СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ
METHOD FOR PRODUCING LIGNOCELLULOSE MATERIALS

Изобретение относится к способу получения однослойных или многослойных лигноцеллюлозных материалов, предусматривающему соблюдение особых условий в зависимости от температуры смеси.
Из европейского патента EP-B-1 852231 известен способ получения древесных материалов из продуктов измельчения содержащих лигноцелллюлозу материалов и клея, причем к продуктам измельчения перед горячим прессованием добавляют по меньшей мере одну добавку (компонент С), выбранную из группы малеинового ангидрида, фумаровой кислоты, акриловой кислоты, полиакрилатов, гомологов акриловой кислоты и смеси этих веществ. При этом компонент С можно примешивать к волокнам после рафинера, например, совместно с вдуваемым клеем. В качестве клеев, в частности, упоминаются аминопласты, например, карбамидо-формальдегидные смолы, клеи на основе изоцианатов (полимерного дифенилметандиизоцианата) или их смесь.
Из международной заявки WO-A 2015/000913 известен способ получения лигноцеллюлозных материалов, согласно которому древесную стружку проклеивают связующим и отвердителем, причем отвердитель предпочтительно добавляют незадолго до использования связующего. В качестве связующих, в частности, упоминаются аминопласты, органическиe изоцианаты по меньшей мере с двумя изоцианатными группами (например, полимерный дифенилметандиизоцианат) или их смеси, а в качестве отвердителей любые известные специалистам отвердители или их смеси, в частности, карбоновые кислоты, сульфокислоты, фосфорная кислота, полифосфорная кислота или их соли, например, галогениды.
Однако технология осуществления цитированных выше способов нуждается в усовершенствовании.
С учетом вышеизложенного в основу настоящего изобретения была положена задача устранить недостатки уровня техники.
В соответствии с этим был найден новый, улучшенный, периодический или непрерывный, предпочтительно непрерывный способ получения однослойных или многослойных лигноцеллюлозных материалов, который включает следующие технологические стадии:
(Ia) получение смеси М1,
(Ib) при необходимости получение одной или нескольких смеси(-ей) М2,
(II) насыпку смеси М1 и при необходимости смеси(-eй) М2 для формирования ковра,
(III) при необходимости предварительное уплотнение сформированного посредством насыпки ковра и
(IV) горячее прессование,
и который отличается тем, что:
смесь М1 содержит частицы лигноцеллюлозы (компонент LCP-1) и дополнительно:
a) от 0,005 до 0,5 мас.% органической карбоновой кислоты, ангидрида карбоновой кислоты, хлорангидрида карбоновой кислоты или их смесей (компонента А),
b) от 0,05 до 3 мас.% органических изоцианатов по меньшей мере с двумя изоцианатными группами (компонента В),
c) от 5 до 15 мас.% связующего, выбранного из группы аминопластов (компонента С),
d) от 0 до 2 мас.% отвердителя (компонента D) и
e) от 0 до 5 мас.% добавки (компонента Е),
причем смесь М1 предпочтительно состоит из указанных компонентов,
смесь(-и) М2 содержит(-ат) частицы лигноцелллюлозы (компонент LCP-2) и дополнительно:
f) от 0 до 0,3 мас.% органической карбоновой кислоты, ангидрида карбоновой кислоты, хлорангидрида карбоновой кислоты или их смесей (компонента F),
g) от 1 до 30 мас.% связующего, выбранного из группы, состоящей из аминопласта, фенопласта, основанного на белке связующего, другого связующего, основанного на полимере, и их смеси (компонента G-1), и от 0 до 3 мас.% органического изоцианата по меньшей мере с двумя изоцианатными группами (компонента G-2),
h) от 0 до 2 мас.% отвердителя (компонента H) и
i) от 0 до 5 мас.% добавок (компонента I),
причем смесь(-и) М2 предпочтительно состоит(-ят) из указанных компонентов,
и соблюдается условие:
min
max
а<а<а,
согласно которому
min
min
min
а = [(- 1/6000⋅Т) + (65/6000)], предпочтительно а = [(- 1/4500⋅Т) + (65/4500)], особенно предпочтительно а = [(- 1/3500⋅Т) + (65/3500)],
max
max
max
а = [(- 1/2000⋅Т) + (75/2000)], предпочтительно а = [(- 1/2500⋅Т) + (75/2500)], особенно предпочтительно а = [(- 1/3000⋅Т) + (75/3000)],
причем
T означает температуру смеси М1 в градусах Цельсия после реализации стадии (Ia) от 10 до 65°С, предпочтительно от 12 до 62°С, особенно предпочтительно от 15 до 60°С,  наиболее предпочтительно от 15 до 58°С
и
a означает количество кислотных эквивалентов компонента А) в соотношении к массе компонента С) в молях на 100 г.
В соответствии с настоящим изобретением под количеством кислотных эквивалентов компонента А) подразумевается количество групп карбоновой кислоты в молях (если речь идет о карбоновых кислотах) или количество групп хлорангидрида карбоновой кислоты в молях (если речь идет о хлорангидридах карбоновых кислот). В случае ангидридов карбоновых кислот для получения количества кислотных эквивалентов в молях количество ангидридных групп карбоновой кислоты в молях необходимо умножить на два. При использовании в качестве компонента А), например, уксусной кислоты количество кислотных эквивалентов компонента А) составляет «x» молей на «x» молей уксусной кислоты. При использовании в качестве компонента А), например, малеинового ангидрида количество кислотных эквивалентов компонента А) составляет «2x» молей на «x» молей малеинового ангидрида.
Параметр «а» означает количество кислотных эквивалентов компонента А) в расчете на 100 г содержащегося в компоненте С), то есть в аминопласте(-ах), твердого вещества.
Температурой Т смеси М1 после реализации стадии (Ia) является температура, которая устанавливается по истечении промежутка времени после смешивания всех компонентов А)-Е) с компонентом LCP-1 от 1 до 120 секунд, предпочтительно от 1 до 60 секунд, особенно предпочтительно от 1 до 20 секунд, еще более предпочтительно 10 секунд. Измерение температуры Т можно осуществлять посредством контактного термометра или бесконтактного термометра, предпочтительно посредством бесконтактного термометра. Пригодными измерительными приборами являются, например, пирометры, в частности, пирометры конструктивного ряда KTX фирмы Heitronix Infrarot Messtechnik GmbH. Температуру можно измерять также в более ранний или более поздний момент времени осуществления способа и на основании результатов этого измерения определять температуру Т, например, учитывая параметры остывания смеси М1 или температуру добавляемых компонентов.
min
min
Ниже приведены некоторые примеры, поясняющие изобретение. Так, например, если осуществляют приготовление смеси М1 с температурой Т 50°С и для этого используют 1000 г LCP-1) и 100 г компонента С), то, например, a = [(- 1/3500⋅50) + (65/3500)] = 0,00429 означает, что на 100 г компонента С) используют более 0,00429 моля кислотных эквивалентов. Причем если компонентом А) является, например, уксусная кислота (молекулярная масса 60,1 г/моль), это означает, что уксусную кислоту используют в количестве, составляющем более 0,00429 моль⋅60,1 г/моль / 1 = 0,258 г на 100 г компонента С). В случае если вместо уксусной кислоты используют малеиновый ангидрид (молекулярная масса 98,1 г/моль), это означает, что при аналогичном значении a (то есть 0,00429 моль) малеиновый ангидрид используют в количестве, составляющем более 0,00429 моль⋅98,1 г/моль / 2 = 0,210 г на 100 г компонента С).
Количества каждого из компонентов А)-Е), соответственно F)-I), указывают в массовых процентах в пересчете на сухой вес частиц лигноцелллюлозы (компонента LCP-1, соответственно компонента LCP-2). При этом сухой вес частиц лигноцелллюлозы всегда принимают за 100 мас.% Массовые проценты компонентов А)-Е), соответственно F)-I), суммируют с указанными 100 мас.% Под сухим весом частиц лигноцелллюлозы подразумевается масса частиц лигноцелллюлозы без учета содержащейся в них воды. Массу частиц лигноцелллюлозы без учета воды называют также абсолютно сухой массой. В случае если компоненты А)-Е) и F)-I) содержат воду, например, при использовании этих компонентов в виде водных растворов или эмульсий, вода при указании соответствующих массовых данных не учитывается. Так, например, если в качестве компонента D) используют 5 кг 30%-ного раствора нитрата аммония на 100 кг частиц лигноцелллюлозы (сухой вес), речь идет о 1,5 мас.% нитрата аммония. В случае аминопластов (компонента С или G-1) и фенопластов (компонента G-1) массу указывают в пересчете на содержание в них твердого вещества. Для определения содержания твердого вещества в аминопластах или фенопластах взвешивают 1 г соответствующей смолы, навеску в течение двух часов сушат в сушильном шкафу при температуре 120°С (+/-2°С) и после термостатирования в эксикаторе при комнатной температуре взвешивают остаток (Zeppenfeld, Grunwald, Klebstoffe in der Holz- und , издательство DRW, 2-е издание, 2005, с. 286).
Все слои дополнительно содержат воду, которая не учитывается при указании массовых данных.
Вода может обладать следующим происхождением: остаточная влага, содержащаяся в частицах лигноцелллюлозы LCP-1), соответственно LCP-2), вода из связующих B), C), соответственно G-1), G-2) (например, если изоцианатсодержащее связующее находится в виде водной эмульсии или если используют водныe аминопласты), вода в виде дополнительно добавляемой воды (например, с целью разбавления связующих или увлажнения покровных слоев), вода из добавок Е), соответственно I) (например водных парафиновых эмульсий) или из отвердителей D), соответственно Н) (например, водных растворов солей аммония). Содержание воды в отдельных слоях может достигать 20 мас.%, то есть составлять от 0 до 20 мас.%, предпочтительно от 2 до 15 мас.%, особенно предпочтительно от 4 до 10 мас.%, соответственно в пересчете на 100 мас.% общего сухого веса. Содержание воды в покровных слоях DS-A и DS-C предпочтительно выше, чем в сердцевине Kern-B.
Многослойные лигноцелллюлозные материалы обладают следующей типичной структурой:
(А) покровный слой DS-A (верхний покровный слой),
(В) сердцевина (Kern-B),
(С) покровный слой DS-C (нижний покровный слой),
причем покровные слои DS-A и DS-C, в свою очередь, соответственно могут состоять из одного или нескольких (от одного до пяти, предпочтительно от одного до трех, особенно предпочтительно от одного до двух) слоев, обладающих одинаковым или разным составом, причем покровные слои DS-A и DS-C особенно предпочтительно состоят из одного слоя, и причем покровные слои DS-A и DS-C обладают одинаковым или разным, предпочтительно одинаковым составом.
Однослойные лигноцелллюлозные материалы состоят только из одного слоя, который соответствует сердцевине Kern-B, и не имеют покровных слоев DS-A и DS-C.
Предпочтительными являются многослойные, еще более предпочтительно трехслойные лигноцелллюлозные материалы, состоящие из сердцевины, одного верхнего покровного слоя и одного нижнего покровного слоя.
Помимо покровных слоев многослойный лигноцелллюлозный материал может содержать дополнительные наружные защитные слои, предпочтительно два дополнительных наружных защитных слоя, а именно верхний защитный слой, который примыкает к покровному слою DS-A (в случае одного слоя DS-A), соответственно к самому верхнему из верхних покровных слоев DS-A (в случае нескольких слоев DS-A), а также нижний защитный слой, который примыкает к покровному слою DS-C (в случае одного слоя DS-C), соответственно к самому нижнему из нижних покровных слоев DS-C (в случае нескольких слоев DS-C), причем подобные защитные слои могут обладать любым составом.
Толщина защитных слоев гораздо меньше толщины покровных слоев. Массовое соотношение между защитными слоями и покровными слоями составляет менее 10:90, предпочтительно менее 5:95. Еще более предпочтительным является отсутствие защитных слоев.
Однослойный лигноцеллюлозный материал помимо слоя Kern-B может содержать наружные защитные слои, предпочтительно два дополнительных наружных защитных слоя, а именно верхний защитный слой и нижний защитный слой, которые примыкают к слою Kern-B и могут обладать любым составом. Массовое соотношение между защитными слоями и слоем Kern-B составляет менее 5:95, предпочтительно менее 2:98. Еще более предпочтительным является отсутствие защитных слоев.
В качестве однослойных или многослойных лигноцеллюлозных материалов пригодны, например, выполненные из частиц лигноцеллюлозы изделия в виде брусов или плит, причем предпочтительными являются выполненные из частиц лигноцеллюлозы изделия в виде плит.
Предлагаемый в изобретении способ получения лигноцеллюлозных материалов включает следующиe технологические стадии:
Ia) получение смеси частиц лигноцеллюлозы (компонента LCP-1) с компонентами однослойных лигноцеллюлозных материалов, соответственно сердцевины многослойных лигноцеллюлозных материалов,
(Ib) при необходимости получение смесей частиц лигноцеллюлозы (компонента LCP-2) с компонентами наружных слоев многослойных лигноцеллюлозных материалов,
(II) насыпку приготовленной(-ых) на стадии (Ia) и при необходимости на стадии (Ib) смеси(-ей) для формирования ковра,
(III) при необходимости предварительное уплотнение сформированного посредством насыпки ковра и
(IV) горячее прессование при необходимости предварительно уплотненного ковра.
Компоненты, количество которых может составлять также 0 мас.%, содержатся в лигноцеллюлозных материалах, соответственно в рассматриваемых в настоящем описании смесях лишь при необходимости.
Предлагаемый в изобретении способ можно осуществлять следующим образом.
Технологические стадии (Ia) и (Ib) ‒ получение смесей для отдельных слоев
Независимо друг от друга реализуют операции смешивания компонентов LCP-1, A), B), C) D) и E), входящих в состав сердцевины, и при необходимости компонентов LCP-2), F), G-1), G-2), H) и I), входящих в состав покровных слоев, причем, как правило, соответственно загружают частицы лигноцеллюлозы [компонент LCP-1), соответственно при необходимости компонент LCP-2)] и в произвольной последовательности добавляют остальные компоненты A), B), C), D) и E), соответственно при необходимости компоненты F), G-1), G-2), H) и I).
Можно использовать также смеси отдельных компонентов А), В), С), D) и Е). Так, например, можно смешать друг с другом компоненты D) и Е) и полученную смесь примешать к частицам лигноцелллюлозы LCP-1). При этом компоненты А), В), С), D) и Е) можно разделять на порции, которые в разные моменты времени по отдельности или в смеси можно примешивать к частицам лигноцеллюлозы LCP-1). В случае если разделяемый на порции компонент состоит из нескольких разных веществ, отдельные порции могут обладать разным составом. Указанные возможности существуют также в случае смешивания компонентов F), G-1), G-2), Н) и I) покровных слоев многослойных древесных материалов.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения выполняют получение только одной смеси для обоих покровных слоев (DS-A и DS-C), причем для формирования этих покровных слоев приготовленную смесь разделяют на две части в соответствии с массовым соотношением слоев.
Кроме того, компоненты LCP-1), соответственно LCP-2), могут состоять из смесей разных сортов древесины и/или частиц разного размера. В предпочтительном варианте осуществления изобретения в случае многослойных древесных материалов средний размер частиц компонента LCP-1) превышает средний размер частиц компонента LCP-2).
Технологическая стадия (Ia) - приготовление смеси М1
Компонент С), который при необходимости на отдельной стадии смешали с одним или несколькими компонентами, выбранными из группы компонентов B), D) и E), и компонент А), соответственно смеси компонента А) с компонентом В) [смесь AB)], соответственно смесь компонента А) с компонентом В) и компонентом Е) [смесь ABE)], можно добавлять к частицам лигноцеллюлозы LCP-1), соответственно к смеси частиц лигноцеллюлозы LCP-1) с одним или несколькими компонентами, выбранными из группы компонентов B), D) и E),
(1) по отдельности или
(2) в виде смеси,
предпочтительно в виде смеси.
(1) Добавление по отдельности
Под добавлением по отдельности подразумевается выполняемое независимо друг от друга добавление компонента С) [соответственно смеси компонента С) с одним или несколькими компонентами, выбранными из группы компонентов B), D) и E)] и компонента А), соответственно смесей АВ), соответственно смесей АВЕ), к частицам лигноцеллюлозы LCP-1), соответственно к смеси частиц лигноцеллюлозы LCP-1) с одним или несколькими компонентами, выбранными из группы  компонентов B), D) и E), причем подобное раздельное добавление осуществляют посредством отдельных устройств для нанесения, например, форсунок или тарельчатых питателей. При этом устройства для нанесения могут быть упорядочены в пространстве или могут включаться во времени таким образом, чтобы добавление компонента С [соответственно смеси компонента С) с одним или несколькими компонентами, выбранными из группы компонентов B), D) и E)] и добавление компонента А), соответственно смеси AB), соответственно смеси ABE), могли быть реализованы в произвольной последовательности. Устройства для нанесения предпочтительно упорядочены таким образом, чтобы компонент С) или [соответственно смесь компонента С) с одним или несколькими компонентами, выбранными из группы компонентов B), D) и E)] и компонент А), соответственно смесь АВ), или соответственно смесь ABE), предпочтительно смесь АВ) или смесь ABE), еще более предпочтительно смесь АВ), можно было добавлять к частицам лигноцеллюлозы LCP-1), соответственно к смеси частиц лигноцеллюлозы LCP-1) с одним или несколькими компонентами, выбранными из группы компонентов B), D) и E), одновременно. Данное условие может быть реализовано, как правило, благодаря тому, что указанные устройства находятся в непосредственной пространственной близости друг от друга. При этом в предпочтительном варианте осуществления изобретения указанные устройства могут быть ориентированы также таким образом, чтобы компоненты частично или полностью смешивались друг с другом уже на пути от этих устройств к частицам лигноцеллюлозы LCP-1).
В случае, если компонент В) является как составной частью смеси компонента С) с одним или несколькими компонентами, выбранными из группы B), D) и E), так и составной частью смеси АВ), соответственно смеси ABE), имеется в виду, что в той и другой смеси используют частичное количество компонента В). Другое частичное количество компонента В) можно использовать также отдельно (то есть не в качестве составной части обеих указанных выше смесей).
(2) Добавление в виде смеси
Добавление в виде смеси можно осуществлять, например, посредством подачи компонента С), соответственно содержащей компонент С) смеси, а также компонента А), соответственно содержащей компонент А) смеси, или соответственно содержащей компонент А) и компонент В) смеси, предпочтительно содержащей компонент А) и компонент В) смеси, из отдельных резервуаров в смесительное устройство, например, в смесительный резервуар или статический смеситель, и осуществляемое в этом смесительном устройстве перемешивание, причем полученную в результате перемешивания смесь затем добавляют к частицам лигноцеллюлозы LCP-1), соответственно к смеси частиц лигноцеллюлозы LCP-1) с одним или несколькими компонентами, выбранными из группы компонентов B), D) и Е), в течение промежутка времени от 0,1 до 3600 секунд, предпочтительно от 0,1 до 300 секунд, особенно предпочтительно от 0,1 до 60 секунд, в частности, от 0,1 до 10 секунд, еще более предпочтительно от 0,1 до 2 секунд. Речь при этом идет о промежутке времени от момента реализуемого в смесительном устройстве контактирования компонента С), соответственно содержащей компонент С) смеси, с компонентом А), соответственно содержащей компонент А) смесью, соответственно содержащей компонент А) и компонент В) смесью, до момента контактирования приготовленной в смесительном устройстве смеси, содержащей компоненты С) и А), с частицами лигноцеллюлозы LCP-1). Добавление смеси к частицам лигноцеллюлозы LCP-1), соответственно к смеси частиц лигноцеллюлозы LCP-1) с одним или несколькими компонентами, выбранными из группы компонентов B), D) и Е), можно осуществлять посредством обычных устройств для нанесения, например, форсунок или тарельчатых питателей.
Компоненты A), B), C), D) и E) также можно разделять на частичные количества. Подобные частичные количества можно добавлять в разные моменты времени, а также в виде смесей с другими компонентами, отличающимися от этих компонентов.
Варианты (1) добавления по отдельности
Например, можно загрузить компонент LCP-1), смешать его с компонентом С) и после этого:
• добавить компонент D), затем компоненты А) и В) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, а затем компонент Е), или
• добавить компонент Е), затем компоненты А) и В) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, а затем компонент D), или
• добавить компоненты D) и Е) вместе или в произвольной последовательности, а затем компоненты А) и В) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, или
• добавить компоненты А) и В) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, а затем компоненты D) и Е) вместе или в произвольной последовательности.
Например, можно загрузить компонент LCP-1), смешать его с компонентами С) и D) вместе или в произвольной последовательности и после этого:
• добавить компонент Е), а затем компоненты А) и В) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, или
• добавить компоненты А) и В) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, а затем компонент Е).
Например, можно загрузить компонент LCP-1), смешать его с компонентом С) и после этого:
• добавить компонент D), а затем компонент Е) и смесь компонентов А) и В) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, или
• добавить компонент Е) и смесь компонентов А) и В) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, а затем компонент D).
Например, можно загрузить компонент LCP-1), смешать его с компонентом С) и после этого:
• добавить компонент D) и частичное количество компонента Е) вместе или в произвольной последовательности, а затем другое частичное количество компонента Е) и смесь компонентов А) и В) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, или
• добавить частичное количество компонента Е) и смесь компонентов А) и В) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, а затем другое частичное количество компонента Е) и компонент D) вместе или в произвольной последовательности.
Например, можно загрузить компонент LCP-1), смешать его с компонентом С), компонентом D) и частичным количеством компонента А) вместе или в произвольной последовательности и после этого:
• добавить компонент Е), а затем другое частичное количество компонента А) и компонент В) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, или
• добавить другое частичное количество компонента А) и компонент В) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, а затем компонент Е).
Например, можно загрузить компонент LCP-1), смешать его с компонентом Е) и компонентом С) вместе или в произвольной последовательности и после этого:
• добавить компонент D), а затем компоненты А) и В) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, или
• добавить компоненты А) и В) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, а затем компонент D).
Например, можно загрузить компонент LCP-1), смешать его с компонентами А) и В) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, и после этого:
• добавить компонент Е), а затем компоненты С) и D) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, или
• добавить компоненты С) и D) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, а затем компонент Е).
Например, можно загрузить компонент LCP-1), смешать его с компонентом Е) и после этого:
• добавить компоненты С) и D) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, а затем компоненты А) и В) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, или
• добавить компоненты А) и В) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, а затем компоненты С) и D) вместе или в произвольной последовательности.
Например, можно загрузить компонент LCP-1), смешать его с компонентом А) и первым частичным количеством компонента В) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, и после этого:
• добавить компонент Е), а затем компоненты С) и D) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, или
• добавить компоненты С) и D) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, а затем компонент Е),
причем второе частичное количество компонента В) добавляют в любой момент времени, предпочтительно до или после добавления компонента А) и первого частичного количества компонента В), особенно предпочтительно после добавления компонента А) и первого частичного количества компонента В).
Например, можно загрузить компонент LCP-1), смешать его с компонентом Е) и после этого:
• добавить компоненты С) и D) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, а затем компонент А) и первое частичное количество компонента В) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, или
• добавить компонент А) и частичное количество компонента В) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, а затем компоненты С) и D) вместе или в произвольной последовательности,
причем второе частичное количество компонента В) добавляют в любой момент времени, предпочтительно до или после добавления компонента А) и первого частичного количества компонента В), особенно предпочтительно после добавления компонента А) и первого частичного количества компонента В).
Предпочтительно загружают компонент LCP-1), смешивают его с компонентами С) и D) вместе или в произвольной последовательности и после этого:
• добавляют компонент Е), а затем компоненты А) и В) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, или
• добавляют компоненты А) и В) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, а затем компонент Е).
Кроме того, предпочтительно загружают компонент LCP-1), смешивают его с компонентами А) и В) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, и после этого:
• добавляют компонент Е), а затем компоненты С) и D) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, или
• добавляют компоненты С) и D) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, а затем компонент Е).
Кроме того, предпочтительно загружают компонент LCP-1), смешивают его с компонентом Е) и после этого:
• добавляют компоненты С) и D) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, а затем компоненты А) и В) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, или
• добавляют компоненты А) и В) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно вместе, а затем компоненты С) и D) вместе или в произвольной последовательности.
Варианты (2) добавления в виде смеси
Например, можно загрузить компонент LCP-1), смешать его с компонентом Е), а затем добавить смесь компонентов A), B), C) и D).
Например, можно загрузить компонент LCP-1), смешать его со смесью компонентов A), B), C) и D), а затем добавить компонент Е).
Например, можно загрузить компонент LCP-1), смешать его с частичным количеством компонента Е), а затем добавить смесь другого частичного количества компонента Е) с компонентами A), B), C) и D).
Например, можно загрузить компонент LCP-1), смешать его со смесью частичного количества компонента Е) с компонентами A), B), C) и D), а затем добавить другое частичное количество компонента Е).
Например, можно загрузить компонент LCP-1), смешать его со смесью компонента С) с компонентом А) и после этого добавить:
• компонент В),
• а затем компоненты D) и Е) вместе или в произвольной последовательности.
Например, можно загрузить компонент LCP-1), смешать его со смесью компонентов A), C) и D), а затем добавить компоненты В) и Е) вместе или в произвольной последовательности.
Например, можно загрузить компонент LCP-1), смешать его со смесью компонентов А), В) и С), а затем добавить компоненты D) и Е) вместе или в произвольной последовательности.
Например, можно загрузить компонент LCP-1), смешать его с компонентами D) и Е) вместе или в произвольной последовательности, а затем добавить смесь компонентов A), B) и C).
Например, можно загрузить компонент LCP-1), смешать его с компонентом D) и добавить смесь компонентов A), B) и C), а затем компонент Е).
Например, можно загрузить компонент LCP-1), смешать его с компонентом Е) и добавить смесь компонентов A), B) и C), а затем компонент D).
Например, можно загрузить компонент LCP-1), смешать его со смесью первого частичного количества компонента В) с компонентами А) и С), а затем добавить компоненты D) и Е) вместе или в произвольной последовательности, причем второе частичное количество компонента В) добавляют в любой момент времени, предпочтительно перед добавлением компонентов D) и Е).
Например, можно загрузить компонент LCP-1), смешать его с компонентами D) и Е) вместе или в произвольной последовательности, а затем добавить смесь первого частичного количества компонента В) с компонентами А) и С), причем второе частичное количество компонента В) добавляют в любой момент времени, предпочтительно после добавления компонентов D) и Е).
Например, можно загрузить компонент LCP-1), смешать его с компонентом D) и добавить смесь первого частичного количества компонента В) с компонентами А) и С), а затем компонент Е), причем второе частичное количество компонента В) добавляют в любой момент времени, предпочтительно перед добавлением компонента Е).
Например, можно загрузить компонент LCP-1), смешать его с компонентом Е) и добавить смесь первого частичного количества компонента В) с компонентами А) и С), а затем компонент D), причем второе частичное количество компонента В) добавляют в любой момент времени, предпочтительно перед добавлением компонента D).
Например, можно загрузить компонент LCP-1), смешать его со смесью компонентов A), C) и D), а затем добавить компоненты В) и Е) вместе или в произвольной последовательности.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения можно загрузить компонент LCP-1), смешать его с компонентом Е), а затем добавить смесь компонентов A), B), C) и D).
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения можно загрузить компонент LCP-1), смешать его со смесью компонентов A), B), C) и D), а затем добавить компонент Е).
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения можно загрузить компонент LCP-1), смешать его с частичным количеством компонента Е), а затем добавить смесь другого частичного количества компонента Е) с компонентами A), B), C) и D).
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения можно загрузить компонент LCP-1), смешать его со смесью частичного количества компонента Е) с компонентами A), B), C) и D), а затем добавить другое частичное количество компонента Е).
Технологическая стадия (Ib) - приготовление одной или нескольких смесей М2
Компонент G-1), который при необходимости на отдельной стадии смешали с одним или несколькими компонентами, выбранными из группы, включающей компоненты G-2), H) и I), и компонент F), соответственно смесь компонентов F) и G-2), соответственно смесь компонентов F), G-2) и I), можно добавлять к частицам лигноцелллюлозы LCP-2), соответственно к смеси частиц лигноцелллюлозы LCP-2) с одним или несколькими компонентами, выбранными из группы, включающей компоненты В), D) и Е),
(1) по отдельности или
(2) в виде смеси,
предпочтительно в виде смеси.
Суть процессов раздельного добавления (1) и добавления в виде смеси (2), описанных выше для смеси компонента С) (соответственно содержащей компонент С) смеси) и компонента А), соответственно смесей компонентов А) и В), соответственно смесей компонентов A), B) и E), равным образом относится и к рассматриваемой ниже ситуации.
Компоненты F), G-1), G-2), H) и I) также можно разделять на частичные количества. Соответствующие частичные количества можно добавлять в разные моменты времени, а также в виде смеси(-ей) с другими компонентами, отличающимися от вышеуказанных.
Например, можно загрузить компонент LCP-2), смешать его с компонентом G) (в данном случае и ниже под компонентом G) подразумевается компонент G-1) или компоненты G-1) и G-2) вместе или в произвольной последовательности) и после этого:
• добавить компонент H), затем компонент F), а затем компонент l), или
• добавить смесь компонентов H) и I) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно сначала компонент H), затем компонент I), и после этого компонент F), или
• добавить смесь компонентов F) и Н) вместе или в произвольной последовательности, а затем компонент I).
Например, можно загрузить компонент LCP-2), смешать его с компонентом G) и компонентом H) вместе или в произвольной последовательности и после этого:
• добавить компонент F), а затем компонент I), или
• добавить компонент I), а затем компонент F).
Например, можно загрузить компонент LCP-2), смешать его с компонентом I), а затем с компонентом G), и после этого:
• добавить компонент H), а затем компонент F), или
• добавить смесь компонентов F) и Н) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно сначала компонент F), а затем компонент H), или
• добавить смесь компонентов F) и Н) вместе или в произвольной последовательности.
Например, можно загрузить компонент LCP-2) и после этого:
• добавить компонент F), а затем компоненты G), Н) и I) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно в виде общей смеси, или
• добавить компоненты G), H) и I) вместе или в произвольной последовательности, предпочтительно в виде общей смеси, а затем компонент F).
Особенно предпочтительно загружают компонент LCP-2), смешивают его со смесью компонентов G) и Н) вместе или в произвольной последовательности, затем с компонентом F), а затем с компонентом I), или загружают компонент LCP-2), смешивают его со смесью компонентов G), H) и I) вместе или в произвольной последовательности, а затем с компонентом G), или загружают компонент LCP-2), смешивают его с компонентом F), а затем со смесью компонентов G), H) и I) вместе или в произвольной последовательности.
Смешивание компонентов А)-Е) с компонентом LCP-1), соответственно компонентов F)-I) с компонентом LCP-2) можно осуществлять известными методами, используемыми в деревоперерабатывающей промышленности и описанными, например, в M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, сс. 118-119 и с. 145, издательство Springer, Гейдельберг, 2002.
Смешивание можно осуществлять посредством напыления компонентов или смесей компонентов на частицы лигноцелллюлозы в соответствующих устройствах, например, на высокоскоростных ротационных клеенаносящих станках с подачей клея через пустотелый вал (внутренняя подача клея) или посредством форсунок (внешняя подача клея).
При использовании в качестве компонента LCP-1, соответственно LCP-2, лигноцелллюлозных волокон, напыление компонентов можно осуществлять также в выдувном трубопроводе после рафинера.
При использовании в качестве компонента LCP-1, соответственно LCP-2, лигноцелллюлозных полос (длинномерной узкой стружки) напыление компонентов, как правило, осуществляют в крупногабаритных низкоскоростных смесителях.
Смешивание можно осуществлять также посредством напыления в ссыпной шахте, например, как описано в немецкой заявке на патент DE 10247412 A1 или DE 10104047 A1, или посредством распыления «занавеса» из частиц лигноцелллюлозы в соответствии с технологией Evojet фирмы Dieffen-bacher GmbH.
Технологическая стадия (II) - насыпка приготовленной(-ых) на стадии I) смеси(-ей) для формирования ковра
В случае однослойного лигноцелллюлозного материала для формирования ковра осуществляют насыпку приготовленной на стадии (I) смеси компонентов LCP-1, А, В, С, D и Е.
В случае многослойного лигноцелллюлозного материала последовательную насыпку приготовленных смесей компонентов LCP-1), А), В), С), D) и Е) и смесей компонентов LCP-2), G), Н) и I) с целью формирования ковра выполняют таким образом, чтобы многослойные лигноцелллюлозные материалы обладали соответствующей изобретению типичной структурой (А), (В) или (С). При этом посредством насыпки, как правило, формируют нижний покровный слой, соответственно нижние покровные слои (начиная с наружного нижнего покровного слоя до ближайшего к сердцевине нижнего покровного слоя), поверх нижних покровных слоев формируют сердцевинный слой, и, в заключение, формируют верхние покровные слои (начиная с ближайшего к сердцевине верхнего покровного слоя до наружного верхнего покровного слоя). Предпочтительно посредством насыпки формируют нижний покровный слой, поверх него сердцевинный слой и, в заключение, верхний покровный слой. Сердцевинный слой можно формировать посредством насыпки, реализуемой на одной или нескольких ступенях, предпочтительно на двух ступенях.
Насыпку, как правило, осуществляют таким образом, чтобы в расчете на единицу поверхности ковра масса смеси М1, используемой для формирования сердцевины, превышала массу смеси(-ей) М2, используемой(-ых) для формирования покровных слоев. Общая масса смесей М1 и М2 в расчете на единицу поверхности ковра определяется значениями толщины и плотности целевого лигноцеллюлозного материала.
В случае если однослойные или многослойные лигноцелллюлозные материалы должны быть снабжены дополнительными защитными слоями, последние формируют соответственно в качестве самого нижнего и самого верхнего слоя ковра посредством насыпки необходимых для этого смесей.
Смеси, как правило, насыпают непосредственно на подложку, например, формующий транспортер.
Насыпку можно выполнять известными методами, в частности, методом инерционной сепарации, методом воздушной сепарации или, например, посредством валковых систем (смотри, например, M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, сс. 119-121, издательство Springer, Гейдельберг, 2002), в периодическом или непрерывном, предпочтительно непрерывном режиме.
Промежуток времени между стадиями (Ia) и (II), то есть от момента готовности смеси М1 до начала насыпки, может составлять от 3 до 60 минут, предпочтительно от 4 до 45 минут, особенно предпочтительно от 5 до 25 минут. В течение указанного промежутка времени смесь М1, например, перемещают от смесителя к используемому для насыпки устройству. В течение этого времени смесь может храниться также, например, в бункере устройства для насыпки. В случае непрерывного осуществления технологического процесса под указанными выше промежутками времени подразумеваются средниe значения времени хранения. Температура смеси М1 в течение указанного времени может изменяться. Температура, как правило, изменяется на величину, составляющую менее 10°С, предпочтительно менее 5°С, особенно предпочтительно менее 3°С.
Технологическая стадия (III) - при необходимости предварительное уплотнение сформированного посредством насыпки ковра
После насыпки каждого отдельного слоя можно осуществлять его предварительное уплотнение. В случае изготовления многослойных лигноцелллюлозных материалов предварительное уплотнение, как правило, можно осуществлять после насыпки каждого отдельного слоя, однако предварительное уплотнение предпочтительно осуществляют после последовательной насыпки всех слоев.
Предварительное уплотнение можно осуществлять известными специалистам методами, например, описанными в M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, издательство Springer, Гейдельберг, 2002, с. 819; H.-J. Deppe, K. Ernst, MDF - Mitteldichte Faserplatte, издательство DRW, 1996, сс. 44, 45, 93; и в справочнике A. , F. Scholz, Taschenbuch der Holztechnik, издательство Fachbuchverlag, Лейпциг, 2012, с. 219.
Во время или после предварительного уплотнения и перед реализацией стадии (IV) к ковру на стадии предварительного нагревания можно подводить энергию от одного или нескольких любых источников энергии. Пригодными источниками энергии являются горячий воздух, водяной пар, паровоздушные смеси или электроэнергия (высокочастотное высоковольтное поле или микроволновое излучение). При этом сердцевину ковра нагревают до температуры от 40 до 130°С, предпочтительно от 50 до 100°С, особенно предпочтительно от 55 до 75°С. В случае многослойных лигноцелллюлозных материалов предварительное нагревание водяным паром и паровоздушными смесями можно осуществлять также таким образом, чтобы нагревались только покровные слои, а сердцевина не нагревалась. В случае многослойных лигноцеллюлозных материалов нагреванию предпочтительно подлежит как сердцевина, так и покровные слои.
В случае если предварительное нагревание осуществляют после предварительного уплотнения, упругое деформирование ковра в процессе нагревания может быть предотвращено благодаря тому, что нагревание выполняют в ограниченном сверху и снизу пространстве. Соответствующие ограничительные поверхности выполнены таким образом, чтобы сохранялась возможность подвода энергии. Так, например, можно использовать перфорированныe полимерные ленты или стальные сетки, которые допускают возможность пропускания горячего воздуха, водяного пара или паровоздушных смесей. Ограничительные поверхности при необходимости выполнены таким образом, чтобы они оказывали на ковер давление, достаточное для предотвращения его упругого деформирования в процессе нагревания.
Как правило, предварительное нагревание после предварительного уплотнения не осуществляют, то есть сформированный на стадии насыпки (III) ковер после реализации этой стадии обладает более низкой или такой же температурой, как до ее реализации.
Уплотнение можно осуществлять на одной, двух или более ступенях.
Предлагаемый в изобретении способ можно осуществлять также в отсутствие предварительного уплотнения. Однако предпочтительным является осуществление предварительного уплотнения.
Предварительное уплотнение, как правило, выполняют при давлении от 1 до 30 бар, предпочтительно от 2 до 25 бар, особенно предпочтительно от 3 до 20 бар.
Промежуток времени между началом реализации стадии (II) и началом реализации стадии (III), то есть между началом насыпки и началом предварительного уплотнения, может составлять, например, от 1 до 120 секунд, предпочтительно от 2 до 60 секунд, особенно предпочтительно от 3 до 20 секунд.
Технологическая стадия (IV) - горячее прессование при необходимости предварительно уплотненного ковра
На стадии (IV) в результате прикладывания давления прессования происходит (дальнейшее) уменьшение толщины ковра. При этом благодаря подводу энергии температура ковра повышается. В наиболее простом случае к ковру прикладывают постоянное давление прессования и одновременно нагревают его посредством источника энергии с постоянной мощностью. Однако подвод энергии и уплотнение под действием давления прессования можно осуществлять в соответствующие разные моменты времени, а также в несколько ступеней. Энергию на стадии (IV), как правило, подводят следующим образом:
a) посредством прикладывания высокочастотного электрического поля и/или
b) посредством горячего прессования, то есть передачи тепла от нагреваемых поверхностей, например, поддонов, к ковру в процессе прессования,
причем предпочтительным является горячее прессование b).
Подвод энергии посредством прикладывания высокочастотного электрического поля
а)
При подводе энергии посредством прикладывания высокочастотного электрического поля ковер нагревают таким образом, чтобы после отключения высокочастотного электрического поля на стадии (IV) слой сердцевины обладал температурой выше 90°С.
Температура сердцевины после отключения высокочастотного электрического поля составляет по меньшей мере 90°С, то есть от 90 до 170°С, предпочтительно по меньшей мере 100°С, то есть от 100 до 170°С, особенно предпочтительно по меньшей мере 110°С, то есть от 110 до 170°С, в частности, по меньшей мере 120°С, то есть от 120 до 170°С.
Под прикладываемым высокочастотным электрическим полем подразумевается микроволновое излучение или высокочастотное электрическое поле, возникающее между двумя пластинами плоского конденсатора после прикладывания высокочастотного переменного напряжения.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения сначала может быть реализована стадия уплотнения, а затем выполнено нагревание посредством прикладывания высокочастотного переменного высоковольтного поля.
Для этого сформированный посредством насыпки и уплотненный ковер можно перемещать в промежуточной зоне между параллельно упорядоченными плоскими конденсаторами на ленточном транспортере.
Устройство непрерывного действия, которое позволяет после уплотнения ковра в той же машине реализовать его нагревание посредством прикладывания высокочастотного электрического поля, описано, например, в международной заявке WO-A-97/28936.
Нагревание непосредственно после стадии уплотнения можно осуществлять также в высокочастотном прессе периодического действия, например, в прессе HLOP 170 фирмы Hoefer Presstechnik GmbH.
В случае если нагревание выполняют после уплотнения, упругое деформирование ковра во время нагревания может быть отодвинуто на второй план, минимизировано или предотвращено благодаря тому, что нагревание реализуют в ограниченном сверху и снизу пространстве. Соответствующие ограничительные поверхности выполнены таким образом, чтобы сохранялась возможность подвода энергии. Ограничительные поверхности при необходимости выполнены таким образом, чтобы они оказывали на ковер давление, достаточное для предотвращения упругого деформирования ковра в процессе его нагревания.
В особом варианте осуществления непрерывного процесса подобными ограничительными поверхностями являются прессующие ленты, которые приводятся в движение посредством роликов. Позади подобных прессующих лент упорядочены пластины конденсаторов. Ковер пропускают через пару пластин конденсатора, причем между ковром и верхней пластиной конденсатора находится одна прессующая лента, а между ковром и нижней пластиной конденсатора находится другая прессующая лента. Обе пластины конденсатора могут быть заземлены, благодаря чему система высокочастотного нагревания функционирует в соответствии с принципом несимметричного электропитания.
В случае многослойных лигноцелллюлозных материалов покровные слои DS-A и DS-C после реализации стадии (IV) могут обладать температурой, отличающейся от температуры сердцевины Kern-B. Соответствующая разность температур, как правило, составляет от 0 до 50°С.
Подвод энергии посредством горячего прессования
b)
Подвод энергии посредством горячего прессования обычно происходит благодаря контактированию ковра с обогреваемыми прессующими поверхностями, температура которых составляет от 80 до 300°С, предпочтительно от 120 до 280°С, особенно предпочтительно от 150 до 250°С, причем во время подвода энергии прессование выполняют под давлением в интервале от 1 до 50 бар, предпочтительно от 3 до 40 бар, особенно предпочтительно от 5 до 30 бар. Прессование можно осуществлять любыми известными специалистам методами (смотри примеры, приведенные в справочнике Taschenbuch der Spanplatten Technik, H.-J. Deppe, K. Ernst, 4-е издание, 2000, издательство DRW, Weinbrenner, Leinfelden Echterdingen, сс. 232-254, а также в MDF- Mitteldichte Faserplatten, H.-J. Deppe, K. Ernst, 1996, издательство DRW, Weinbrenner, Leinfelden-Echterdingen, сс. 93-104). Предпочтительному использованию подлежат непрерывные методы прессования, например, предусматривающие использование двухленточных прессов. Длительность прессования обычно составляет от 2 до 15 секунд, предпочтительно от 2 до 10 секунд, особенно предпочтительно от 2 до 6 секунд, в частности, от 2 до 4 секунд, соответственно в расчете на миллиметр толщины плиты.
В случае если подвод энергии на стадии (IV) осуществляют а) посредством прикладывания высокочастотного электрического поля и b) посредством горячего прессования, сначала предпочтительно реализуют операцию а), а затем операцию b).
Промежуток времени между началом реализации стадии (II) и началом реализации стадии (IV), то есть между началом насыпки и началом горячего прессования, может составлять, например, от 5 до 300 секунд, предпочтительно от 7 до 120 секунд, особенно предпочтительно от 10 до 60 секунд.
Ниже компоненты сердцевины LCP-1), A), B), C), D), E) и компоненты покровных слоев LCP-2), F), G-1), G-2), H), I) рассматриваются более подробно.
Компоненты LCP-1) и LCP-2)
В качестве исходного материала для частиц лигноцеллюлозы LPC-1) и LPC-2) пригодна древесина любой породы или соответствующие смеси, например, еловая, буковая, сосновая, лиственничная, липовая, тополевая, эвкалиптовая, ясеневая, каштановая или пихтовая древесина или смеси указанных древесных пород, предпочтительно еловая древесина, буковая древесина или их смеси, в особенности еловая древесина, причем в качестве исходного материала можно использовать ксилемные части, например, тонкие древесные слои, длинномерные узкие древесные полосы, древесную стружку, древесные волокна, древесную пыль или их смеси, предпочтительно древесную стружку, древесные волокна, длинномерные узкие древесные полосы или их смеси, особенно предпочтительно древесную стружку, древесные волокна или их смеси, то есть материалы, используемые для изготовления древесно-стружечных плит, древесно-волокнистых плит и древесно-волокнистых плит высокой плотности. Исходным материалом для частиц лигноцеллюлозы могут являться также содержащие древесную массу растения, например, лен, пенька, зерновые культуры или другие однолетние растения, предпочтительно лен или пенька. Особенно предпочтительному использованию подлежит древесная стружка, которая обычно находит применение при изготовлении древесно-стружечных плит.
Исходными материалами для частиц лигноцелллюлозы обычно являются круглые лесоматериалы, древесина от проходных рубок, древесные отходы, лесосечные отходы, промышленные древесные отходы, бывшая в употреблении древесина, отходы производства древесных материалов, использованные древесные материалы, а также содержащие лигноцеллюлозу растения. Переработку указанных материалов в необходимые древесные частицы, содержащие лигноцеллюлозу, например, древесную стружку или древесные волокна, можно осуществлять известными методами (смотри, например, M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, сс. 91-156, издательство Springer, Гейдельберг, 2002).
Размер частиц лигноцеллюлозы, который может колебаться в широких пределах, можно также варьировать в широких пределах.
Strecke
В случае если частицами лигноцеллюлозы LPC-1) и LPC-2) являются лигноцеллюлозные волокна, средняя объемно-весовая длина волокон (Х) компонента LPC-2) покровных слоев предпочтительно меньше или равна средней объемно-весовой длине волокон компонента LPC-1) в сердцевине многослойных лигноцеллюлозных материалов. Отношение средней объемно-весовой длины волокон компонента LPC-2) к средней объемно-весовой длине волокон компонента LPC-1) можно варьировать в широких пределах, причем как правило оно находится в интервале от 0,1:1 до 1:1, предпочтительно от 0,5:1 до 1:1, особенно предпочтительно от 0,8:1 до 1:1.
Средняя объемно-весовая длина волокон компонента LPC-1) как правило составляет от 0,1 до 20 мм, предпочтительно от 0,2 до 10 мм, особенно предпочтительно от 0,3 до 8 мм, еще более предпочтительно от 0,4 до 6 мм.
Strecke
Strecke
Strecke
Мa_min
Strecke
Мa_min
Strecke
Среднюю объемно-весовую длину волокон (Х) определяют методом цифровой обработки изображений. Для этой цели можно использовать, например, прибор серии Сamsizer фирмы Retsch Technology. При этом определяют Х для каждого отдельного волокна репрезентативного образца, причем Х вычисляют по площади проекции частиц А и диаметру Мартина Х. При этом справедливо соотношение Х = Х / А. На основании отдельных значений определяют среднее объемно-весовоe значение Х. Методика подобных измерений и оценка их результатов описаны в инструкции по эксплуатации прибора Сamsizer (Bedienungsanleitung/Handbuch  CAM-SIZER, Retsch Technology GmbH, версия 0445.506, выпуск 002, редакция 009 от 25.06.2010).
Fe max
Fe max
В случае если в качестве частиц лигноцеллюлозы LPC-1) и LPC-2) используют лигноцеллюлозные длинномерные узкие полосы или лигноцелллюлозную стружку, средний объемно-весовой диаметр частиц компонента LPC-2) покровных слоев предпочтительно меньше или равен среднему объемно-весовому диаметру частиц компонента LPC-1) в сердцевине многослойных лигноцелллюлозных материалов, особенно предпочтительно меньше последнего. Отношение среднего объемно-весового диаметра частиц x̅ компонента LPC-2) к среднему объемно-весовому диаметру частиц x̅ компонента LPC-1) можно варьировать в широких пределах, причем как правило оно находится в интервале от 0,01:1 до 1:1, предпочтительно от 0,1:1 до 0,95:1, особенно предпочтительно от 0,5:1 до 0,9:1.
Fe max
Средний объемно-весовой диаметр частиц x̅ компонента LPC-1) как правило составляет от 0,5 до 100 мм, предпочтительно от 1 до 50 мм, особенно предпочтительно от 2 до 30 мм, еще более предпочтительно от 3 до 20 мм.
Fe max
Fe max
Fe max
Fe max
Средний объемно-весовой диаметр частиц x̅ определяют посредством цифровой обработки изображений. Для этой цели можно использовать, например, прибор серии Сamsizer фирмы Retsch Technology. При этом определяют x̅ для каждой отдельной лигноцелллюлозной длинномерной узкой полосы или для каждой отдельной лигноцелллюлозной стружки репрезентативного образца. Показатель x̅ является наибольшим диаметром Ферета частицы, который измеряют в разных направлениях. На основании отдельных значений x̅ определяют соответствующее среднее объемно-весовоe значение. Методика подобных измерений и оценка их результатов описаны в инструкции по эксплуатации прибора Сamsizer (Bedienungsanleitung/Handbuch  CAMSIZER, Retsch Technology GmbH, версия 0445.506, выпуск 002, редакция 009 от 25.06.2010).
В случае использования смесей древесных стружек с другими частицами лигноцелллюлозы, например, смесей древесных стружек с древесными волокнами или древесной пылью, доля древесных стружек в компоненте LPC-1), соответственно компоненте LPC-2), как правило, составляет по меньшей мере 50 мас.% (от 50 до 100 мас.%), предпочтительно по меньшей мере 75 мас.% (от 75 до 100 мас.%), особенно предпочтительно по меньшей мере 90 мас.% (от 90 до 100 мас.%).
3
3
3
Значения средней плотности компонентов LPC-1) и LPC-2) независимо друг от друга, как правило, находятся в диапазоне от 0,4 до 0,85 г/см, предпочтительно от 0,4 до 0,75 г/см, в частности, от 0,4 до 0,6 г/см. Эти данные относятся к стандартной кажущейся плотности, определяемой после выдержки образцов в стандартных климатических условиях (20°С, относительная влажность воздуха 65%).
Компоненты LPC-1) и LPC-2) независимо друг от друга могут содержать обычные незначительные количества воды, составляющие от 0 до 10 мас.%, предпочтительно от 0,5 до 8 мас.%, особенно предпочтительно от 1 до 5 мас.% (при обычном незначительном диапазоне отклонений, составляющем от 0 до 0,5 мас.%, предпочтительно от 0 до 0,4 мас.%, особенно предпочтительно от 0 до 0,3 мас.%). Эти количественные данные приведены в пересчете на абсолютное сухое древесное вещество (100 мас.%) и относятся к водосодержанию компонента LPC-1), соответственно LPC-2), после сушки (сушку выполняют обычными известными специалистам методами) перед нанесением компонентов А)-Е), соответственно F)-I), смешанных с другими компонентами.
Fe max
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения в качестве частиц лигноцелллюлозы LPC-2) для формирования покровных слоев используют лигноцеллюлозные волокна, а в качестве частиц лигноцелллюлозы LPC-1) для формирования сердцевины используют лигноцеллюлозные длинномерные узкие полосы или лигноцелллюлозную стружку, особенно предпочтительно лигноцелллюлозную стружку, в частности, со средним объемно-весовым диаметром частиц x̅ от 2 до 30 мм.
Компонент LCP-1) может содержать также от 0 до 20 мас.%, предпочтительно от 0 до 10 мас.%, особенно предпочтительно от 0 до 5 мас.%, еще более предпочтительно 0 мас.% легких наполнителей, например, пробковых гранул, попкорна или вспененных полимерных частиц.
Указанные в массовых процентах параметры в данном случае означают долю легкого наполнителя (сухой вес) в общем сухом весе компонента LCP-1). В соответствии с этим 10 мас.% легкого наполнителя означает, что компонент LCP-1) содержит 10 мас.% легкого наполнителя в пересчете на сухой вес и 90 мас.% описанных выше частиц лигноцелллюлозы. Базовым параметром для указания количеств других компонентов А)-Е) в массовых процентах остается 100 мас.%
При этом под попкорном подразумевают пенообразные материалы, изготовленные из семян различных растений, например, зерновых культур, посредством мгновенного испарения содержащейся в них воды. Типичными исходными материалами для изготовления попкорна являются зерна амаранта, квиноя, риса, пшеницы и кукурузы.
3
3
3
3
В качестве вспененных полимерных частиц [компонента В)] пригодны вспененные полимерные частицы, предпочтительно вспененные частицы термопластичных полимеров, с насыпной плотностью в диапазоне от 10 до 150 кг/м, предпочтительно от 30 до 130 кг/м, особенно предпочтительно от 35 до 110 кг/м, в частности, от 40 до 100 кг/м (насыпую плотность измеряют посредством взвешивания определенного объема сыпучего материала).
Вспененные полимерные частицы [компонент В)], как правило, используют в форме шариков или гранул со средним диаметром в интервале от 0,01 до 50 мм, предпочтительно от 0,25 до 10 мм, особенно предпочтительно от 0,4 до 8,5 мм, в частности, от 0,4 до 7 мм. В предпочтительном варианте шарики характеризуются незначительной площадью поверхности в расчете на единицу объема, например, обладают формой сферических или эллиптических частиц с преимущественно замкнутыми порами. Содержание открытых пор, определяемое согласно стандарту DIN-ISO 4590, как правило, не превышает 30% и составляет от 0 до 30%, предпочтительно от 1 до 25%, особенно предпочтительно от 5 до 15 %.
Пригодными полимерами, на которых основаны вспененные полимерные частицы, как правило, являются любые известные полимеры или смеси полимеров, предпочтительно способные к вспениванию термопластичныe полимеры или их смеси. Хорошо пригодными полимерами данного типа являются, например, поликетоны, полисульфоны, полиоксиметилен, поливинилхлорид (жесткий или мягкий), поликарбонаты, полиизоцианураты, поликарбодиимиды, полиакрилимиды, полиметакриламиды, полиамиды, полиуретаны, аминопласты, фенольные смолы, гомополимеры стирола (ниже называемые также полистиролом или стирольными полимерами), сополимеры стирола, гомополимеры олефинов с 2-10 атомами углерода, сополимеры олефинов с 2-10 атомами углерода и сложные полиэфиры. Для получения подобных олефиновых полимеров предпочтительно используют 1-алкены, например, этилен, пропилен, 1-бутен, 1-гексен и 1-октен.
Кроме того, к полимерам, предпочтительно термопластам, на которых основаны вспениваемые или вспененные полимерные частицы [компонент В)], могут быть добавлены обычные добавки, например, УФ-стабилизаторы, антиоксиданты, средства для нанесения покрытий, средства гидрофобизации, зародышеобразователи, пластификаторы, огнезащитные средства, а также растворимыe или нерастворимыe неорганическиe и/или органическиe красители.
Пригодныe полимеры могут быть вспенены посредством способной расширяться среды (называемой также вспенивающим агентом) или компонента, содержащего способную расширяться среду, причем вспенивание происходит благодаря воздействию микроволн, тепловой энергии, горячего воздуха, предпочтительно водяного пара, и/или изменению давления (справочник Kunststoff Handbuch, 1996, том 4 “Polystyrol”, издательство Hanser, 1996, сс. 640-673; патентная заявка США US-A-5112 875). При этом, как правило, происходит расширение вспенивающего агента, увеличение размера полимерных частиц и формирование пористых структур. Подобное вспенивание можно осуществлять в обычных вспенивающих устройствах, часто называемых устройствами для предварительного вспенивания. Вспенивание может быть реализовано на одной или нескольких ступенях. При одноступенчатой технологии вспенивание вспениваемых полимерных частиц до необходимого окончательного размера, как правило, происходит без всяких проблем. При многоступенчатой технологии вспениваемые полимерные частицы, как правило, сначала расширяются до промежуточного размера, а затем на одной или нескольких последующих ступенях, проходя через множество промежуточных размеров, расширяются до необходимого окончательного размера.
Для вспенивания вспениваемых полимерных частиц можно использовать любые известные специалистам вспенивающие агенты, например, алифатическиe углеводороды c 3-10 атомами углерода, в частности, пропан, н-бутан, изобутан, н-пентан, изопентан, неопентан, циклопентан и/или гексан и их изомеры, спирты, кетоны, сложные эфиры, простые эфиры или галогенированные углеводороды, предпочтительно н-пентан, изопентан, неопентан и циклопентан, особенно предпочтительно коммерчески доступную смесь изомеров пентана, то есть смесь н-пентана с изопентаном.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения используют гомополимер стирола (в данном случае называемый также просто полистиролом), сополимер стирола или их смеси.
Вспениваемый полистирол, вспениваемый сополимер стирола, вспененный полистирол или вспененный сополимер стирола обычно снабжены антистатическим покрытием.
К полимеру, из которого изготавливают вспененные полимерные частицы, до или во время вспенивания в качестве добавок можно добавлять пигменты и частицы, например, сажу, графит или алюминиевый порошок.
Компоненты С) и G-1)
Общее количество связующих компонента С) в пересчете на сухой вес компонента LCP-1 составляет от 5 до 15 мас.%, предпочтительно от 6 до 13 мас.%, особенно предпочтительно от 7 до 11 мас.%
Общее количество связующих компонента G-1 в пересчете на сухой вес компонента LCP-2 составляет от 1 до 30 мас.%, предпочтительно от 2 до 20 мас.%, особенно предпочтительно от 3 до 15 мас.%
Связующие компонента С) выбраны из группы  аминопластов.
Связующие компонента G-1) могут быть выбраны из группы, состоящей из аминопласта, фенопласта, основанного на белке связующего и другого связующего, основанного на полимере.
В качестве компонентов G-1 можно использовать одинаковыe или разные связующие, соответственно смеси связующих компонентов G-1, причем предпочтительными являются одинаковыe связующие и причем особенно предпочтительным связующим в обоих случаях является аминопласт.
В случае аминопластов, фенопластов, основанных на белке связующих и других связующих, основанных на полимере, массовые процентные данные указаны в пересчете на содержание твердого вещества в соответствующем компоненте (содержание твердого вещества определяют посредством упаривания воды при 120°С в течение двух часов согласно публикации  Zeppenfeld, Dirk Grunwald, Klebstoffe in der Holz- und , 2-е издание, издательство DRW, с. 268).
Фенопласты
трет
трет
трет
Фенoпласты являются синтетическими смолами, которые получают посредством конденсации фенолов с альдегидами и которые при необходимости могут быть модифицированы. Помимо незамещенного фенола для получения фенопластов можно использовать также производные фенола. К подобным производным фенола относятся крезолы, ксиленолы и другие алкилфенолы, например, п--бутилфенол, п--октилфенол и п--нонилфенол, арилфенолы, например, фенилфенол и нафтолы, или двухвалентныe фенолы, например, резорцин и бисфенол-А. Важнейшим альдегидом, используемым для получения фенопластов, является формальдегид, который можно использовать в разных формах, например, в виде водного раствора, в твердой форме (в виде параформальдегида) или в виде высвобождающего формальдегид вещества. Можно использовать также другие альдегиды, например, ацетальдегид, акролеин, бензальдегид или фурфураль, а также кетоны. Фенопласты могут быть модифицированы благодаря химическим реакциям метилольных или фенольных гидроксильных групп и/или физическому диспергированию в модифицирующем средстве (смотри европейский стандарт EN ISO 10082).
Предпочтительными фенопластами являются фенол-альдегидные смолы, особенно предпочтительно фенол-формальдегидные смолы. Подобные смолы описаны, например, в справочнике Kunststoff-Handbuch, 2-е издание, издательство Hanser, 1988, том 10 “Duroplaste”, сс. 12-40.
Аминопласты

Пригодными являются любые известные специалистам аминопласты, предпочтительно аминопласты, используемые для изготовления древесных материалов. Подобныe аминопласты, а также их получение описаны, например, в Ullmanns  der technischen Chemie, 4-е переработанное и дополненное издание, издательство Chemie, 1973, сс. 403-424 “Aminoplaste”; Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, том A2, издательство VCH Verlagsgesellschaft, 1985, сс. 115-141 “Amino Resins”, а также в M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, издательство Springer, 2002, сс. 251-259 (UF-Harze), сс. 303-313 (меламинсодержащие карбамид-формальдегидные смолы и карбамид-формальдегидные смолы с ограниченным количеством меламина). Речь при этом, как правило, идет о продуктах поликонденсации соединений, содержащих по меньшей мере одну, при необходимости частично замещенную органическими остатками аминогруппу или карбамидную группу (карбамидную группу называют также карбоксамидной группой), предпочтительно карбамидную группу, предпочтительно о поликонденсации карбамида или меламина с альдегидом, предпочтительно формальдегидом. Предпочтительными продуктами поликонденсации являются карбамид-формальдегидные смолы (UF-смолы), меламин-формальдегидные смолы (МF-смолы) или содержащие меламин карбамид-формальдегидные смолы (MUF-смолы), особенно предпочтительно карбамид-формальдегидные смолы, например, продукты Kaurit Leim фирмы BASF SE.
2
Особенно предпочтительными являются карбамид-формальдегидные смолы и меламинсодержащие карбамид-формальдегидные смолы, у которых молярное отношение формальдегида к NH-группам (карбамида и меламина) находится в диапазоне от 0,3:1 до 1:1, предпочтительно от 0,3:1 до 0,6:1, особенно предпочтительно от 0,3:1 до 0,55:1, еще более предпочтительно от 0,3:1 до 0,5:1. Указанные аминопласты обычно используют в жидкой форме, обычно в виде раствора концентрацией от 25 до 90 мас.%, предпочтительно от 50 до 70 мас.%, предпочтительно в виде водного раствора, соответственно суспензии. Показатель рН подобных водных аминопластов, как правило, находится в диапазоне от 6,5 до 9,5, предпочтительно от 7,0 до 9,0, особенно предпочтительно от 7,2 до 8,8.
Содержание твердого вещества в жидком водном аминопласте может быть определено в соответствии с публикацией  Zeppenfeld, Dirk Grunwald, Klebstoffe in der Holz- und , 2-е издание, издательство DRW-Verlag, с. 268.
Основанные на белке связующие
Пригодными связующими на основе белка являются, например, казеиновые клеи, глютиновые клеи и «кровяные» альбуминовые клеи. Кроме того, можно использовать связующие, в качестве ингредиента которых используют гидролизованные щелочью белки. Подобные связующие описаны, например, в M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, издательство Springer, 2002, сс. 415-417.

Особенно пригодными являются связующие, основанные на соевом белке. В типичных случаях подобные связующие получают из соевой муки. Соевая мука при необходимости может быть модифицирована. Основанное на сое связующее может находиться в виде дисперсии. Оно содержит различные функциональные группы, например, группы лизина, гистидина, аргинина, тирозина, триптофана, серина и/или цистеина. В особом варианте соевый белок сополимеризуют, например, с фенольной смолой, карбамидной смолой или полимерным метилендифенилдиизоцианатом. В другом особом варианте основанное на сое связующее состоит из комбинации полиамидoэпихлоргидриновой смолы с основанным на сое связующим. Пригодным связующим является, например, коммерчески доступная система связующих Hercules PTV D-41080 Resin (PAE-Harz) и PTV D-40999 (соевый компонент).
Другие связующие на основе полимера
Пригодными основанными на полимере связующими являются водныe связующие, которые содержат полимер N, синтезированный из следующих мономеров:
1
a) от 70 до 100 мас.% по меньшей мере одной этиленненасыщенной монокарбоновой и/или дикарбоновой кислоты (мономера(-ов) N),
1
2
b) от 0 до 30 мас.% по меньшей мере одного другого этиленненасыщенного мономера, отличающегося от мономера N (мономера(-ов) N)
и при необходимости низкомолекулярного сшивающего агента по меньшей мере с двумя функциональными группами, выбранными из группы гидроксильные группы, группы карбоновой кислоты и ее производных, первичныe, вторичные и третичные аминогруппы, эпоксигруппы и альдегидные группы.
Синтез полимеров N, который известен специалистам, осуществляют прежде всего посредством радикально инициируемой полимеризации в растворе, например, в воде или органическом растворителе (смотри, например, A. Echte, Handbuch der Technischen Polymerchemie, глава 6, издательство VCH, Вайнхайм, 1993; B. Vollmert, Grundriss der Makrmolekulare Chemie, том 1, издательство E. Vollmert, Карлсруэ, 1988).
1
В качестве мономеров N, в частности, пригодны α,β-моноэтилен-ненасыщенные монокарбоновые и дикарбоновые кислоты с 3-6 атомами углерода, их возможные ангидриды, а также их водорастворимые соли, в частности, соли щелочных металлов, например, акриловая кислота, метакриловая кислота, малеиновая кислота, фумаровая кислота, итаконовая кислота, цитраконовая кислота, тетрагидрофталевая кислота, соответственно ангидриды указанных кислот, например, малеиновый ангидрид, а также их натриевые или калиевые соли. Особенно предпочтительными являются акриловая кислота, метакриловая кислота и/или малеиновый ангидрид, причем особенно предпочтительными являются акриловая кислота и двойные комбинации, в частности, комбинация акриловой кислоты с малеиновым ангидридом или комбинация акриловой кислоты с малеиновой кислотой.
2
1
2
В качестве мономера(-ов) N обычно используют этиленненасыщенные соединения, способные к радикальной сополимеризации с мономером(-ами) N, например, этилен, α-олефины c 3-24 атомами углерода, в частности, пропилен, 1-гексен, 1-октен или 1-децен; винилароматические мономеры, в частности, стирол, α-метилстирол, o-хлорстирол или винилтолуолы; винилгалогениды, в частности, винилхлорид или винилиденхлорид; сложные эфиры на основе винилового спирта и монокарбоновых кислот с 1-18 атомами углерода, в частности, винилацетат, винилпропионат, винил-н-бутират, виниллаурат или винилстеарат; сложные эфиры на основе α,β-моноэтиленненасыщенных монокарбоновых и дикарбоновых кислот предпочтительно с 3-6 атомами углерода, например, акриловой кислоты, метакриловой кислоты, малеиновой кислоты, фумаровой кислоты или итаконовой кислоты, и алканолов, в общем случае содержащих 1-12 атомов углерода, предпочтительно 1-8 атомов углерода, в частности, 1-4 атомов углерода, например, сложный метиловый, этиловый, н-бутиловый, изобутиловый, пентиловый, гексиловый, гептиловый, октиловый, нониловый, дециловый или 2-этилгексиловый эфир акриловой кислоты или метакриловой кислоты, сложный диметиловый или ди-н-бутиловый эфир фумаровой или мaлеиновой кислоты; нитрилы α,β-моноэтиленненасыщенных карбоновых кислот, в частности, акрилонитрил, метакрилонитрил, динитрил фумаровой кислоты, динитрил мaлеиновой кислоты, а также сопряженныe диены c 4-8 атомами углерода, в частности, 1,3-бутадиен или изопрен. Указанные мономеры, как правило, образуют совокупность базовых мономеров, доля которой в пересчете на общее количество мономеров N составляет более 50 мас.%, предпочтительно более 80 мас.%, особенно предпочтительно более 90 мас.% или даже 100 мас.% Указанные мономеры, как правило, обладают растворимостью в воде, которая в нормальных условиях (20°С, атмосферное давление) находится в диапазоне от умеренной до низкой.
2
трет
Другими мономерами N, которые в указанных выше условиях обладают повышенной растворимостью в воде, являются мономеры, которые содержат по меньшей мере одну сульфокислотную группу и/или ее анион, соответственно по меньшей мере одну аминогруппу, амидогруппу, уреидогруппу или N-гетероциклическую группу и/или ее аммониевые производные с протонированным или алкилированным атомом азота. Соответствующими примерами являются акриламид, метакриламид, винилсульфокислота, 2-акриламидо-2-метилпропансульфокислота, стиролсульфокислота и их водорастворимыe соли, а также N-винилпирролидон, 2-винилпиридин, 4-винилпиридин, 2-винилимидазол, 2-(N,N-диметиламино)-этилакрилат, 2-(N,N-диметиламино)этилметакрилат, 2-(N,N-диэтил-амино)этилакрилат, 2-(N,N-диэтиламино)этилметакрилат, 2-(N--бутил-амино)этилметакрилат, N-(3-N',N'-диметиламинопропил)метакрил-амид и 2-(1-имидазолин-2-он-ил)этилметакрилат.
2
2
Указанные выше водорастворимые мономеры N обычно используют лишь в качестве модифицирующих мономеров в количествах, составляющих менее 10 мас.%, предпочтительно менее 5 мас.%, особенно предпочтительно менее 3 мас.%, соответственно в пересчете на общее количество мономеров N.
2
Другие мономеры N, которые обычно повышают внутреннюю прочность при пленкообразовании в полимерной матрице, обычно содержат по меньшей мере одну эпоксидную, гидроксильную, N-метилольную или карбонильную группу, или по меньшей мере две несопряженныe этиленненасыщенные двойные связи. Соответствующими примерами являются мономеры, содержащие два винильных остатка, мономеры, содержащие два винилиденовых остатка, а также мономеры, содержащие два алкенильных остатка. При этом особенно предпочтительными являются сложные диэфиры двухатомных спиртов с α,β-моноэтиленненасыщенными монокарбоновыми кислотами, предпочтительно с акриловой кислотой или метакриловой кислотой. Примерами мономеров указанного выше типа, содержащих две несопряженныe этиленненасыщенные двойные связи, являются алкиленгликольдиакрилаты и алкиленгликольдиметакрилаты, в частности, этиленгликольдиакрилат, 1,2-пропиленгликольдиакрилат, 1,3-пропи-ленгликольдиакрилат, 1,3-бутиленгликольдиакрилат, 1,4-бутиленгликоль-диакрилат, этиленгликольдиметакрилат, 1,2-пропиленгликольдиметак-рилат, 1,3-пропиленгликольдиметакрилат, 1,3-бутиленгликольдиметак-рилат, 1,4-бутиленгликольдиметакрилат, а также дивинилбензол, винилметакрилат, винилакрилат, аллилметакрилат, аллилакрилат, диаллилмалеат, диаллилфумарат, метиленбисакриламид, циклопентадиенилакрилат, триаллилцианурат или триаллилизоцианурат. В этой связи особое значение имеют также сложные гидроксиалкиловые эфиры метакриловой кислоты и акриловой кислоты с 1-8 атомами углерода в гидроксиалкиле, в частности, N-гидроксиэтилакрилат, N-гидроксипропилакрилат, N-гидрокси-бутилакрилат, N-гидроксиэтилметакрилат, N-гидроксипропилметакрилат и N-гидроксибутилметакрилат, а также диацетонакриламид, ацетилацетоксиэтилакрилат и ацетилацетоксиэтилметакрилат.
2
2
2
Указанные выше сшивающие мономеры N часто используют в количествах менее 10 мас.%, предпочтительно менее 5 мас.%, соответственно в пересчете на общее количество мономеров N. Однако особенно предпочтительно подобныe сшивающиe мономеры N для получения полимера N не используют вовсе.
1
Предпочтительные полимеры N могут быть получены радикально инициируемой полимеризацией в растворе только мономеров N, причем особенно предпочтительно от 65 до 100 мас.%, еще более предпочтительно от 70 до 90 мас.% акриловой кислоты сополимеризуют с малеиновой кислотой или малеиновым ангидридом, используемыми в количестве, особенно предпочтительно составляющем от 0 до 35 мас.%, еще более предпочтительно от 10 до 30 мас.%
w
Полимер N предпочтительно обладает средневесовой молекулярной массой М в диапазоне от 1000 до 500000 г/моль, предпочтительно от 10000 до 300000 г/моль, особенно предпочтительно от 30000 до 120000 г/моль.
w
w
При синтезе полимера N его средневесовую молекулярную массу М регулируют известными специалистам методами, причем полимер N предпочтительно получают радикально инициируемой полимеризацией в водном растворе в присутствии передающих радикальные цепи соединений, так называемых регуляторов роста радикальных цепей. Средневесовую молекулярную массу М также определяют известными специалистам методами, например, методом гель-проникающей хроматографии.

Хорошо пригодными торговыми марками полимеров N являются, в частности, продукты Sokalan фирмы BASF SE, основанные, например, на акриловой кислоте и/или малеиновой кислоте. Другие пригодныe полимеры описаны в международной заявке WO-A-99/02591.
Хорошо пригодныe сшивающие агенты обладают (средневесовой) молекулярной массой в диапазоне от 30 до 10000 г/моль. Соответствующими примерами являются алканоламины, в частности, триэтаноламин; карбоновые кислоты, в частности, лимонная кислота, винная кислота и бутантетракарбоновая кислота; спирты, в частности, глюкоза, сахароза или другие сахара, глицерин, гликоль, сорбит и триметилолпропан; эпоксиды, в частности, бисфенол-А или бисфенол-F, а также основанные на них смолы; и полиоксиалкиленглицидиловые эфиры или триметилолпропан-триглицидиловые эфиры. В предпочтительном варианте осуществления изобретения молекулярная масса используемого низкомолекулярного сшивающего агента находится в диапазоне от 30 до 4000 г/моль, особенно предпочтительно от 30 до 500 г/моль.
Другими основанными на полимере пригодными связующими являются водныe дисперсии, содержащие один или несколько полимеров, синтезированных из следующих мономеров:
1
a. от 0 до 50 мас.% по меньшей мере одного этиленненасыщенного мономера, содержащего по меньшей мере одну эпоксидную группу и/или по меньшей мере одну гидроксиалкильную группу (мономера(-ов) М),
1
2
b. от 50 до 100 мас.% по меньшей мере одного другого этиленненасыщенного мономера, который отличается от мономера М (мономера(-ов) М).
1
2
Полимер М может быть получен радикально инициируемой эмульсионной полимеризацией соответствующих мономеров М и/или М в водной среде. Полимер М может быть однофазным или многофазным. Полимер М может обладать структурой типа «ядро/оболочка».
Осуществление радикально инициируемой эмульсионной полимеризации этиленненасыщенных мономеров в водной среде неоднократно описано в литературе, а следовательно, хорошо известно специалистам (смотри, например, информацию об эмульсионной полимеризации в Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, том 8, с. 659 и следующие (1987); D.C. Blackley, High Polymer Latices, том 1, с. 35 и следующие (1966); H. Warson, The Applications of Synthetic Resin Emulsions, глава 5, с. 246 и следующие (1972); D. Diederich, Chemie in unserer Zeit 24, сс. 135-142 (1990); Emulsion Polymerisation, издательство Interscience Publishers, Нью-Йорк (1965); в немецкой заявке на патент DE-A 40 03422, а также в Dispersionen synthetischer Hochpolymerer, F. , издательство Springer, Берлин (1969)).
Для осуществления радикально инициируемых водных эмульсионных реакций полимеризации этиленненасыщенные мономеры обычно дисперсно распределяют в виде мономерных капелек в водной среде при совместном использовании диспергирующих добавок и полимеризуют посредством инициатора радикальной полимеризации.
1
1
В качестве мономера(-ов) М используют, например, глицидилакрилат и/или глицидилметакрилат, а также гидроксиалкилакрилаты и гидроксиалкилметакрилаты с 2-10, в частности, c 2-4 атомами углерода в гидроксиалкильных группах, предпочтительно с двумя или тремя атомами углерода в гидроксиалкильных группах, например, 2-гидроксиэтилакрилат, 2-гидрок-сиэтилметакрилат, 3-гидроксипропилакрилат, 3-гидроксипропилметак-рилат, 4-гидроксибутилакрилат и/или 4-гидроксибутилметакрилат. Особенно предпочтительно используют один или более, предпочтительно один или два мономера М, выбранных из группы, включающей 2-гидроксиэтилакрилат, 2-гидроксиэтилметакрилат, глицидилакрилат и глицидилметакрилат.
1
1
1
1
Согласно изобретению в полимеризационный резервуар при необходимости можно загружать частичное или все количество мономеров М. Однако возможен также вариант, в соответствии с которым все количество или при необходимости остающееся остаточное количество мономеров М подают в полимеризационный резервуар во время реакции полимеризации. При этом все или при необходимости остающееся остаточное количество мономеров М можно подавать в полимеризационный резервуар либо периодически в виде одной или нескольких порций, либо непрерывно с постоянным или варьируемым расходом. Дозирование мономеров М особенно предпочтительно осуществляют во время реакции полимеризации непрерывно и с постоянным расходом, в частности, в виде составной части водной мономерной эмульсии.
2
1
2
В качестве мономера(-ов) М обычно используют этиленненасыщенные соединения, способные к радикальной сополимеризации с мономером(-ами) N, например, этилен; винилароматические мономеры, в частности, стирол, α-метилстирол, o-хлорстирол или винилтолуолы; винилгалогениды, в частности, винилхлорид или винилиденхлорид; сложные эфиры винилового спирта и монокарбоновых кислот с 1-18 атомами углерода, в частности, винилацетат, винилпропионат, винил-н-бутират, виниллаурат или винилстеарат; сложные эфиры α,β-моноэтиленненасыщенных монокарбоновых и дикарбоновых кислот предпочтительно с 3-6 атомами углерода, таких как акриловая кислота, метакриловая кислота, малеиновая кислота, фумаровая кислота и итаконовая кислота, и алканолов, в общем случае содержащих 1-12 атомов углерода, предпочтительно 1-8 атомов углерода, в частности, 1-4 атомов углерода, например, сложный метиловый, этиловый, н-бутиловый, изобутиловый, пентиловый, гексиловый, гептиловый, октиловый, нониловый, дециловый или 2-этилгексиловый эфир акриловой кислоты или метакриловой кислоты, сложный диметиловый или ди-н-бутиловый эфир фумаровой или мaлеиновой кислоты; нитрилы α,β-моноэтиленненасыщенных карбоновых кислот, в частности, акрилонитрил, метакрилонитрил, динитрил фумаровой кислоты, динитрил мaлеиновой кислоты, а также сопряженныe диены c 4-8 атомами углерода, в частности, 1,3-бутадиен или изопрен. Указанные мономеры, как правило, образуют совокупность базовых мономеров, доля которой в пересчете на общее количество мономеров М составляет более 50 мас.%, предпочтительно более 80 мас.%, особенно предпочтительно более 90 мас.% Указанные мономеры как правило обладают растворимостью в воде, которая в нормальных условиях (20°С, атмосферное давление) находится в диапазоне от умеренной до низкой.
2
2
2
трет
Мономерами М, которые в указанных выше условиях обладают повышенной растворимостью в воде, являются мономеры, содержащие по меньшей мере одну сульфокислотную группу и/или ее анион, соответственно по меньшей мере одну аминогруппу, амидную группу, уреидогруппу или N-гетероциклическую группу и/или ее аммониевые производные с протонированным или алкилированным атомом азота. В качестве примера следует упомянуть α,β-моноэтиленненасыщенные монокарбоновые и дикарбоновые кислоты с 3-6 атомами углерода и их амиды, например, акриловую кислоту, метакриловую кислоту, малеиновую кислоту, фумаровую кислоту, итаконовую кислоту, акриламид и метакриламид; кроме того, к подобным мономерам относится винилсульфокислота, 2-акриламидо-2-метилпропан-сульфокислота, стиролсульфокислота и их водорастворимыe соли, а также N-винилпирролидон, 2-винилпиридин, 4-винилпиридин, 2-винилимида-зол, 2-(N,N-диметиламино)этилакрилат, 2-(N,N-диметиламино)этилметак-рилат, 2-(N,N-диэтиламино)этилакрилат, 2-(N,N-диэтиламино)этилметак-рилат, 2-(n--бутиламино)этилметакрилат, N-(3-N',N'-диметиламино-пропил)метакриламид, 2-(1-имидазолин-2-онил)этилметакрилат и уреидометакрилат. Указанные водорастворимые мономеры М обычно используют лишь в качестве модифицирующих мономеров в количествах, составляющих менее 10 мас.%, предпочтительно менее 5 мас.%, особенно предпочтительно менее 3 мас.%, соответственно в пересчете на общее количество мономеров М.
2
2
2
2
Мономеры М, которые обычно повышают внутреннюю прочность при пленкообразовании в полимерной матрице, обычно содержат по меньшей мере одну N-метилольную или карбонильную группу, или по меньшей мере две несопряженныe этиленненасыщенные двойные связи. Соответствующими примерами являются мономеры, содержащие два винильных остатка, мономеры, содержащие два винилиденовых остатка, а также мономеры, содержащие два алкенильных остатка. При этом особенно предпочтительными являются сложные диэфиры двухатомных спиртов с α,β-моноэтиленненасыщенными монокарбоновыми кислотами, предпочтительно с акриловой кислотой или метакриловой кислотой. Примерами мономеров указанного выше типа, содержащих две несопряженныe этиленненасыщенные двойные связи, являются алкиленгликольдиакрилаты и алкиленгликольдиметакрилаты, в частности, этиленгликольдиакрилат, 1,2-пропиленгликольдиакрилат, 1,3-пропиленгликольдиакрилат, 1,3-бутилен-гликольдиакрилат, 1,4-бутиленгликольдиакрилат, этиленгликольдиметакрилат, 1,2-пропиленгликольдиметакрилат, 1,3-пропиленгликольдиметак-рилат, 1,3-бутиленгликольдиметакрилат, 1,4-бутиленгликольдиметакрилат, а также дивинилбензол, винилметакрилат, винилакрилат, аллилметакрилат, аллилакрилат, диаллилмалеат, диаллилфумарат, метиленбисакриламид, циклопентадиенилакрилат, триаллилцианурат или триаллилизоцианурат. В этой связи имеют значение также такие соединения, как, например, диацетонакриламид, aцетилацетоксиэтилакрилат и aцетилацеток-сиэтилметакрилат. Указанные выше сшивающие мономеры М часто используют в количествах, составляющих менее 10 мас.%, предпочтительно менее 5 мас.%, особенно предпочтительно менее 3 мас.%, соответственно в пересчете на общее количество мономеров М. Однако подобныe сшивающиe мономеры М часто не используют вовсе.
2
2
2
2
Согласно изобретению в полимеризационный резервуар при необходимости можно загружать частичное или все количество мономеров М. Однако возможен также вариант, в соответствии с которым все количество или при необходимости остающееся остаточное количество мономеров М подают в полимеризационный резервуар во время реакции полимеризации. При этом общее количество или при необходимости остающееся остаточное количество мономеров М можно подавать в полимеризационный резервуар либо периодически в виде одной или нескольких порций, либо непрерывно с неизменным или варьируемым расходом. Особенно предпочтительно дозирование мономеров М осуществляют во время реакции полимеризации непрерывно и с постоянным расходом, в частности, в виде составной части водной мономерной эмульсии.
Для приготовления водной дисперсии компонента (II) часто совместно используют диспергирующие добавки, которые способствуют дисперсному распределению в водной фазе как мономерных капелек, так и полученных радикально инициируемой полимеризацией полимерных частиц, а, следовательно, обеспечивают стабильность полученного водного полимерного состава. В качестве подобных диспергирующих добавок пригодны как защитные коллоиды, обычно используемые для осуществления радикальной водной эмульсионной полимеризации, так и эмульгаторы.
Пригодными защитными коллоидами являются, например, поливиниловые спирты, производные целлюлозы или сополимеры, содержащие мономерные звенья винилпирролидона или акриловой кислоты. Другие пригодные защитные коллоиды подробно описаны в Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, том XIV/1, Makromolekulare Stoffe, сс. 411-420, издательство Georg-Thieme, Штутгарт, 1961.
Очевидно, можно использовать также смеси эмульгаторов и/или защитных коллоидов. В качестве диспергирующих добавок часто используют исключительно те эмульгаторы, относительная молекулярная масса которых в отличие от защитных коллоидов обычно составляет менее 1000. Подобные эмульгаторы могут быть анионными, катионными или неионными соединениями. При использовании смесей поверхностно-активных веществ отдельные компоненты, очевидно, должны обладать совместимостью друг с другом, которую в сомнительных случаях можно проконтролировать, реализуя небольшую серию предварительных экспериментов. В общем случае анионныe эмульгаторы совместимы друг с другом и с неионными эмульгаторами. Это относится также и к катионным эмульгаторам, в то время как анионныe и катионные эмульгаторы в большинстве случаев несовместимы друг с другом.
Обычно используемыми эмульгаторами являются, например, этоксилированные моноалкифенолы, диалкилфенолы и триалкилфенолы (степень этоксилирования от 3 до 50, алкильный остаток с 4-12 атомами углерода), этоксилированные жирные спирты (степень этоксилирования от 3 до 50, алкильный остаток с 8-36 атомами углерода), а также щелочнометаллические и аммониевые соли алкилсульфатов (алкильный остаток с 8-12 атомами углерода), кислых эфиров серной кислоты и этоксилированных алканолов (степень этоксилирования от 3 до 30, алкильный остаток с 12-18 атомами углерода), кислых эфиров серной кислоты и этоксилированных алкилфенолов (степень этоксилирования от 3 до 50, алкильный остаток с 4-12 атомами углерода), алкилсульфокислот (алкильный остаток с 12-18 атомами углерода) и алкиларилсульфокислот (алкильный остаток с 9-18 атомами углерода). Другие пригодныe эмульгаторы приведены в Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, том XIV/1, Makromolekulare Stoffe, сс. 192-208, издательство Georg-Thieme, Штутгарт, 1961.
Для осуществления предлагаемого в изобретении способа предпочтительно используют неионныe и/или анионныe эмульгаторы.
Количество используемой диспергирующей добавки, в частности, эмульгаторов, как правило, составляет от 0,1 до 5 мас.%, предпочтительно от 1 до 3 мас.%, соответственно в пересчете на общее количество смеси мономеров М. В случае использования защитных коллоидов в качестве единственной диспергирующей добавки расход диспергирующей добавки существенно возрастает: обычно используют от 5 до 40 мас.%, предпочтительно от 10 до 30 мас.% диспергирующей добавки, соответственно в пересчете на общее количество смеси мономеров М.
Согласно изобретению в полимеризационный резервуар при необходимости можно загружать частичное или все количество диспергирующей добавки. Однако возможен также вариант, в соответствии с которым все количество диспергирующей добавки или при необходимости остающееся остаточное количество добавляют во время реакции полимеризации. При этом все количество или при необходимости остающееся остаточное количество диспергирующей добавки можно подавать в полимеризационный резервуар периодически в виде одной или нескольких порций или непрерывно с постоянным или варьируемым расходом. Особенно предпочтительно дозирование диспергирующей добавки осуществляют во время реакции полимеризации непрерывно и с постоянным расходом, в частности, в виде составной части водной мономерной эмульсии.
1
1
2
Предпочтительные полимеры М содержат: а) от 0,01 до 50 мас.% по меньшей мере одного этиленненасыщенного мономера, содержащего по меньшей мере одну эпоксидную группу и/или по меньшей мере одну гидроксиалкильную группу (мономера(-ов) М) и b) от 50 до 99,99 мас.% по меньшей мере одного другого этиленненасыщенного мономера, отличающегося от мономеров М (мономера(-ов) М).
Особенно предпочтительными являются полимеры М, которые могут быть получены радикально инициируемой растворной полимеризацией от 10 до 30 мас.%, предпочтительно от 15 до 22 мас.% сложных эфиров на основе акриловой и/или метакриловой кислоты и спиртов с 1-8 атомами углерода (предпочтительно метанола, н-бутанола или 2-этилгексанола), от 40 до 70 мас.%, предпочтительно от 55 до 65 мас.% стирола и от 5 до 50 мас.%, предпочтительно от 20 до 30 мас.% 2-гидроксиэтилакрилата, 2-гидроксиэтилметакрилата, глицидилакрилата и/или глицидилметакрилата, причем суммарное количество указанных компонентов составляет 100 мас.%
1
Другие предпочтительные полимеры М не содержат мономера(-ов) М и могут быть получены радикально инициируемой растворной полимеризацией от 80 до 99 мас.%, предпочтительно от 85 до 95 мас.% сложных эфиров на основе акриловой и/или метакриловой кислоты и спиртов с 1-8 атомами углерода (предпочтительно метанола, н-бутанола или 2-этилгексанола), от 0 до 5 мас.%, предпочтительно от 1 до 3 мас.% уреидометакрилата и от 0,5 до 5 мас.%, предпочтительно от 1 до 4 мас.% α,β-моноэтиленненасыщенных монокарбоновых и дикарбоновых кислот с 3-6 атомами углерода (предпочтительно акриловой кислоты и метакриловой кислоты) и/или амидов этих кислот, причем суммарное количество указанных компонентов составляет 100 мас.%
Другие предпочтительные полимеры М могут быть получены с использованием диспергирующих добавок на основе полиакриловой(-ых) кислоты(-т), описанных в европейской заявке на патент ЕР-А-1240205 или немецкой заявке на патент DE-A-19991049592.

Другие пригодныe водныe дисперсии могут быть выбраны из группы, включающей полиуретаны, галогенированные виниловые полимеры, полимеры на основе виниловых спиртов и/или сложных виниловых эфиров, каучуки, канифоли и углеводородные смолы. Речь при этом идет о коммерчески доступных дисперсиях, например, этиленвинилацетатных дисперсиях Vinnepas фирмы Wacker или канифолях Tacylon фирмы Eastman Chemical Company. Предпочтительными являются водныe дисперсии алифатических и ароматических полиуретанов, гомополимеров и сополимеров винилацетата, терпентинных смол и углеводородных смол.
Компоненты В) и G-2)
Количество компонента В) в пересчете на компонент LCP-1) находится в диапазоне от 0,05 до 3 мас.%, предпочтительно от 0,1 до 1 мас.%, особенно предпочтительно от 0,15 до 0,5 мас.%
Количество компонента G-2) в пересчете на компонент LCP-2) находится в диапазоне от 0 до 3 мас.%, предпочтительно от 0 до 1 мас.%, особенно предпочтительно от 0 до 0,1 мас.%, еще более предпочтительно 0 мас.%
Компоненты В) и G-2) могут быть выбраны из группы, включающей органические изоцианаты по меньшей мере с двумя изоцианатными группами.
В качестве органических изоцианатов по меньшей мере с двумя изоцианатными группами пригодны любые известные специалистам органические изоцианаты или их смеси, предпочтительно используемые для производства древесных материалов или полиуретанов. Подобныe органические изоцианаты, а также их получение и применение описаны, например, в справочнике Becker/Braun, Kunststoff Handbuch, 3-е переработанное издание, том 7 “Polyurethane”, издательство Hanser 1993, сс. 17-21, 76-88 и 665-671.

Предпочтительными органическими изоцианатами являются олигомерные изоцианаты с 2-10, предпочтительно 2-8 мономерными единицами и в среднем по меньшей мере одной изоцианатной группой на мономерную единицу, или их смеси. Изоцианаты могут быть алифатическими, циклоалифатическими или ароматическими. Особенно предпочтительным органическим изоцианатом является дифенилметандиизоцианат (МДИ), олигомерный органический изоцианат (полимерный МДИ) или смеси МДИ с полимерным МДИ. Подобные органические изоцианаты могут быть получены конденсацией формальдегида с анилином и фосгенированием образующихся при конденсации изомеров и олигомеров (смотри, например, справочник Becker/Braun, Kunststoff Handbuch, 3-е переработанное издание, том 7 “Polyurethane”, издательство Hanser, 1993, с последнего абзаца на с. 18 по второй абзац на с. 19, а также пятый абзац на с. 76). Еще более предпочтительными являются продукты серии LUPRANAT фирмы BASF SE, в частности, LUPRANAT M 20 FB.
Органическим изоцианатом может быть также форполимер с изоцианатными концевыми группами, являющийся продуктом взаимодействия изоцианата, например, полимерного МДИ, с одним или несколькими полиолами и/или полиаминами.
Пригодные полиолы могут выбраны из группы, включающей этиленгликоль, диэтиленгликоль, пропиленгликоль, дипропиленгликоль, бутандиол, глицерин, триметилолпропан, триэтаноламин, пентаэритрит, сорбит и их смеси. Другими пригодными полиолами являются биополиолы, например, полиолы из соевого, рапсового, касторового или подсолнечного масла. Пригодными являются также простые полиэфирполиолы, которые могут быть получены полимеризацией циклических оксидов, например, этиленоксида, пропиленоксида, бутиленоксида или тетрагидрофурана, в присутствии полифункциональных инициаторов. Пригодныe инициаторы содержат активные атомы водорода и могут быть выбраны из группы, включающей воду, бутандиол, этиленгликоль, пропиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, дипропиленгликоль, этаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин, толуолдиамин, диэтилтолуолдиамин, фенилдиамин, дифенилметандиамин, этилендиамин, циклогександиамин, циклогександиметанол, резорцин, бисфенол-А, глицерин, триметилолпропан, 1,2,6-гексантриол, пентаэритрит и их смеси. К другим пригодным простым полиэфирполиолам относятся диолы и триолы, например, полиоксипропилендиолы, полиоксипропилентриолы, поли(оксиэтиленоксипропилен)диолы и поли(оксиэтиленоксипропилен)триолы, которые получают посредством одновременно или последовательно реализуемых реакций присоединения этиленоксида или пропиленоксида с бифункциональными или трехфункциональными инициаторами. Пригодными являются также сложные полиэфирполиолы, например, содержащие концевые гидроксильные группы продукты реакции указанных выше полиолов с поликарбоновыми кислотами или производными поликарбоновых кислот, например, их ангидридами, в частности, с дикарбоновыми кислотами или производными дикарбоновых кислот, например, янтарной кислотой, сложным диметиловым эфиром янтарной кислоты, глутаровой кислотой, сложным диметиловым эфиром глутаровой кислоты, адипиновой кислотой, сложным диметиловым эфиром адипиновой кислоты, себациновой кислотой, фталевым ангидридом, ангидридом тетрахлорфталевой кислоты, диметилтерефталатом или их смесями.
Можно использовать полиамины, выбранные из группы, включающей этилендиамин, толуолдиамин, диаминодифенилметан, полиметиленполифенилполиамины, аминоспирты и их смеси. Примерами аминоспиртов являются этаноламин и диэтаноламин.
Органические изоцианаты можно использовать также в виде водной эмульсии. Предпочтительному использованию подлежат безводныe органические изоцианаты.
Относящиеся к органическим изоцианатам данные в массовых процентах приводятся в пересчете на сам изоцианатный компонент, то есть, например, без учета воды в качестве эмульгатора.
Компоненты A) и F)
Количество компонента А) в пересчете на компонент LCP-1), как правило, составляет от 0,005 до 0,5 мас.%, предпочтительно от 0,008 до 0,2 мас.%, особенно предпочтительно от 0,01 до 0,1 мас.%
Количество компонента F) в пересчете на компонент LCP-2), как правило, составляет от 0 до 0,3 мас.%, предпочтительно от 0 до 0,1 мас.%, особенно предпочтительно от 0 до 0,05 мас.%, еще более предпочтительно 0 мас.%
Компоненты A) и F) соответственно независимо друг от друга выбраны из группы, включающей органические карбоновые кислоты, ангидриды карбоновых кислот, хлорангидриды карбоновых кислот и их смеси, предпочтительно из группы, включающей органические карбоновые кислоты и ангидриды карбоновых кислот, особенно предпочтительно из группы, включающей органические ангидриды карбоновых кислот.
Молекулярная масса пригодных органических карбоновых кислот, ангидридов карбоновых кислот и хлорангидридов карбоновых кислот составляет менее 2000 г/моль, предпочтительно менее 1000 г/моль, особенно предпочтительно менее 500 г/моль.
Пригодными органическими хлорангидридами карбоновых кислот являются хлорангидриды карбоновых кислот c 2-20 атомами углерода, например ацетилхлорид и хлорангидрид фталевой кислоты, предпочтительно хлорангидриды карбоновых кислот c 2-15 атомами углерода, еще более предпочтительно хлорангидриды карбоновых кислот c 2-8 атомами углерода.
Пригодными органическими ангидридами карбоновых кислот являются ангидриды карбоновых кислот c 2-50 атомами углерода, например уксусный ангидрид, ангидрид янтарной кислоты, фталевый ангидрид, ангидрид глутаровой кислоты, ангидрид полималеиновой кислоты, ангидрид перилентетракарбоновой кислоты, ангидрид итаконовой кислоты и малеиновый ангидрид, предпочтительно ангидриды карбоновых кислот с 4-15 атомами углерода, например, ангидрид янтарной кислоты, фталевый ангидрид и малеиновый ангидрид, особенно предпочтительно ангидриды карбоновых кислот с 4-8 атомами углерода, например, ангидрид янтарной кислоты, ангидрид итаконовой кислоты и малеиновый ангидрид, еще более предпочтительно малеиновый ангидрид.
Пригодными органическими карбоновыми кислотами являются карбоновые кислоты с 1-15 атомами углерода, например муравьиная кислота, уксусная кислота, малеиновая кислота, фумаровая кислота, янтарная кислота, итаконовая кислота, бензойная кислота, фталевая кислота и себациновая кислота. Предпочтительными органическими карбоновыми кислотами являются малеиновая кислота, фумаровая кислота, янтарная кислота и уксусная кислота.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения прежде чем реализовать контакт компонентов А) и В) с компонентом LCP-1), частичное или все количество компонента А), предпочтительно все количество компонента А), смешивают с компонентом В), или соответственно с частичным количеством компонента В), получая смесь АВ).
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения прежде чем реализовать контакт компонентов А), В) и Е) с компонентом LCP-1), частичное или все количество компонента А), предпочтительно все количество компонента А), смешивают с компонентом В), или соответственно с частичным количеством компонента В), и с компонентом Е), соответственно с частичным количеством компонента Е), получая смесь АВЕ).
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения для приготовления смеси АВ), соответственно АВЕ), в качестве компонента А) предпочтительно используют карбоновые кислоты или ангидриды карбоновых кислот, особенно предпочтительно ангидриды карбоновых кислот. В случае использования карбоновых кислот промежуток времени между приготовлением смеси АВ), соответственно АВЕ), и ее добавлением к частицам лигноцеллюлозы LCP-1), как правило, составляет менее 5 минут, предпочтительно менее 1 минуты, особенно предпочтительно менее 10 секунд.
Смеси АВ), соответственно АВЕ), предпочтительно содержат:
i) от 50 до 99 мас.%, предпочтительно от 70 до 97 мас.%, особенно предпочтительно от 80 до 95 мас.%, в частности, от 85 до 92 мас.% компонента А),
ii) от 1 до 50 мас.%, предпочтительно от 3 до 30 мас.%, особенно предпочтительно от 5 до 20 мас.%, в частности, от 8 до 15 мас.% компонента В) и
iii) от 0 до 49 мас.%, предпочтительно от 0 до 10 мас.%, особенно предпочтительно от 0 до 5 мас.% компонента Е),
причем компонент Е) предпочтительно выбирают из группы, включающей инертные разбавители, поверхностно-активные вещества и триалкилфосфаты.
Еще более предпочтительно смесь АВ), соответственно АВЕ), используют в виде преимущественно безводной смеси. Под преимущественно безводной смесью в данном случае имеется в виду смесь, которая содержит от 0 до 1 мас.%, предпочтительно от 0 до 0,1 мас.%, особенно предпочтительно от 0 до 0,01 мас.%, еще более предпочтительно от 0 до 0,001 мас.%, в частности, 0 мас.% воды.
В других еще более предпочтительных вариантах осуществления изобретения смесь АВ), соответственно АВЕ), находится в виде раствора.
Приготовление смеси АВ), соответственно АВЕ), посредством смешивания ее компонентов при необходимости можно осуществлять незадолго до добавления к частицам лигноцеллюлозы LCP-1) (в случае если добавление к частицам лигноцеллюлозы осуществляют отдельно от компонента С)), соответственно перед добавлением к компоненту С) (в случае если добавление к частицам лигноцеллюлозы осуществляют в виде смеси). При этом промежуток времени между приготовлением смеси и ее добавлением составляет 3 часа или менее. Указанный промежуток времени может быть также очень небольшим, составляя всего несколько минут, например, 5 минут или менее. При этом смешивание можно осуществлять посредством подачи компонентов из отдельных емкостей в смеситель, например, смесительный резервуар или статический смеситель, и реализуемого в нем смешивания.
В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения массовое содержание компонента А) в используемой смеси АВ), соответственно АВЕ), можно устанавливать посредством смешивания друг с другом нескольких, предпочтительно двух смесей АВ) и/или АВЕ), которые отличаются друг от друга массовым содержанием компонента А). Данный вариант является предпочтительным прежде всего при осуществлении способа в непрерывном режиме, поскольку в случае изменения температуры Т технологического процесса предоставляется возможность посредством изменения соотношения компонентов смесей просто и быстро привести в надлежащее соответствие параметр «a» [количество кислотных эквивалентов компонента А) по отношению к массе компонента С)].
В другом, особенно предпочтительном, варианте осуществления изобретения массовое содержание компонента А) в используемой смеси АВ), соответственно АВЕ), можно устанавливать посредством смешивания смеси АВ), соответственно АВЕ), с частичным количеством компонента В). Данный вариант также является предпочтительным прежде всего при осуществлении способа в непрерывном режиме, поскольку при этом в случае изменения температуры Т технологического процесса также предоставляется возможность посредством изменения соотношения компонентов смесей просто и быстро привести в надлежащее соответствие параметр «a».
Компоненты D) и Н)
В качестве компонентов D) и Н) используют соли аммония. Подобные отвердители обеспечивают латентное отверждение аминопластов (смотри M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, издательство Springer, 2002, сс. 265-269), в связи с чем их называют также латентными отвердителями. Определение отвердителя «латентный» в данном случае означает, что реакция отверждения начинается не непосредственно после смешивания аминопласта с подобным отвердителем, а с запаздыванием, соответственно после активирования отвердителя, например, при воздействии температуры. Замедленное отверждение позволяет пролонгировать пригодность смеси аминопласта с отвердителем для переработки. Использование латентных отвердителей может быть предпочтительным также для смеси частиц лигноцеллюлозы с аминопластом, отвердителем и другими компонентами, поскольку в этом случае уменьшается тенденция аминопласта к преждевременному отверждению, то есть к отверждению, предшествующему реализации стадии (IV). Предпочтительными латентными отвердителями являются хлорид аммония, бромид аммония, йодид аммония, сульфат аммония, сульфит аммоний, метансульфонат аммония, фосфат аммония, нитрат аммония или их смеси, предпочтительно сульфат аммония, нитрат аммония, хлорид аммония или их смеси, особенно предпочтительно сульфат аммония, нитрат аммония или их смеси.
Помимо солей аммония компоненты D) и Н) могут содержать также незначительные количества неорганических кислот или кислых солей неорганических кислот, например, серной кислоты, азотной кислоты, хлорида алюминия или сульфата алюминия. В случае использования подобной смеси массовое отношение неорганической кислоты и/или кислой соли неорганической кислоты составляет менее 10:90, предпочтительно менее 5:95, причем абсолютное количество неорганической кислоты и/или кислой соли неорганической кислоты в пересчете на сухой вес компонента LCP-1), соответственно LCP-2), составляет максимум 0,1 мас.%, предпочтительно максимум 0,02 мас.%
В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения используют только соли аммония без добавления неорганических кислот и солей неорганических кислот.
Количество компонента D) в пересчете на общий сухой вес компонента LCP-1) находится в диапазоне от 0 до 2 мас.%, особенно предпочтительно от 0,05 до 1,0 мас.%, еще более предпочтительно от 0,1 до 0,5 мас.%
Количество компонента H) в пересчете на общий сухой вес компонента LCP-2) находится в диапазоне от 0 до 2 мас.%, особенно предпочтительно от 0 до 0,5 мас.%, еще более предпочтительно от 0 до 0,2 мас.%
В случае отсутствия аминопласта в компоненте G-1) количество компонента H) предпочтительно составляет 0 мас.%
Компонент Е) и I)
Компоненты Е) и I) могут быть выбраны из группы, включающей поверхностно-активные вещества и/или триалкилфосфаты, и/или из группы, включающей другие известные специалистам добавки, например, средства гидрофобизации, в частности, парафиновые эмульсии, средства защиты от поражения грибком, улавливающие формальдегид реагенты (например, карбамид или полиамины), огнезащитные средства, растворители (например, спирты, гликоли и глицерин), металлы, углерод, пигменты, красители, соли щелочных или щелочно-земельных металлов, выбранные из группы, включающей сульфаты, нитраты, фосфаты и галогениды, или отвердители для фенольных смол (если компонент G-1) содержит фенольную смолу), а также их смеси. Независимо друг от друга можно использовать одинаковыe или разныe добавки, количества которых в пересчете на общее содержание сухого вещества в частицах лигноцеллюлозы LCP-1), соответственно LCP-2), составляет от 0 до 5 мас.%, предпочтительно от 0,5 до 4 мас.%, особенно предпочтительно от 1 до 3 мас.%
Пригодными ПАВ являются анионныe, катионные, неионныe или амфотерныe поверхностно-активные вещества и их смеси. Особенно предпочтительными являются неионныe или амфотерныe поверхностно-активные вещества и их смеси, особенно предпочтительно неионныe поверхностно-активные вещества.
Примеры поверхностно-активных веществ приводятся в McCutcheon's, том 1: Emulsifiers & Detergents, McCutcheon's Directories, Glen Rock, США, 2008 (International Ed. or North American Ed.).
Пригодными анионными поверхностно-активными веществами являются соли щелочных металлов, соли щелочно-земельных металлов или соли аммония в виде соответствующих сульфонатов, сульфатов, фосфатов, карбоксилатов или их смесей. Примерами пригодных сульфонатов являются алкиларилсульфонаты, дифенилсульфонaты, α-олефинсульфонаты, лигносульфонаты, сульфонаты жирных кислот и масел, сульфонаты этоксилированных алкилфенолов, сульфонаты алкоксилированных арилфенолов, продукты конденсации нафталинсульфонатов, додецилбензолсульфонаты, тридецилбензолсульфонаты, нафталинсульфонаты, силилнафталинсульфонаты или сульфосукцинаты. Примерами пригодных сульфатов являются сульфаты жирных кислот и масел, этоксилированные алкилфенолсульфаты, сульфаты спиртов, сульфаты этоксилированных спиртов или эфирсульфаты жирных кислот.
Пригодными неионными поверхностно-активными веществами являются алкоксилаты, N-замещенные амиды жирных кислот, аминоксиды, сложные эфиры, поверхностно-активные вещества на основе сахаров, полимерные поверхностно-активные вещества, блоксополимеры и их смеси. Примерами алкоксилатов являются алкоксилированные посредством 1-50 эквивалентов алкиленоксида соединения, например, спирты, алкилфенолы, амины, амиды, арилфенолы, жирные кислоты или сложные эфиры жирных кислот. Для алкоксилирования можно использовать этиленоксид и/или пропиленоксид, предпочтительно этиленоксид. Примерами N-замещенных амидов жирных кислот являются глюкамиды или алканоламиды жирных кислот. Примерами сложных эфиров являются сложные эфиры жирных кислот, сложные эфиры глицерина или моноглицериды. Примерами поверхностно-активных веществ на основе сахаров являются сорбиты, этоксилированные сорбиты, сложные эфиры сахарозы, сложные эфиры глюкозы или алкилполиглюкозиды. Примерами полимерных поверхностно-активных веществ являются гомополимеры или сополимеры винилпирролидона, винилового спирта или винилацетата. Пригодными блоксополимерами являются блоксополимеры типа A-B или A-B-A, содержащие полиэтиленоксидные и полипропиленоксидные блоки, или блоксополимеры типа A-B-C, содержащие алканол и полиэтиленоксидные и полипропиленоксидные блоки. Предпочтительными являются полигликолевые эфиры жирных спиртов.
Пригодными катионными поверхностно-активными веществами являются четвертичныe ПАВ, например, четвертичныe аммониевые соединения с одной или двумя гидрофобными группами или аммониевые соли длинноцепочечных первичных аминов.
Пригодными амфотерными поверхностно-активными веществами являются алкилбетаины и имидазолины.
Особенно предпочтительными поверхностно-активными веществами являются полигликолевые эфиры жирных спиртов, сульфаты жирных спиртов, сульфированные полигликолевые эфиры жирных спиртов, сульфоэфиры жирных спиртов, сульфированные сложные метиловые эфиры жирных кислот, поверхностно-активные вещества на основе сахаров (например, алкилгликозиды), алкилбензолсульфонаты, алкансульфонаты, сульфированные сложные метиловые эфиры жирных кислот, четвертичныe соли аммония (например, бромид цетилтриметиламмония) и мыла.
3
4
Пригодными триалкилфосфатами являются соединения формулы RPO, в которой каждый из трех остатков R независимо друг от друга может означать алкильную группу с 1, 2, 3, 4, 5 или 6 атомами углерода. Остатки R могут содержать одинаковое или разное количество атомов углерода, предпочтительно одинаковое количество атомов углерода. При одинаковом количестве атомов углерода речь может идти либо об одинаковых группах, либо об изомерных группах, предпочтительно об одинаковых группах.
В качестве триалкилфосфатов можно использовать, например, триметилфосфат, триэтилфосфат, трипропилфосфат, трибутилфосфат, трипентилфосфат, тригексилфосфат или их смеси, предпочтительно триметилфосфат, триэтилфосфат, трипропилфосфат или их смеси, особенно предпочтительно триэтилфосфат.
В качестве отвердителей для фенопластов можно использовать, например, карбонаты или гидроксиды, в частности, карбонат калия или гидроксид натрия. Кроме того, пригодным является гексаметилентетрамин. Другие примеры отвердителей для фенопластов приводятся в M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, издательство Springer 2002, сс. 341-352.
Другие пригодными добавками могут являться, например, инертныe разбавители для изоцианатных компонентов В) и G-2). В качестве инертных разбавителей пригодны инертныe жидкости, например, ароматическиe соединения, в частности, толуол, бензол, ксилолы, нафталины и хлорбензол, органическиe растворители, в частности, ацетон, простые эфиры, этилацетат, тетрагидрофуран, сложные эфиры угольной кислоты (например, диметилкарбонат, диэтилкарбонат, дифенилкарбонат, пропиленкарбонат, этиленкарбонат), алканы и алкены (например, пентен, гексан, циклогексан, гептан), парафиновое масло, воска, силиконовые масла, причем предпочтительными являются сложные эфиры угольной кислоты, парафиновое масло или силиконовое масло, особенно предпочтительными сложные эфиры угольной кислоты или парафиновое масло.
Применение
Предлагаемым в изобретении способом можно изготавливать однослойные и многослойныe лигноцеллюлозные материалы различного типа, причем особенно предпочтительным является изготовление однослойных и многослойных древесно-стружечных плит, древесно-волокнистых плит и ориентированных древесно-стружечных плит, еще более предпочтительно однослойных древесно-стружечных плит, однослойных древесно-волокнистых плит и многослойных древесно-стружечных плит, прежде всего многослойных древесно-стружечных плит.
Общая толщина изготавливаемых согласно изобретению многослойных лигноцеллюлозных материалов, варьируемая в зависимости от их назначения, как правило, находится в диапазоне от 0,5 до 100 мм, предпочтительно от 10 до 40 мм, в частности, от 15 до 20 мм.
3
3
Средняя общая плотность изготавливаемых согласно изобретению однослойных и многослойных лигноцеллюлозных материалов, как правило, находится в диапазоне от 100 до 1000 кг/м, предпочтительно от 400 до 850 кг/м.
3
3
3
Средняя общая плотность изготавливаемых согласно изобретению многослойных древесно-стружечных плит, как правило, составляет от 400 до 750 кг/м, особенно предпочтительно от 425 до 650 кг/м, в частности, от 450 до 600 кг/м. Плотность плит определяют согласно европейскому стандарту EN 1058 спустя 24 часа после их изготовления.
Изготавливаемые предлагаемым в изобретении способом лигноцеллюлозные материалы, в частности, однослойные и многослойныe древесно-стружечные плиты и однослойныe древесно-волокнистые плиты, используют прежде всего в строительстве, для внутренней отделки, при оформлении торговых помещений и изготовлении выставочных стендов, в качестве материалов для изготовления мебели, а также в качестве упаковочного материала.
Предпочтительным назначением изготавливаемых предлагаемым в изобретении способом лигноцеллюлозных материалов является их использование в качестве внутренних слоев панелей типа «сэндвич». При этом наружные слои подобных панелей могут быть выполнены из других материалов, например, металла (в частности, алюминия или нержавеющей стали), тонких плит на основе древесных материалов (в частности, древесно-стружечных или древесно-волокнистых плит, предпочтительно древесно-волокнистых плит с высокой степенью уплотнения) или многослойных материалов (например, ламинатов высокого давления).
В случае других предпочтительных сфер применения изготавливаемых предлагаемым в изобретении способом лигноцеллюлозных материалов их с одной или нескольких сторон снабжают покрытием, например, мебельными пленками, меламиновыми пленками, шпоном, пластиковым кантом или лаковым покрытием.
В строительстве, при внутренней отделке, оформлении торговых помещений и сооружении выставочных стендов изготовленные согласно изобретению лигноцеллюлозные материалы, выполненные из них и снабженные покрытием лигноцеллюлозные материалы или выполненные из них панели типа «сэндвич» используют, например, в качестве облицовки крыш и стен, заполняющих панелей, опалубки, полов, внутренних слоев дверей, а также в качестве перегородок или полочных стеллажей.
В мебельной промышленности изготавливаемые предлагаемым в изобретении способом лигноцеллюлозные материалы, выполненные из них и снабженные покрытием лигноцеллюлозные материалы или выполненные из них панели типа «сэндвич» используют, например, в качестве опорного материала для секционной мебели, а также в качестве полок, дверного материала, столешниц, фронтальных элементов кухонной мебели, деталей столов, стульев и мягкой мебели.