06 ч/млн, ниже приблизительно 0,05 ч/млн, ниже приблизительно 0,04 ч/млн, ниже приблизительно 0,03 ч/млн, ниже приблизительно 0,02 ч/млн, ниже приблизительно 0,01 ч/млн или ниже приблизительно 0,005 ч/млн.
[00120] Способ изготовления содержащих лигноцеллюлозу композитных продуктов может включать непрерывный или полунепрерывный способ смешения, по которому лигноцеллюлозные субстраты и другие компоненты смеси, например связующая композиция, могут быть введены в смеситель в первую зону или зону загрузки, в конечную или другие зоны расположения, сконструированные так, чтобы принимать компоненты, и отбор смеси из смесителя был возможен через одно или более отверстий для извлечения смеси. Смеситель может быть сконструирован так, чтобы содержал что-то между нескольких сотен килограммов и нескольких тысяч килограммов. Например, в случае отдельного смесителя из смесителя может быть извлечено что-то от нижнего уровня приблизительно 500 кг/час, приблизительно 5,000 кг/час, приблизительно 10,000 кг/час или приблизительно 13,000 кг/час до верхнего уровня приблизительно 16,000 кг/час, приблизительно 20,000 кг/час, приблизительно 25,000 кг/час или приблизительно 30,000 кг/час смеси. По мере выхода смеси из смесителя, смесь может быть выложена на конвейерную ленту и транспортирована к одному или более сушильным аппаратам, системам увлажнения, прессам и/или другому технологическому оборудованию. Например, по крайней мере, в одном конкретном варианте осуществления продукт в виде древесностружечной плиты может быть изготовлен смешением первой или "лицевой" смеси и второй или "центральной" смеси в первом и втором смесителе, соответственно. Первый смеситель может производить приблизительно от 13600 кг/час до приблизительно 15900 кг/час "лицевой" смеси и второй смеситель может производить приблизительно от 18100 кг/час до приблизительно 20400 кг/час "центральной" смеси. "Лицевую" и "центральную" смеси можно использовать для производства панели древесностружечной плиты или листа, где "лицевая" смесь составляет наружные слои древесностружечной плиты и "центральная" смесь составляет внутренний или центральный слой древесностружечной плиты.
[00121] Композитные продукты в виде или в форме панели, листа, плиты или тому подобного могут быть в форме прямоугольного параллелепипеда, который включает шесть наружных поверхностей, т.е., три пары расположенных друг напротив друга поверхностей. Первая пара расположенных друг напротив друга поверхностей композитного продукта может включать первую или "верхнюю" поверхность и противостоящую вторую или "нижнюю" поверхность. Вторая и третья пары расположенных друг напротив друга поверхностей композитного продукта могут упоминаться как "боковые поверхности", площадь поверхности которых меньше, чем площадь поверхности первой и второй поверхностей. В связи с этим, композитные продукты в виде или в форме панели, листа, плиты или тому подобного могут иметь среднюю толщину, где средняя толщина - длина или расстояние между первой и второй поверхностями.
[00122] Если композитный продукт находится в форме панели, листа, плиты или тому подобного, интервал или период времени, в течение которого смесь может быть нагрета, может колебаться от нижнего уровня приблизительно 5 секунд на миллиметр (с/мм), приблизительно 10 с/мм, приблизительно 12 с/мм или приблизительно 15 с/мм до верхнего уровня приблизительно 17 с/мм, приблизительно 19 с/мм, приблизительно 21 с/мм, приблизительно 23 с/мм, приблизительно 25 с/мм, приблизительно 27 с/мм, приблизительно 30 с/мм, приблизительно 35 с/мм, приблизительно 40 с/мм, приблизительно 50 с/мм или приблизительно 60 с/мм, где длина обозначает среднюю толщину композитного продукта. Например, смесь может быть нагрета за время приблизительно от 7 с/мм до приблизительно 27 с/мм, приблизительно от 9 с/мм до приблизительно 24 с/мм, приблизительно от 11 с/мм до приблизительно 22 с/мм, приблизительно от 8 с/мм до приблизительно 20 с/мм, приблизительно от 14 с/мм до приблизительно 18 с/мм, приблизительно от 6 с/мм до приблизительно 14 с/мм, приблизительно от 10 с/мм до приблизительно 18 с/мм или приблизительно от 10 с/мм до приблизительно 16 с/мм, где длина обозначает среднюю толщину композитного продукта. В другом примере смесь может быть нагрета за время менее 22 с/мм, менее 20 с/мм, менее 18 с/мм, менее 17 с/мм, менее 16 с/мм, менее 15 с/мм, менее 14 с/мм, менее 13 с/мм или менее 12 с/мм, где длина обозначает среднюю толщину композитного продукта. В одном конкретном примере композитный продукт в форме панели, листа, плиты или тому подобного и имеющий среднюю толщину приблизительно 15 мм, подвергается нагреву в течение общего времени приблизительно 4 минуты, что будет соответствовать нагреванию смеси в течение приблизительно 16 с/мм. По крайней мере, в одном конкретном варианте осуществления смесь может быть нагрета до температуры приблизительно от 160°C до приблизительно 170°C за время от 13 с/мм до приблизительно 19 с/мм.
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
[00123] Композитный продукт может иметь плотность от нижнего уровня 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 верхнего уровня 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, композитный продукт может иметь плотность приблизительно от 0,7 г/см до приблизительно 0,75 г/см, приблизительно от 0,65 г/см до приблизительно 0,85 г/см, приблизительно от 0,65 г/см до приблизительно 0,8 г/см, приблизительно от 0,67 г/см до приблизительно 0,77 г/см, приблизительно от 0,5 г/см до приблизительно 1 г/см, приблизительно от 0,5 г/см до приблизительно 0,8 г/см, приблизительно от 0,5 г/см до приблизительно 0,75 г/см или приблизительно от 0,64 г/см до приблизительно 0,8 г/см. В одном или нескольких вариантах осуществления композитный продукт 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.
[00124] Композитный продукт может иметь прочность внутренних связей от нижнего уровня 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 верхнего уровня 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. Например, композитный продукт может иметь прочность внутренних связей приблизительно от 0,35 МПа до приблизительно 0,55 МПа, приблизительно от 0,4 МПа до приблизительно 0,6 МПа, приблизительно от 0,48 МПа до приблизительно 0,69 МПа, приблизительно от 0,59 МПа до приблизительно 0,86 МПа, приблизительно от 0,55 МПа до приблизительно 0,9 МПа или приблизительно от 0,51 МПа до приблизительно 0,85 МПа. В одном или нескольких вариантах осуществления композитный продукт может иметь прочность внутренних связей приблизительно не менее 0,33 МПа, не менее 0,32 МПа, не менее 0,34 МПа, не менее 0,38 МПа, не менее 0,41 МПа, не менее 0,45 МПа, не менее 0,48 МПа, не менее 0,51 МПа, не менее 0,55 МПа, не менее 0,58 МПа, не менее 0,62 МПа, не менее 0,66 МПа, не менее 0,69 МПа, не менее 0,72 МПа, не менее 0,76 МПа или не менее 0,9 МПа. Прочность внутренних связей может быть определена согласно методике испытаний, предусмотренной в ASTM D1037-06a.
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
[00125] В одном или нескольких вариантах осуществления композитный продукт 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 внутренних связей не менее 0,3 МПа, не менее 0,35 МПа, не менее 0,4 МПа, не менее 0,48 МПа, не менее 0,51 МПа, не менее 0,55 МПа, не менее 0,58 МПа, не менее 0,62 МПа, не менее 0,65 МПа или не менее 0,69 МПа. По крайней мере, в одном конкретном варианте осуществления композитный продукт может иметь плотность менее 0,8 г/см и прочность внутренних связей не менее 0,48 МПа. По крайней мере, в одном конкретном варианте осуществления композитный продукт может иметь плотность менее 0,8 г/см и прочность внутренних связей не менее 0,69 МПа. По крайней мере, в одном конкретном варианте осуществления композитный продукт может иметь плотность менее 0,73 г/см и прочность внутренних связей не менее 0,48 МПа. В еще одном примере композитный продукт может иметь плотность менее 0,73 г/см и прочность внутренних связей не менее 0,58 МПа.
[00126] Что касается древесностружечной плиты, в частности, древесностружечная плита, изготовленная по одному или нескольким рассмотренным и описанным здесь вариантам осуществления, может соответствовать требованиям или превышать требования для H-1, H-2, H-3, M-0, M-1, M-S, M-2, M-3i, LD-1 и/или LD-2 сортов древесностружечной плиты, как указано Американским национальным институтом стандартов (ANSI) для древесностружечной плиты, т.е., согласно ANSI A208.1-2009 Particleboard, принятым 2 февраля 2009. Древесностружечная плита, изготовленная по одному или нескольким рассмотренным и описанным здесь вариантам осуществления, может соответствовать требованиям или превышать требования для PBU, D-2, D-3 и/или M-3, как указано ANSI для древесностружечной плиты, т.е. ANSI A208.1-2009 Particleboard, одобренным 2 февраля 2009. Например, в таблицах A и B приведены некоторые требования для различных сортов древесностружечной плиты. Что касается ориентированно-стружечной плиты (OSB), в частности, OSB, изготовленной по одному или нескольким рассмотренным и описанным здесь вариантам осуществления, может соответствовать требованиям или превышать требования необязательного стандарта на качество изделий Министерства торговли США PS 2. Что касается фанеры, в частности, фанера, изготовленная по одному или нескольким рассмотренным и описанным здесь вариантам осуществления, может соответствовать требованиям или превышать требования необязательного стандарта на качество изделий Министерства торговли США PS 1 и/или PS-2.
[00127] Варианты осуществления настоящего описания изобретения соотносятся далее с одним или несколькими следующими пунктами:
[00128] 1. Связующая композиция, включающая: ненасыщенный мономер и, по меньшей мере, одно из перечисленных веществ: лигнин, танин, новолачную смолу, модифицированную фенолформальдегидную смолу, бис-фенол A и гуминовую кислоту.
[00129] 2. Способ получения композитного продукта, включающий: контактирование ряда лигноцеллюлозных субстратов со связующей композицией, где связующая композиция включает: ненасыщенный мономер и, по меньшей мере, одно из перечисленных веществ: лигнин, танин, новолачную смолу, модифицированную фенолформальдегидную смолу, бис-фенол A и гуминовую кислоту; и, по крайней мере, частичное отверждение связующей композиции с получением содержащего лигноцеллюлозу композитного продукта.
[00130] 3. Композитный продукт, включающий: ряд лигноцеллюлозных субстратов и, по крайней мере, частично отвержденную связующую композицию, где связующая композиция перед, по крайней мере, частичным отверждением включает: ненасыщенный мономер; по меньшей мере, одно из перечисленных веществ: лигнин, танин, новолачную смолу, модифицированную фенолформальдегидную смолу, бис-фенол A и гуминовую кислоту.
[00131] 4. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 1-3, где перед, по крайней мере, частичным отверждением связующей композиции ненасыщенный мономер и, по меньшей мере, одно из перечисленных веществ: лигнин, танин, новолачная смола, модифицированная фенолформальдегидная смола, бис-фенол A и гуминовая кислота, по крайней мере, частично взаимодействуют друг с другом.
[00132] 5. Способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 1-4, где количество связующей композиции, контактирующей с лигноцеллюлозными субстратами, изменяется в диапазоне приблизительно от 3 масс.% до приблизительно 20 масс.% из расчета на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов.
[00133] 6. Способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 1-5, где лигноцеллюлозные субстраты, по крайней мере, частично окислены в присутствии окислителя перед контактированием со связующей композицией.
[00134] 7. Способ и/или композитный продукт по пункту 6, где окислитель включает одно или несколько неорганических пероксосоединений, одно или несколько органических пероксосоединений или их комбинацию.
[00135] 8. Способ и/или композитный продукт по пункту 6 или 7, где окислитель представляет собой пероксид водорода.
[00136] 9. Способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 6-8, где окислитель присутствует в количестве приблизительно от 20 масс.% до приблизительно 100 масс.% из расчета на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов.
[00137] 10. Способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 1-9, где лигноцеллюлозные субстраты, по крайней мере, частично окислены в присутствии окислителя и катализатора.
[00138] 11. Способ и/или композитный продукт по пункту 10, где катализатор включает ионы одного или более металлов: железа, меди, марганца, вольфрама, молибдена, или любую их комбинацию; один или более третичных аминов; или их комбинацию.
[00139] 12. Способ и/или композитный продукт по пункту 10 или 11, где катализатор включает ион металла, третичный амин, фосфат, бисульфит, метабисульфит, мононатриевую соль гидроксиметансульфоновой кислоты, соль металла, тетраацетилэтилендиамин, цианамид или любую их комбинацию.
[00140] 13. Способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 1-12, где лигноцеллюлозные субстраты, по крайней мере, частично окисляют в присутствии окислителя после контактирования со связующей композицией.
[00141] 14. Способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 1-13, где, по крайней мере, частичное отверждение связующей композиции включает нагревание лигноцеллюлозных субстратов, контактирующих со связующей композицией, до температуры приблизительно от 100°C до приблизительно 250°C и прессование лигноцеллюлозных субстратов при давлении приблизительно от 1 МПа до приблизительно 6 МПа.
[00142] 15. Способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 1-14, где содержащий лигноцеллюлозу композитный продукт включает древесностружечную плиту, древесноволокнистую плиту, фанеру, ориентированно-стружечную плиту, ламинированный брус из шпона или ламинированную плиту из шпона.
[00143] 16. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 1-15, где ненасыщенный мономер является неионным.
[00144] 17. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 1-16, где ненасыщенный мономер включает ненасыщенный простой глицидиловый эфир, ненасыщенный сложный глицидиловый эфир, ненасыщенный моноэпоксид, ненасыщенное метилольное соединение, малеиновый ангидрид или любую их комбинацию.
[00145] 18. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 1-17, где ненасыщенный мономер и, по меньшей мере, одно из перечисленных веществ: лигнин, танин, новолачная смола, модифицированная фенолформальдегидная смола, бис-фенол A и гуминовая кислота, по крайней мере, частично взаимодействуют друг с другом.
[00146] 19. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 1-18, где ненасыщенный мономер и, по меньшей мере, одно из перечисленных веществ: лигнин, танин, новолачная смола, модифицированная фенолформальдегидная смола, бис-фенол A и гуминовая кислота, по крайней мере, частично взаимодействуют друг с другом при температуре приблизительно от 25°C до приблизительно 100°C и давлении приблизительно от 50 кПа до приблизительно 1000 кПа.
[00147] 20. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 1-19, где, по меньшей мере, одно из перечисленных веществ: лигнин, танин, новолачную смолу, модифицированную фенолформальдегидную смолу, бис-фенол A и гуминовую кислоту, объединяют с жидкой средой.
[00148] 21. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 1-20, где жидкая среда содержит воду.
[00149] 22. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по пункту 21, где связующая композиция имеет концентрацию воды приблизительно от 40 масс.% до приблизительно 70 масс.% из расчета на сухую массу, по крайней мере, одного из веществ: лигнина, танина, новолачной смолы, модифицированной фенолформальдегидной смолы, бис-фенола A и гуминовой кислоты.
[00150] 23. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 1-22, где связующая композиция имеет вязкость приблизительно от 100 сП до приблизительно 10000 сП при температуре 25°C.
[00151] 24. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 1-23, где ненасыщенный мономер включает ненасыщенный простой глицидиловый эфир.
[00152] 25. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 1-24, где ненасыщенный простой глицидиловый эфир включает простой винилглицидиловый эфир, простой изопропенилглицидиловый эфир, простой олеилглицидиловый эфир, простой аллилглицидиловый эфир, простой п-винилбензилглицидиловый эфир, простой о-аллилфенилглицидиловый эфир, простой бутенилглицидиловый эфир, простой 4-винилциклогексилглицидиловый эфир, простой абиетилглицидиловый эфир, простой циклогексенилметилглицидиловый эфир, простой металлилглицидиловый эфир или любую их комбинацию.
[00153] 26. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 1-25, где ненасыщенный мономер включает ненасыщенный сложный глицидиловый эфир.
[00154] 27. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по пункту 26, где ненасыщенный сложный глицидиловый эфир включает глицидилметакрилат, глицидилакрилат, глицидилкротонат, глицидилолеат, диглицидилмалеат, диглицидилфумарат или любую их комбинацию.
[00155] 28. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 1-27, где ненасыщенный мономер включает ненасыщенный моноэпоксид.
[00156] 29. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по пункту 28, где ненасыщенный моноэпоксид включает 4-винилциклогексеноксид, 1-метил-4-изопропенилциклогексенмоноксид, бутадиенмоноксид или любую их комбинацию.
[00157] 30. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 1-29, где ненасыщенный мономер включает ненасыщенное метилольное соединение.
[00158] 31. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по пункту 30, где ненасыщенное метилольное соединение включает N-метилолакриламид, N-метилолметакриламид, N-метилолкротонамид или любую их комбинацию.
[00159] 32. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 1-31, где присутствует танин и где танин экстрагирован из одного или нескольких деревьев, принадлежащих к породам, выбираемым из группы, состоящей из: Castanea sativa, Terminalia, Phyllantus, Caesalpina coriaria, Caesalpinia spinosa, Acacia mearnsii, Schinopsis, Tsuga, Rhus, Juglans, Carya illinoinensis, Juglans, Carya illinoinensis и Pinus.
[00160] 33. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 1-32, где присутствует лигнин и где лигнин экстрагирован из одного или нескольких деревьев, выбираемых из группы, состоящей из: ольхи, ясеня, осины, липы, бука, березы, кедра, вишни, хлопкового дерева, кипариса, вяза, пихты, эвкалипта, каркаса, гикори, клена, дуба, ореха пекана, сосны, тополя, красного дерева, сассафраса, ели, сикаморы, грецкого ореха и ивы.
[00161] 34. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 1-33, где связующая композиция практически не содержит формальдегид.
[00162] 35. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 1-34, где связующая композиция не содержит формальдегид.
[00163] 36. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 1-35, где ненасыщенный мономер присутствует в количестве приблизительно от 0,1 масс.% до приблизительно 10 масс.% из расчета на общую сухую массу, по меньшей мере, одного из веществ: лигнина, танина, новолачной смолы, модифицированной фенолформальдегидной смолы, бис-фенола A и гуминовой кислоты.
[00164] 37. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 1-36, где присутствуют лигнин и танин, и связующая композиция не содержит новолачную смолу.
[00165] 38. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 1-37, где связующая композиция дополнительно содержит смолу на основе альдегида; смесь реагентов Майяра; продукт реакции реагентов Майяра; сополимер, содержащий элементарные звенья одного или нескольких производных винилароматических соединений, и, по меньшей мере, одного мономера, выбираемого из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты; полимер полиамид-эпихлоргидрин; аддукт или полимер стирола, по меньшей мере, одного мономера, выбираемого из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты, и, по меньшей мере, одного мономера, выбираемого из акриловой кислоты и акрилата; связующее вещество на основе полиакриловой кислоты; поливинилацетат; полимерный метилендиизоцианат; полифурфуриловый спирт или любую их комбинацию.
3
[00166] 39. композитный продукт, включающий: по крайней мере, частично отвержденную композицию, имеющую плотность менее 1 г/см и прочность внутренних связей не менее 0,35 МПа, где композиция до отверждения включает ряд лигноцеллюлозных субстратов, ненасыщенный мономер и, по меньшей мере, одно вещество, выбираемое из: лигнина, танина, новолачной смолы, модифицированной фенолформальдегидной смолы, бис-фенола A и гуминовой кислоты.
3
[00167] 40. Композитный продукт, включающий смесь, которая может быть нагрета до температуры приблизительно от 60°C до приблизительно 300°C, где смесь, перед нагреванием, включает ряд лигноцеллюлозных субстратов, ненасыщенный мономер и, по меньшей мере, одно из веществ: лигнин, танин, новолачную смолу, модифицированную фенолформальдегидную смолу, бис-фенол A и гуминовую кислоту, и где нагретая смесь имеет прочность внутренних связей не менее 0,35 МПа и плотность менее 1 г/см.
[00168] 41. Композитный продукт, включающий: по крайней мере, частично отвержденную композицию, где, по крайней мере, частично отвержденная композиция, до отверждения, включает ряд лигноцеллюлозных субстратов, ненасыщенный мономер и, по меньшей мере, одно вещество, выбираемое из: лигнина, танина, новолачной смолы, модифицированной фенолформальдегидной смолы, бис-фенола A и гуминовой кислоты.
[00169] 42. Композитный продукт, включающий смесь, которая была нагрета до температуры приблизительно от 60°C до приблизительно 300°C, и где перед нагреванием смесь включала ряд лигноцеллюлозных субстратов, ненасыщенный мономер и, по меньшей мере, одно вещество, выбираемое из: лигнина, танина, новолачной смолы, модифицированной фенолформальдегидной смолы, бис-фенола A и гуминовой кислоты.
[00170] 43. Композитный продукт по пункту 42, где ненасыщенный мономер подвергают взаимодействию с, по меньшей мере, одним веществом, выбираемым из: лигнина, танина, новолачной смолы, модифицированной фенолформальдегидной смолы, бис-фенола A и гуминовой кислоты.
[00171] 44. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 1-38, где ненасыщенный мономер включает малеиновый ангидрид.
[00172] 45. Связующая композиция, включающая: по меньшей мере, один ненасыщенный мономер и, по меньшей мере, одно полифенольное соединение, включающее лигнин, танин, новолачную смолу, модифицированную фенолформальдегидную смолу, бис-фенол A, гуминовую кислоту или любую их смесь.
[00173] 46. Способ получения композитного продукта, включающий: контактирование ряда лигноцеллюлозных субстратов со связующей композицией, где связующая композиция включает: по меньшей мере, один ненасыщенный мономер и, по меньшей мере, одно полифенольное соединение, включающее лигнин, танин, новолачную смолу, модифицированную фенолформальдегидную смолу, бис-фенол A, гуминовую кислоту или любую их смесь; и, по крайней мере, частичное отверждение связующей композиции с получением содержащего лигноцеллюлозу композитного продукта.
[00174] 47. Композитный продукт, включающий: ряд лигноцеллюлозных субстратов и, по крайней мере, частично отвержденную связующую композицию, где связующая композиция, до, по крайней мере, частичного отверждения, включает: по меньшей мере, один ненасыщенный мономер и, по меньшей мере, одно полифенольное соединение, включающее лигнин, танин, новолачную смолу, модифицированную фенолформальдегидную смолу, бис-фенол A, гуминовую кислоту или любую их смесь.
[00175] 48. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 45-47, где ненасыщенный мономер является неионным.
[00176] 49. Связующая композиция, способ и/или Композитный продукт по любому из пунктов 45-48, где ненасыщенный мономер включает ненасыщенный простой глицидиловый эфир, ненасыщенный сложный глицидиловый эфир, ненасыщенный моноэпоксид, ненасыщенное метилольное соединение, малеиновый ангидрид или любую их смесь.
[00177] 50. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 45-49, где ненасыщенный мономер и полифенольное соединение, по крайней мере, частично взаимодействуют друг с другом.
[00178] 51. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 45-50, где ненасыщенный мономер не содержит ароматический цикл.
[00179] 52. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 45-51, где связующая композиция дополнительно содержит воду в количестве приблизительно от 40 масс.% до приблизительно 70 масс.% из расчета на сухую массу полифенольного соединения, и где связующая композиция включает ненасыщенный мономер в количестве приблизительно от 0,1 масс.% до приблизительно 50 масс.% из расчета на сухую массу полифенольного соединения.
[00180] 53. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 45-52, где ненасыщенный мономер включает ненасыщенный простой глицидиловый эфир и где ненасыщенный простой глицидиловый эфир включает простой винилглицидиловый эфир, простой изопропенилглицидиловый эфир, простой олеилглицидиловый эфир, простой аллилглицидиловый эфир, простой п-винилбензилглицидиловый эфир, простой о-аллилфенилглицидиловый эфир, простой бутенилглицидиловый эфир, простой 4-винилциклогексилглицидиловый эфир, простой абиетилглицидиловый эфир, простой циклогексенилметилглицидиловый эфир, простой металлилглицидиловый эфир или любую их смесь.
[00181] 54. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 45-53, где ненасыщенный мономер включает ненасыщенный сложный глицидиловый эфир и где ненасыщенный сложный глицидиловый эфир включает глицидилметакрилат, глицидилакрилат, глицидилкротонат, глицидилолеат, диглицидилмалеат, диглицидилфумарат или любую их смесь.
[00182] 55. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 45-54, где ненасыщенный мономер включает ненасыщенный моноэпоксид и где ненасыщенный моноэпоксид включает 4-винилциклогексеноксид, 1-метил-4-изопропенилциклогексенмоноксид, бутадиенмоноксид или любую их смесь.
[00183] 56. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 45-55, где ненасыщенный мономер включает ненасыщенное метилольное соединение и где ненасыщенное метилольное соединение включает N-метилолакриламид, N-метилолметакриламид, N-метилолкротонамид или любую их смесь.
[00184] 57. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 45-56, где ненасыщенный мономер включает малеиновый ангидрид.
[00185] 58. Связующая композиция, способ и/или коспозитный продукт по любому из пунктов 45-57, где полифенольное соединение включает танин и где танин экстрагирован из одного или нескольких деревьев, принадлежащих к породам, выбираемым из группы, состоящей из: Castanea sativa, Terminalia, Phyllantus, Caesalpina coriaria, Caesalpinia spinosa, Acacia mearnsii, Schinopsis, Tsuga, Rhus, Juglans, Carya illinoinensis, Juglans, Carya illinoinensis и Pinus.
[00186] 59. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 45-58, где полифенольное соединение включает лигнин и где лигнин экстрагирован из одного или нескольких деревьев, выбираемых из группы, состоящей из: ольхи, ясеня, осины, липы, бука, березы, кедра, вишни, хлопкового дерева, кипариса, вяза, пихты, эвкалипта, каркаса, гикори, клена, дуба, ореха пекана, сосны, тополя, красного дерева, сассафраса, ели, сикаморы, грецкого ореха и ивы.
[00187] 60. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 45-59, где полифенольное соединение включает лигнин, танин, бис-фенол A, гуминовую кислоту или любую их смесь и где связующая композиция не содержит формальдегид.
[00188] 61. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 45-60, где связующая композиция дополнительно включает смолу на основе альдегида; смесь реагентов Майяра; продукт реакции реагентов Майяра; сополимер, содержащий элементарные звенья одного или нескольких производных винилароматических соединений, и, по меньшей мере, одного мономера, выбираемого из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты; полимер полиамид-эпихлоргидрин; аддукт или полимер стирола, по меньшей мере, одного мономера, выбираемого из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты, и, по меньшей мере, одного мономера, выбираемого из акриловой кислоты и акрилата; связующее вещество на основе полиакриловой кислоты; поливинилацетат; полимерный метилендиизоцианат; полифурфуриловый спирт или любую их комбинацию.
[00189] 62. Способ по любому из пунктов 46-61, где количество связующей композиции, контактирующей с лигноцеллюлозными субстратами, изменяется в диапазоне приблизительно от 3 масс.% до приблизительно 20 масс.% из расчета на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов.
[00190] 63. Способ по любому из пунктов 46-62, где лигноцеллюлозные субстраты, по крайней мере, частично окислены в присутствии окислителя перед контакированием со связующей композицией.
[00191] 64. Способ по любому из пунктов 46-63, где окислитель включает одно или несколько неорганических пероксосоединений, одно или несколько органических пероксосоединений или их комбинацию.
[00192] 65. Способ по любому из пунктов 46-64, где окислитель представляет собой пероксид водорода.
[00193] 66. Способ по любому из пунктов 46-64, где связующая композиция дополнительно содержит воду в количестве приблизительно от 40 масс.% до приблизительно 70 масс.% из расчета на сухую массу полифенольного соединения, где связующая композиция включает ненасыщенный мономер в количестве приблизительно от 0,1 масс.% до приблизительно 50 масс.% из расчета на сухую массу полифенольного соединения и где окислитель присутствует в количестве приблизительно от 20 масс.% до приблизительно 100 масс.% из расчета на сухую массу лигноцеллюлозных субстратов.
[00194] 67. Способ по любому из пунктов 46-66, где лигноцеллюлозные субстраты, по крайней мере, частично окислены в присутствии окислителя и катализатора.
[00195] 68. Способ по пункту 67, где катализатор включает ионы одного или нескольких металлов: железа, меди, марганца, вольфрама, молибдена, или любую их комбинацию; один или несколько третичных аминов; или их комбинацию.
[00196] 69. Способ по пункту 67, где катализатор включает ион металла, третичный амин, фосфат, бисульфит, метабисульфит, мононатриевую соль гидроксиметансульфоновой кислоты, соль металла, тетраацетилэтилендиамин, цианамид или любую их комбинацию.
[00197] 70. Способ по любому из пунктов 46-69, где лигноцеллюлозные субстраты, по крайней мере, частично окисляют в присутствии окислителя после контактирования со связующей композицией.
[00198] 71. Способ по любому из пунктов 46-70, где, по крайней мере, частичное отверждение связующей композиции включает нагревание лигноцеллюлозных субстратов, контактирующих со связующей композицией, до температуры приблизительно от 100°C до приблизительно 250°C и прессование лигноцеллюлозных субстратов при давлении приблизительно от 1 МПа до приблизительно 6 МПа.
[00199] 72. Способ по любому из пунктов 46-71, где содержащий лигноцеллюлозу композитный продукт включает древесностружечную плиту, древесноволокнистую плиту, фанеру, ориентированно-стружечную плиту, ламинированный брус из шпона или ламинированную плиту из шпона.
[00200] 73. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 45-72, где связующая композиция дополнительно содержит воду в количестве от нижнего уровня приблизительно 1 масс.%, приблизительно 5 масс.%, приблизительно 10 масс.%, приблизительно 15 масс.%, приблизительно 20 масс.%, приблизительно 25 масс.%, приблизительно 30 масс.%, приблизительно 35 масс.% или приблизительно 40 масс.% до верхнего уровня приблизительно 50 масс.%, приблизительно 55 масс.%, приблизительно 60 масс.%, приблизительно 65 масс.% или приблизительно 70 масс.% из расчета на сухую массу полифенольного соединения и где связующая композиция включает ненасыщенный мономер в количестве от нижнего уровня приблизительно 0,1 масс.%, приблизительно 1 масс.%, приблизительно 3 масс.%, приблизительно 5 масс.%, приблизительно 7 масс.%, приблизительно 10 масс.%, приблизительно 12 масс.% или приблизительно 15 масс.% до верхнего уровня приблизительно 25 масс.%, приблизительно 30 масс.%, приблизительно 35 масс.%, приблизительно 40 масс.%, приблизительно 45 масс.% или приблизительно 50 масс.% из расчета на сухую массу полифенольного соединения.
[00201] 74. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 45-73, где ненасыщенный мономер и полифенольное соединение, по крайней мере, частично взаимодействуют друг с другом, и где связующая композиция включает, по меньшей мере, два ненасыщенных мономера.
[00202] 75. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 45-74, где ненасыщенный мономер и полифенольное соединение, по крайней мере, частично взаимодействуют друг с другом, где связующая композиция включает, по меньшей мере, два ненасыщенных мономера и где, по меньшей мере, два ненасыщенных мономера включают ненасыщенный простой глицидиловый эфир и ненасыщенный сложный глицидиловый эфир, ненасыщенный простой глицидиловый эфир и ненасыщенный моноэпоксид, ненасыщенный простой глицидиловый эфир и ненасыщенное метилольное соединение, ненасыщенный простой глицидиловый эфир и малеиновый ангидрид, ненасыщенный сложный глицидиловый эфир и ненасыщенный моноэпоксид, ненасыщенный сложный глицидиловый эфир и ненасыщенное метилольное соединение, ненасыщенный сложный глицидиловый эфир и малеиновый ангидрид, ненасыщенный моноэпоксид и ненасыщенное метилольное соединение или ненасыщенный сложный глицидиловый эфир и малеиновый ангидрид.
[00203] 76. Связующая композиция, способ и/или композитный продукт по любому из пунктов 45-75, где ненасыщенный мономер включает ненасыщенный простой глицидиловый эфир, ненасыщенный сложный глицидиловый эфир, ненасыщенный моноэпоксид, ненасыщенное метилольное соединение или любую их смесь.
[00204] Некоторые варианты осуществления и отличительные признаки описаны с использованием набора численных верхних пределов и набора численных нижних пределов. Следует понимать, что рассматриваются диапазоны, включающие комбинацию двух любых величин, например комбинацию любого нижнего значения с любым верхним значением, комбинацию любых двух нижних значений и/или комбинацию любых двух верхних значений, если не указано иное. Точные нижние пределы, верхние пределы и диапазоны представлены в одном или нескольких пунктах формулы изобретения, приведенных ниже. Все численные значения находятся "около" или "приблизительно" соответствуют указанному значению, и приведены с учетом ошибки эксперимента и отклонений, ожидаемых средним специалистом в данной области техники.
[00205] Различные термины определены выше. В тех случаях, когда используемый в пункте термин не определен выше, специалист должен дать ему самое широкое толкование, которое дано этому термину, по меньшей мере, в одном печатном издании или выданном патенте. Кроме того, все патенты, методики испытания и другие цитируемые в данном описании документы полностью включены в качестве ссылок в той мере, в какой такое раскрытие не противоречит данной заявке, и для всех юрисдикций, в которых такое включение разрешено.
[00206] В то время как вышеизложенное относится к вариантам осуществления настоящего изобретения, другие и дальнейшие варианты осуществления изобретения могут быть разработаны, не выходящие за пределы его основного объема, и его объем определен нижеследующей формулой изобретения.