CN109715733A - 生产木质纤维素材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生产单层或多层木质纤维素材料的新颖和改进的分批或连续,优选连续方法,其包括如下工艺步骤:(Ia)制造混合物M1和(Ib)任选至少一种混合物M2,(II)铺散混合物M1和任选混合物M2以产生毡料,(III)任选预压实所述铺散的毡料和(IV)热压,其中混合物M1包含木质纤维素粒子(组分LCP‑1)和另外的a)0.005重量%至0.5重量%的有机羧酸、羧酸酐、羰基氯或其混合物(组分A)b)0.05重量%至3重量%的具有至少两个异氰酸酯基团的有机异氰酸酯(组分B)和c)5重量%至15重量%的选自氨基树脂的粘合剂(组分C)d)0重量%至2重量%的硬化剂(组分D)和e)0重量%至5重量%的添加剂(组分E),混合物M2包含木质纤维素粒子(组分LCP‑2)和另外的f)0重量%至0.3重量%的有机羧酸、羧酸酐、羰基氯或其混合物(组分F),g)1重量%至30重量%的选自氨基塑料树脂、酚醛塑料树脂、蛋白质基粘合剂和其它聚合物基粘合剂或其混合物的粘合剂(组分G‑1)和0重量%至3重量%的具有至少两个异氰酸酯基团的有机异氰酸酯(组分G‑2),h)0重量%至2重量%的硬化剂(组分H)和i)0重量%至5重量%的添加剂(组分I),前提是满足下列条件:amin<a<amax,amin=[(‑1/6000·T)+(65/6000)],优选amin=[(‑1/4500·T)+(65/4500)],更优选amin=[(‑1/3500·T]+(65/3500)],amax=[(‑1/2000·T)+(75/2000)],优选amax=[(‑1/2500·T)+(75/2500)],更优选amax=[(‑1/3000·T)+(75/3000)],其中T是在工艺步骤(Ia)后的以℃计的混合物M1的温度并且在10至65℃,优选12至62℃,特别优选15至60℃之间,且a是以mol/100g计的相对于组分C)的质量的组分A)中的酸当量的量。

Description

生产木质纤维素材料的方法
本发明涉及一种生产单层或多层木质纤维素材料的方法,其中根据混合物的温度遵循特定条件。
EP-B-1 852 231公开了一种由含木质纤维素的材料的粉碎产品和胶粘剂生产木基材料的方法,其中在热压之前将选自马来酸酐、富马酸、丙烯酸、聚丙烯酸酯、丙烯酸同系物及其混合物的至少一种组分C的添加剂添加到该粉碎产品中。在此有可能在精磨机下游将组分C添加到纤维中,例如与胶粘剂的鼓入一起。所提到的胶粘剂包括氨基树脂如脲-甲醛树脂(UF树脂)、基于异氰酸酯(PMDI)的胶粘剂或其混合物。
WO-A-2015/000913公开了一种生产木质纤维素材料的方法,其中用粘合剂和硬化剂胶粘木粒,优选在使用粘合剂前不久加入硬化剂。所提到的粘合剂包括氨基树脂、具有至少两个异氰酸酯基团的有机异氰酸酯(如PMDI)或其混合物,所提到的硬化剂是本领域技术人员已知的所有硬化剂或其混合物,尤其是羧酸、磺酸、磷酸、多磷酸或其盐,如卤化物。
这些方法在其生产方法方面仍有待改进。
因此本发明的一个目的是补救上述缺点。
因此,已经发现一种生产单层或多层木质纤维素材料的新颖和改进的分批或连续,优选连续方法,其包括如下工艺步骤:
(Ia)制造混合物M1和
(Ib)任选一种或多种混合物M2,
(II)铺散混合物M1和任意混合物M2以产生毡料,
(III)任选预压实所述铺散的毡料和
(IV)热压,
其中混合物M1包含,优选由下列成分构成:木质纤维素粒子(组分LCP-1)和另外的
a)0.005重量%至0.5重量%的有机羧酸、羧酸酐、羰基氯或其混合物(组分A)
b)0.05重量%至3重量%的具有至少两个异氰酸酯基团的有机异氰酸酯(组分B)和
c)5重量%至15重量%的选自氨基树脂的粘合剂(组分C)
d)0重量%至2重量%的硬化剂(组分D)和
e)0重量%至5重量%的添加剂(组分E),
混合物M2包含,优选由下列成分构成:木质纤维素粒子(组分LCP-2)和另外的
f)0重量%至0.3重量%的有机羧酸、羧酸酐、羰基氯或其混合物(组分F),
g)1重量%至30重量%的选自氨基树脂、酚醛树脂、蛋白质基粘合剂和其它聚合物基粘合剂或其混合物的粘合剂(组分G-1)和0重量%至3重量%的具有至少两个异氰酸酯基团的有机异氰酸酯(组分G-2),
h)0重量%至2重量%的硬化剂(组分H)和
i)0重量%至5重量%的添加剂(组分I),
前提是满足下列条件:
amin<a<amax
amin=[(-1/6000·T)+(65/6000)],优选amin=[(-1/4500·T)+(65/4500)],更优选amin=[(-1/3500·T)+(65/3500)]
amax=[(-1/2000·T)+(75/2000)],优选amax=[(-1/2500·T)+(75/2500)],更优选amax=[(-1/3000·T)+(75/3000)],
其中
T是在工艺步骤(Ia)后的以℃计的混合物M1的温度并且在10至65℃,优选12至62℃,更优选15至60℃之间,且
a是以mol/100g计的相对于组分C)的质量的组分A)中的酸当量的量。
在本发明中组分A)的酸当量的量在羧酸的情况下是以mol计的羧酸基团的量,在羰基氯的情况下是以mol计的羰基氯基团的量。在羧酸酐的情况下,将以mol计的羧酸酐基团的量乘以2以获得以mol计的酸当量的量。如果例如使用乙酸作为组分A),组分A)的酸当量的量是每x mol乙酸x mol。如果例如使用马来酸酐作为组分A),组分A)的酸当量的量是每x mol马来酸酐2x mol。
相对于组分C)的质量的组分A)的酸当量的量被理解为是指每100克组分C)的酸当量的量,其中100克涉及组分C)的氨基树脂的固含量。
在工艺步骤(Ia)后的混合物M1的温度T是在已将所有组分A)至E)与LCP-1混合后1至120秒,优选1至60秒,更优选1至20秒,最优选10秒建立的温度。可以借助接触温度计或借助非接触式测量温度计,优选借助非接触式测量温度计测量温度T。合适的测量仪器是例如辐射温度计,例如来自Heitronix Infrarot Messtechnik GmbH的KTX系列的辐射温度计。也可在该方法中的稍早或稍后时刻测量温度并且这可用于通过虑及例如混合物M1的冷却特性或加入的组分的温度来推断温度T。
为了举例说明本发明,下面描述一些实例:如果例如制备在50℃的温度T的混合物M1并为此使用1000克LCP-1)和100克组分C),例如,amin=[(-1/3500·50)+(65/3500)]=0.00429意味着每100克组分C)使用多于0.00429摩尔的酸当量。如果例如在此使用乙酸(摩尔质量=60.1g/mol)作为组分A),这意味着,对于每100克组分C),使用多于0.00429mol·60.1g/mol/1=0.258克乙酸。如果使用马来酸酐(摩尔质量=98.1g/mol)而非乙酸,发现在相同amin(=0.00429)下,对于每100克组分C),使用多于0.00429mol·98.1g/mol/2=0.210克马来酸酐。
组分A)至E)和F)至I)的重量百分比的数值是基于木质纤维素粒子(组分LCP-1或组分LCP-2)的干重量计各组分的重量百分比。木质纤维素粒子的干重量在此始终设为100重量%。组分A)至E)和F)至I)的重量百分比合计为100重量%。木质纤维素粒子的干重量是木质纤维素粒子的重量减去其中存在的水。其也被称为德国术语atro(绝干)重量。如果组分A)至E)和F)至I)包含水,它们因此例如以水溶液或乳液的形式使用,在这种情况下水不计入重量数值。如果例如每100千克木质纤维素粒子(干重量)使用5千克30%硝酸铵溶液作为组分D),结果是1.5重量%的硝酸铵。在氨基树脂(组分C或G-1)的情况下和在酚醛树脂(组分G-1)的情况下,该重量基于固含量。通过将1克树脂称入称重皿、在干燥柜中在120℃+/-2℃下将其干燥2小时和在干燥器中平衡至室温后将残留物称重来测定氨基树脂或酚醛树脂的固含量(Zeppenfeld,Grunwald,Klebstoffe in der Holz–und [Adhesives in the Wood and Furniture Industries],DRW Verlag,第2版,2005,第286页)。
此外,所有层包含水,其不计入重量数值。
水可源自木质纤维素粒子LCP-1)或LCP-2)中存在的残留水分、源自粘合剂B)、C)或G-1)、G-2)(例如当含异氰酸酯的粘合剂为水乳状液形式时或当使用水性氨基树脂时)、源自另外加入的水(例如用于稀释粘合剂或用于润湿外层)、源自添加剂E)或I)(例如水性石蜡乳液)或源自硬化剂D)或H)(例如铵盐水溶液)。基于100重量%总干重量计,各层的水含量可为最多20重量%,即0重量%至20重量%,优选2重量%至15重量%,更优选4重量%至10重量%。优选地,外层OL-A和OL-C中的水含量大于芯层B中。
多层木质纤维素材料的结构依循下列模式:
(A)外层(OL-A),上外层,
(B)芯层(芯层B)和
(C)外层(OL-C),下外层,
其中外层OL-A和OL-C可以各自由一个或多个,即1至5,优选1至3,更优选1至2个层形成,最优选是具有相同或不同组成的一个层,且外层OL-A和OL-C的组成相同或不同,优选相同。
单层木质纤维素材料由相当于芯层(芯层B)的仅一个层构成,并且没有任意外层OL-A和OL-C。
优选的是多层,非常特别优选的是三层木质纤维素材料,即由芯层和一个上外层和一个下外层形成的那些。
除外层外,多层木质纤维素材料还可包含附加的外“保护层”,优选两个附加外层,即毗邻外层OL-A(在一层的情况下)或上外层OL-A的最上方(在多个层的情况下)的上保护层,和毗邻外层OL-C(在一层的情况下)或下外层OL-C的最下方(在多个层的情况下)的下保护层,它们具有任意所需组成。
这些保护层比外层薄得多。保护层和外层之间的质量比小于10:90,优选小于5:95。最优选不存在保护层。
单层木质纤维素材料可包含除芯层B外的外保护层,优选两个附加外层,即毗邻芯层B的上保护层和下保护层,它们具有任意所需组成。保护层和芯层B之间的质量比小于5:95,优选小于2:98。最优选不存在保护层。
合适的单层或多层木质纤维素材料是例如梁或板形式的产品,如由木质纤维素粒子制成的梁或板,优选板形式的产品,如由木质纤维素粒子制成的板。
用于生产木质纤维素材料的本发明的方法包括如下工艺步骤:
(Ia)制造木质纤维素粒子(组分LCP-1)与单层木质纤维素材料或多层木质纤维素材料的芯层的组分的混合物,
(Ib)任选制造木质纤维素粒子(组分LCP-2)与多层木质纤维素材料的外层的组分的混合物,
(II)铺散在工艺步骤(Ia)和任选(Ib)中制成的混合物以产生毡料,
(III)任选预压实所述铺散的毡料和
(IV)热压所述任选预压实的毡料。
也可为0重量%的组分仅任选存在于木质纤维素材料或其中所述的混合物中。
本发明的方法可如下进行:
工艺步骤(Ia)和(Ib)–用于各层的混合物的制造:
在分开的混合操作中混合组分LCP-1)、A)、B)、C)、D)和E)(芯层的组合物)和任选混合组分LCP-2)、F)、G-1)、G-2)、H)和I)(外层的组合物),通常通过最先装载各自情况中的木质纤维素粒子[组分LCP-1)或视情况而定,组分LCP-2)]和以任意所需顺序加入其余组分A)、B)、C)、D)和E),或视情况而定,F)、G-1)、G-2)、H)和I)。
也有可能使用独立组分A)、B)、C)、D)和E)的混合物,即例如混合组分D)和E),然后将这两种组分一起混入木质纤维素粒子LCP-1)。可将组分A)、B)、C)、D)和E)分成份,并可将这些份单独在不同时间或在混合物中混入木质纤维素粒子LCP-1)。如果分成份的组分由两种或更多种不同物质构成,各份可具有不同组成。在多层木基材料的情况下对于外层中的组分F)、G-1)、G-2)、H)和I)也类似地存在这些选项。
在一个优选实施方案中,对于外层仅制造一种混合物并对两个外层(OL-A和OL-C)根据它们的重量比分割这种混合物。
组分LCP-1)和LCP-2)也有可能由不同类型的木材和/或粒度的混合物构成。在一个优选实施方案中,在多层木基材料的情况下,组分LCP-1)的平均粒度大于组分LCP-2)。
工艺步骤(Ia)–混合物M1的制造
组分C)(已任选在单独步骤中与选自组分B)、D)和E)中的一种或多种组分混合),和组分A)或组分A)与组分B)的混合物[混合物AB)]或组分A)与组分B)和组分E)的混合物[混合物ABE)]可以
(1)彼此分开或
(2)作为混合物,
优选作为混合物添加到木质纤维素粒子LCP-1)中或添加到木质纤维素粒子LCP-1)与选自组分B)、D)和E)中的一种或多种组分的混合物中。
(1)彼此分开
彼此分开添加在此被理解为是指组分C)[或组分C)与选自组分B)、D)和E)中的一种或多种组分的混合物]和组分A)或混合物AB)或混合物ABE)借助分开的施加装置,例如喷嘴或施加盘添加到木质纤维素粒子LCP-1)中或添加到木质纤维素粒子LCP-1)与选自组分B)、D)和E)中的一种或多种组分的混合物中。施加装置可以在空间上以使得组分C[或组分C)与选自组分B)、D)和E)中的一种或多种组分的混合物]的添加和组分A)或混合物AB)或混合物ABE)的添加以任意顺序相继实施的方式或时序布置。优选布置施加装置以将组分C)[或组分C)与选自组分B)、D)和E)中的一种或多种组分的混合物]和组分A)或混合物AB)或混合物ABE),优选混合物AB)或混合物ABE),最优选混合物AB)同时添加到木质纤维素粒子LCP-1)中或添加到木质纤维素粒子LCP-1)与选自组分B)、D)和E)中的一种或多种组分的混合物中。一般而言,这借助在空间上紧邻的施加装置实现。在一个优选实施方案中,在此也可排列施加装置以使组分部分或完全在从施加装置到木质纤维素粒子LCP-1)的途中混合。
如果组分B)既是组分C)与选自组分B)、D)和E)中的一种或多种组分的混合物的一部分,又是混合物AB)或混合物ABE)的一部分,这应被理解为是指在这两种混合物中都使用一部分B)。此外,B)也可单独作为另一部分使用(即不作为这两种混合物的一部分)。
(2)作为混合物
可以如下实现作为混合物添加:将组分C)或包含组分C)的混合物、和组分A)或包含组分A)的混合物或包含组分A)和组分B)的混合物,优选包含组分A)和组分B)的混合物从单独的容器供入混合单元,例如混合容器或静态混合器并在其中混合它们,将由此获得的混合物在0.1至3600秒,优选0.1至300秒,更优选0.1至60秒,尤其是0.1至10秒,最优选0.1至2秒内添加到木质纤维素粒子LCP-1)中或添加到木质纤维素粒子LCP-1)与选自组分B)、D)和E)中的一种或多种组分的混合物中。该指定的时长基于从组分C)或包含组分C)的混合物与组分A)或包含组分A)的混合物或包含组分A)和组分B)的混合物在混合单元中接触到在混合单元中制成的包含C)和A)的混合物与木质纤维素粒子LCP-1)接触的时间。可以借助标准施加装置,例如喷嘴或施加盘实施将该混合物添加到木质纤维素粒子LCP-1)中或添加到木质纤维素粒子LCP-1)与选自组分B)、D)和E)中的一种或多种组分的混合物中。
也可将组分A)、B)、C)、D)和E)分成份。这些份可在不同时间和在与不同组分的共混物中加入。
(1)“彼此分开”的实施方案
例如,可将组分LCP-1)的初始装料与组分C)混合,然后可加入下列:
·组分D),然后组分A)和B)一起或以任意顺序,优选一起,然后组分E),或
·组分E),然后组分A)和B)一起或以任意顺序,优选一起,然后组分D),或
·组分D)和E)一起或以任意顺序,然后组分A)和组分B)一起或以任意顺序,优选一起,或
·组分A)和B)一起或以任意顺序,优选一起,然后组分D)和E)一起或以任意顺序。
例如,可将组分LCP-1)的初始装料与组分C)和组分D)(一起或以任意顺序)混合,然后可加入下列:
·组分E),然后组分A)和B),一起或以任意顺序,优选一起,或
·组分A)和B),一起或以任意顺序,优选一起,然后组分E)
例如,可将组分LCP-1)的初始装料与组分C)混合,然后可加入下列:
·组分D),然后组分E),和组分A)与B)的混合物,一起或以任意顺序,优选一起,或
·组分E),和组分A)与B)的混合物,一起或以任意顺序,优选一起,然后组分D)
例如,可将组分LCP-1)的初始装料与组分C)混合,然后可加入下列:
·组分D)和一部分组分E),一起或以任意顺序,然后另一部分组分E),和组分A)与B)的混合物,一起或以任意顺序,优选一起,或
·一部分组分E),和组分A)与B)的混合物,一起或以任意顺序,优选一起,然后另一部分组分E)和组分D),一起或以任意顺序。
例如,可将组分LCP-1)的初始装料与组分C)和组分D)和一部分组分A)(一起或以任意顺序)混合,然后可加入下列:
·组分E),然后另一部分组分A)和组分B),一起或以任意顺序,优选一起,或
·另一部分组分A)和组分B),一起或以任意顺序,优选一起,然后组分E)。
例如,可将组分LCP-1)的初始装料与组分E)和组分C)(一起或以任意顺序)混合,然后可加入下列:
·组分D),然后组分A)和B)一起或以任意顺序,优选一起,或
·组分A)和B)一起或以任意顺序,优选一起,然后组分D)。
例如,可将组分LCP-1)的初始装料与组分A)和组分B)(一起或以任意顺序,优选一起)混合,然后可加入下列:
·组分E),然后组分C)和D),一起或以任意顺序,优选一起,或
·组分C)和D),一起或以任意顺序,优选一起,然后组分E)。
例如,可将组分LCP-1)的初始装料与组分E)混合,然后可加入下列:
·组分C)和组分D)一起或以任意顺序,优选一起,然后组分A)和B)一起或以任意顺序,优选一起,或
·组分A)和B)一起或以任意顺序,优选一起,然后组分C)和组分D)一起或以任意顺序。
例如,可将组分LCP-1)的初始装料与组分A)和第一部分组分B)(一起或以任意顺序,优选一起)混合,然后可加入下列:
·组分E),然后组分C)和D),一起或以任意顺序,优选一起,或
·组分C)和D),一起或以任意顺序,优选一起,然后组分E),
其中第二部分组分B)在任意时间加入,优选在加入组分A)和第一部分B)之前或之后,更优选之后
例如,可将组分LCP-1)的初始装料与组分E)混合,然后可加入下列:
·组分C)和组分D)一起或以任意顺序,优选一起,然后组分A)和第一部分组分B)一起或以任意顺序,优选一起,或
·组分A)和一部分组分B)一起或以任意顺序,优选一起,然后组分C)和组分D)一起或以任意顺序,
其中第二部分组分B)在任意时间加入,优选在加入组分A)和第一部分B)之前或之后,更优选之后。
优选地,将组分LCP-1)的初始装料与组分C)和组分D)(一起或以任意顺序)混合,然后加入下列:
·组分E),然后组分A)和B),一起或以任意顺序,优选一起,或
·组分A)和B),一起或以任意顺序,优选一起,然后组分E)。
更优选地,将组分LCP-1)的初始装料与组分A)和组分B)(一起或以任意顺序,优选一起)混合,然后加入下列:
·组分E),然后组分C)和D),一起或以任意顺序,优选一起,或
·组分C)和D),一起或以任意顺序,优选一起,然后组分E)。
更优选地,将组分LCP-1)的初始装料与组分E)混合,然后加入下列:
·组分C)和组分D)一起或以任意顺序,优选一起,然后组分A)和B)一起或以任意顺序,优选一起,或
·组分A)和B)一起或以任意顺序,优选一起,然后组分C)和组分D)一起或以任意顺序。
(2)“作为混合物”的实施方案
例如,可将组分LCP-1)的初始装料与组分E)混合,然后可加入组分A)、B)、C)和D)的混合物。
例如,可将组分LCP-1)的初始装料与组分A)、B)、C)和D)的混合物混合,然后可加入组分E)。
例如,可将组分LCP-1)的初始装料与一部分组分E)混合,然后可加入另一部分组分E)和组分A)、B)、C)和D)的混合物。
例如,可将组分LCP-1)的初始装料与一部分组分E)和组分A)、B)、C)和D)的混合物混合,然后可加入另一部分组分E)。
例如,可将组分LCP-1)的初始装料与组分C)和组分A)的混合物混合,然后可加入下列:
·组分B),然后
·组分D)和E)一起或以任意顺序。
例如,可将组分LCP-1)的初始装料与组分A)、C)和D)的混合物混合,然后可加入组分B)和E),一起或以任意顺序。
例如,可将组分LCP-1)的初始装料与组分A)、B)和C)的混合物混合,然后可加入组分D)和E),一起或以任意顺序。
例如,可将组分LCP-1)的初始装料与组分D)和E)(一起或以任意顺序)混合,然后可加入组分A)、B)和C)的混合物。
例如,可将组分LCP-1)的初始装料与组分D)混合,然后可加入组分A)、B)和C)的混合物,然后组分E)。
例如,可将组分LCP-1)的初始装料与组分E)混合,然后可加入组分A)、B)和C)的混合物,然后组分D)。
例如,可将组分LCP-1)的初始装料与第一部分组分B)与组分A)和C)的混合物混合,然后可加入组分D)和E),一起或以任意顺序,其中第二部分组分B)在任意时间加入,优选在加入组分D)和E)之前。
例如,可将组分LCP-1)的初始装料与组分D)和E)(一起或以任意顺序)混合,然后可加入第一部分组分B)与组分A)和C)的混合物,其中第二部分组分B)在任意时间加入,优选在加入组分D)和E)之后。
例如,可将组分LCP-1)的初始装料与组分D)混合,然后可加入第一部分组分B)与组分A)和C)的混合物,然后组分E),其中第二部分组分B)在任意时间加入,优选在加入E)之前。
例如,可将组分LCP-1)的初始装料与组分E)混合,然后可加入第一部分组分B)与组分A)和C)的混合物,然后组分D),其中第二部分组分B)在任意时间加入,优选在加入组分D)之前。
例如,可将组分LCP-1)的初始装料与组分A)、C)和D)的混合物混合,然后可加入组分B)和E),一起或以任意顺序。
在一个优选实施方案中,可将组分LCP-1)的初始装料与组分E)混合,然后可加入组分A)、B)、C)和D)的混合物。
在进一步优选的实施方案中,可将组分LCP-1)的初始装料与组分A)、B)、C)和D)的混合物混合,然后可加入组分E)。
在进一步优选的实施方案中,可将组分LCP-1)的初始装料与一部分组分E)混合,然后可加入另一部分组分E)和组分A)、B)、C)和D)的混合物。
在进一步优选的实施方案中,可将组分LCP-1)的初始装料与一部分组分E)和组分A)、B)、C)和D)的混合物混合,然后可加入另一部分组分E)。工艺步骤(Ib)–一种或多种混合物M2的制备
组分G-1)(已任选在单独步骤中与选自组分G-2)、H)和I)的一种或多种组分混合),和组分F)或组分F)和G-2)的混合物或组分F)、G-2)和I)的混合物可以
(1)彼此分开或
(2)作为混合物,
优选作为混合物添加到木质纤维素粒子LCP-2)中或添加到木质纤维素粒子LCP-2)与选自组分B)、D)和E)中的一种或多种组分的混合物中。
(1)“彼此分开”和(2)“作为混合物”的意思已就组分C)[或包含C)的混合物]和组分A)[或组分A)和B)或A)、B)和E)的混合物]的混合物作出阐述,并相应地适用于此。
也可将组分F)、G-1)、G-2)、H)和I)分成份。这些份可在不同时间和在与不同组分的共混物中加入。
例如,可将组分LCP-2)的初始装料与组分G)混合(在此和在下文中,组分G)是指:组分G-1)或组分G-1)和G-2)一起或以任意顺序),然后可加入下列:
·组分H),然后组分F),然后组分I)或
·组分H)和I)的混合物,一起或以任意顺序,优选首先组分H),然后组分I),然后组分F)或
·F)和H)的混合物,一起或以任意顺序,然后组分I)。
例如,可将组分LCP-2)的初始装料与组分G)和组分H)(一起或以任意顺序)混合,然后可加入下列:
·组分F),然后组分I)或
·组分I),然后组分F)。
例如,可将组分LCP-2)的初始装料与组分I),然后与组分G)混合,然后可加入下列:
·组分H),然后组分F)或
·组分F)和H)的混合物,一起或以任意顺序,优选首先组分F),然后组分H),或
·F)和H)的混合物,一起或以任意顺序。
例如,可向组分LCP-2)的初始装料中加入下列:
·组分F),然后组分G)、H)、I)一起或以任意顺序,优选作为联合混合物,或
·组分G)、H)和I)一起或以任意顺序,优选作为联合混合物,然后组分F)。
更优选地,将LCP-2)的初始装料与组分G)和H)的混合物(一起或以任意顺序),然后与组分F),然后与组分I)混合,或将LCP-2)的初始装料与组分G)、H)和I)的混合物(一起或以任意顺序),然后与组分G混合,或将LCP-2)的初始装料与组分F),然后与组分G)、H)和I)的混合物(一起或以任意顺序)混合。
组分A)至E)与组分LCP-1)的混合或F)至I)与组分LCP-2)的混合可通过木基材料工业中已知的方法实施,如例如M.Dunky,P.Niemz,Holzwerkstoffe und Leime[WoodbaseMaterials and Glues],第118至119页和第145页,Springer Verlag Heidelberg,2002中所述。
该混合可通过在经中空轴加入胶水(内部施胶)的高速环形混合机或从外部经喷嘴加入胶水(外部施胶)的高速环形混合机之类的装置中将组分或组分混合物喷施到木质纤维素粒子上进行。
如果使用木质纤维素纤维作为组分LCP-1)或LCP-2),也可在精磨机下游的鼓吹管道中进行喷施。
如果使用木质纤维素束作为组分LCP-1)或LCP-2),通常在大体积的低速混合机中进行喷施。
也可通过如例如DE-A-10 247 412或DE-A-10 104 047中所述在自由落管中喷施,或通过如Dieffenbacher GmbH的Evojet方法中所实施喷施木质纤维素粒子幕帘来进行混合。
工艺步骤(II)-铺散在工艺步骤(I)中制成的混合物以产生毡料
对于单层木质纤维素材料,铺散所得LCP-1)、A)、B)、C)、D)和E)的混合物以形成毡料。
对于多层木质纤维素材料,将所得组分LCP-1)、A)、B)、C)、D)和E)的混合物和组分LCP-2)、F)、G)、H)和I)的混合物彼此叠加铺散以形成毡料,以产生本发明的多层木质纤维素材料的构造[根据模式(A)、(B)、(C)]。这通常通过铺散下外层(从最靠外的外层开始并直到最靠近芯层的下外层),在其上铺散芯层,然后上外层(从最靠近的芯层的上外层开始并直到最靠外的外层)实现。优选铺散下外层,在其上铺散芯层,然后上外层。芯层可在一个或多个步骤中,优选在两个步骤中铺散。
一般而言,实施铺散以使每单位毡料面积的用于芯层的混合物M1的质量大于用于外层的混合物M2的质量。基于木质纤维素材料的所需厚度和密度建立每单位质量面积的混合物M1和M2的总质量。
如果单层或多层木质纤维素层含有附加保护层,形成这些保护层所需的材料混合物各自作为毡料中的最下和最上层铺散。
一般而言,将混合物直接铺散到基底上,例如铺散到模制带上。
该铺散可通过本身已知的方法进行,如机械铺散或气动铺散,或例如用辊系统(参见例如M.Dunky,P.Niemz,Holzwerkstoffe und Leime,第119至121页,Springer VerlagHeidelberg,2002),以分批或连续方式,优选连续。
在工艺步骤(Ia)和工艺步骤(II)之间,即从混合物M1完成到铺散开始,可存在3至60分钟,优选4至45分钟,更优选5至25分钟的时期。在这一时期内,将混合物M1例如从混合单元传输到铺散装置。该混合物也可中间储存在例如铺散仓中。在连续法中,该指定时间应被视为平均停留时间。混合物M1的温度在这一时期内可能改变。一般而言,温度的改变小于10℃,优选小于5℃,更优选小于3℃。
工艺步骤(III)-任选预压实所述铺散的毡料
在各个层的铺散后可接着初步压实。在多层木质纤维素材料的情况下,在各个层的铺散后可通常接着初步压实,优选在所有层彼此叠加铺散后进行初步压实。
初步压实可通过本领域技术人员已知的方法实施,如例如M.Dunky,P.Niemz,Holzwerkstoffe und Leime,Springer Verlag Heidelberg,2002,第819页或H.-J.Deppe,K.Ernst,MDF–Mitteldichte Faserplatte[Medium-Density Fiberboard],DRW-Verlag,1996,第44、45和93页或A.Wagenführ,F.Scholz,Taschenbuch der Holztechnik[Handbookof Wood Technology],Fachbuchverlag Leipzig,2012,第219页中所述。
在初步压实过程中或之后和在工艺步骤(IV)之前,可在预热步骤中用一个或多个任意种类的能源将能量引入该毡料。合适的能源是热空气、蒸汽、蒸汽/空气混合物或电能(高频高电压场或微波)。这将该毡料在芯层内加热到40至130℃,优选到50至100℃,更优选到55至75℃。在多层木质纤维素材料的情况下也可以仅加热外层而不加热芯层的方式进行用蒸汽和蒸汽/空气混合物预热。优选地,甚至在多层木质纤维素材料的情况下也加热芯层和外层。
如果在初步压实后接着预热,可通过在向上和向下方向有界的空间中进行加热操作来防止在加热过程中的毡料膨胀。定界表面的设计在此允许引入能量。例如,可以使用热空气、蒸汽或蒸汽-空气混合物可透的多孔塑料带或钢网。定界表面的设计任选使得它们对该毡料施加压力,所述压力足够大以防止在加热过程中膨胀。
一般而言,在初步压实后不进行预热,意味着铺散毡料在工艺步骤(III)之后处于比工艺步骤(III)之前低的温度或具有相同温度。
该压实可在一个、两个或更多个步骤中进行。
本发明的方法也可不用初步压实进行。但是,优选进行初步压实。
初步压实通常在1至30巴,优选2至25巴,更优选3至20巴的压力下进行。
在工艺步骤(II)开始和工艺步骤(III)开始之间,即从铺散开始到初步压实开始,可存在例如1至120秒,优选2至60秒,更优选3至20秒的时期。
工艺步骤(IV)–热压所述任选预压实的毡料
在工艺步骤(IV)中,通过施加压力(进一步)降低毡料的厚度。这涉及通过引入能量提高毡料的温度。在最简单的情况下,施加恒压并同时借助能源在恒定功率下实施加热。或者,能量的引入和借助压力压实可以各自在不同时间和在两个或更多个阶段中实施。工艺步骤(IV)中的能量输入通常如下进行
a)通过施加高频电场和/或
b)通过热压,即在压制操作的过程中借助从加热表面,例如压板到毡料的传热,
优选b)通过热压。
a)通过施加高频电场输入能量
在通过施加高频电场输入能量中,加热毡料以在切断高频电场后,在工艺步骤(IV)中,芯层处于大于90℃的温度。
当切断高频电场时,芯层中的温度为至少90℃,即90至170℃,优选至少100℃,即100至170℃,更优选至少110℃,即110至170℃,尤其是至少120℃,即120至170℃。
施加的高频电场可以是微波辐射或在向平板电容器施加高频AC电压场后在两个电容器板之间产生的高频电场。
在一个优选实施方案中,可以首先进行压实步骤,然后通过施加高频AC电压场加热。
为此,可以借助传送带将铺散和压实的毡料传送经过平行布置的平板电容器之间的区域。
用于连续法以在相同机器内压实后通过施加高频电场实施加热的装置描述在例如WO-A-97/28936中。
也可在分批高频压机中,例如在高频压机中,例如在来自Hoefer PresstechnikGmbH的HLOP 170压机中实施在压实步骤后的立即加热。
如果在压实后加热,可通过在向上和向下方向有界的空间中进行加热操作来抑制、最小化或防止在加热过程中的毡料膨胀。定界表面的设计在此允许引入能量。定界表面的设计任选使得它们对该毡料施加压力,所述压力足够大以防止在加热过程中膨胀。
在一个特定实施方案中,对于连续法,这些定界表面是通过辊驱动的压带。在这些压带外安置电容器板。在此将毡料传导经过一对电容器板,一个压带在毡料和上电容器板之间,另一压带在毡料和下电容器板之间。这两个电容器板之一可接地,以使高频加热通过不对称馈电的原理工作。
在多层木质纤维素材料中,在工艺步骤(IV)后外层OL-A和OL-C可具有与芯层B不同的温度。一般而言,温度差为0至50℃。
b)通过热压输入能量
通常通过与具有80至300℃,优选120至280℃,更优选150至250℃的温度的加热压机表面接触实施通过热压输入能量,在能量输入过程中在1至50巴,优选3至40巴,更优选5至30巴的压力下实施压制。在此可通过本领域技术人员已知的任意方法实施压制(参见"Taschenbuch der Spanplatten Technik"[Handbook of fiberboard Technology],H.-J.Deppe,K.Ernst,4th ed.,2000,DRW–Verlag Weinbrenner,Leinfelden Echterdingen,第232至254页,和"MDF-Mitteldichte Faserplatten”H.-J.Deppe,K.Ernst,1996,DRW-Verlag Weinbrenner,Leinfelden-Echterdingen,第93至104页中的实例)。优选使用连续压制法,例如用双带压机。压制时间通常为2至15秒/毫米板厚度,优选2至10秒,更优选2至6秒,尤其是2至4秒。
如果工艺步骤(IV)中的能量输入通过a)施加高频电场和通过b)热压实现,则优选实施第一步骤a),然后步骤b)。
在工艺步骤(II)开始和工艺步骤(IV)开始之间,即从铺散开始到热压开始,可存在例如5至300秒,优选7至120秒,更优选10至60秒的时期。
芯层的组分LCP-1)、A)、B)、C)、D)和E)和外层的组分LCP-2)、F)、G-1)、G-2)、H)和I)具有以下定义。
组分LCP-1)和LCP-2):
木质纤维素粒子LCP-1)和LCP-2)的合适原材料是任意所需类型的木材或这些的混合物,例如来自云杉、山毛榉、松木、落叶松、欧椴、白杨、桉树、白蜡树、栗树或冷杉的木材或这些的混合物,优选来自云杉或山毛榉的木材或这些的混合物,特别是来自云杉的木材,并且可以例如使用木材实体,如木层、木条、木粒、木纤维、木屑或这些的混合物,优选木粒、木纤维、木屑或这些的混合物,更优选木粒、木纤维或这些的混合物–如用于生产颗粒板、MDF(中密度纤维板)和HDF(高密度纤维板)–最优选木粒。木质纤维素粒子也可衍生自木本植物,如亚麻、大麻、谷物或其它一年生植物,优选衍生自亚麻或大麻。特别优选使用如用于生产颗粒板的木粒。
木质纤维素粒子的原材料通常是圆材、来自森林疏伐的木料、木渣、废木、工业木材废料、用过的木材、来自木基材料生产的废料、用过的木基材料,以及含木质纤维素的植物。本身已知的方法可用于处理以产生所需的含木质纤维素的粒子,例如木粒或木纤维(例如M.Dunky,P.Niemz,Holzwerkstoffe und Leime,第91-156页,Springer VerlagHeidelberg,2002)。
木质纤维素粒子的尺寸可在宽界限内变化并可在宽界限内波动。
如果木质纤维素粒子LCP-1)和LCP-2)是木质纤维素纤维,外层的组分LCP-2)的体积加权平均纤维长度优选小于或等于,更优选小于多层木质纤维素材料的芯层中的组分LCP-1)的体积加权平均纤维长度。组分LCP-2)的体积加权平均纤维长度与组分LCP-1)的体积加权平均纤维长度的比率可在宽界限内变化并通常为0.1:1至1:1,优选0.5:1至1:1,更优选0.8:1至1:1。
组分LCP-1)的体积加权平均纤维长度通常为0.1至20mm,优选0.2至10mm,更优选0.3至8mm,最优选0.4至6mm。
借助数字图像分析测定体积加权平均纤维长度可用的仪器的一个实例是来自Retsch Technology的此处的程序在于,测定代表性样品的各单纤维的xdimension。由粒子投影面积A和Martin直径xMa_min计算xdimension。此处适用的方程是xdimension=xMa_min/A。由个别值计算体积加权平均值测量方法和评估方法描述在Camsizer手册中(Operating instructions/Manual forgrain-sizemeasurement system,Retsch Technology GmbH,版本0445.506,release 002,06.25.2010的修订009)。
如果木质纤维素粒子LCP-1)和LCP-2)是木质纤维素束或木质纤维素粒子,外层的组分LCP-2)的体积加权平均粒径优选小于或等于,更优选小于多层木质纤维素材料的芯层中的组分LCP-1)的体积加权平均粒径。组分LCP-2)的体积加权平均粒径与组分LCP-1)的体积加权平均粒径 的比率可在宽界限内变化并通常为0.01:1至1:1,优选0.1:1至0.95:1,更优选0.5:1至0.9:1。
组分LCP-1)的体积加权平均粒径通常为0.5至100mm,优选1至50mm,更优选2至30mm,最优选3至20mm。
借助数字图像分析测定体积加权平均粒径可用的仪器的一个实例是来自Retsch Technology的此处的程序在于,测定代表性样品的各单木质纤维素束或各单木质纤维素粒子的xFe max。XFe max是粒子的最大Feret直径(从各种测量方向测定)。由个别值计算体积加权平均值测量方法和评估方法描述在Camsizer手册中(Operating instructions/Manual forgrain-size measurementsystem,Retsch Technology GmbH,版本0445.506,release 002,06.25.2010的修订009)。
如果使用木粒和其它木质纤维素粒子的混合物,例如木粒和木纤维的混合物,或木粒和木屑的混合物,组分LCP-1)中以及组分LCP-2)中的木粒子的比例通常为至少50重量%,即50重量%至100重量%,优选至少75重量%,即75重量%至100重量%,更优选至少90重量%,即90重量%至100重量%。
组分LCP-1)和LCP-2)的平均密度独立地通常为0.4至0.85g/cm3,优选0.4至0.75g/cm3,尤其是0.4至0.6g/cm3。这些数值基于在标准气候条件(20℃、65%空气湿度)下储存后的标准表观密度。
组分LCP-1)和LCP-2)可独立地包含0重量%至10重量%,优选0.5重量%至8重量%,更优选1重量%至5重量%的常规少量的水(在0重量%至0.5重量%,优选0重量%至0.4重量%,更优选0重量%至0.3重量%的常规小变动范围内)。这些数值基于100重量%的绝干木料计并描述在(通过本领域技术人员已知的常规方法)干燥后在施加组分A)至E)或F)至I)与其它组分的混合之前组分LCP-1)和LCP-2)的水含量。
在进一步优选的实施方案中,使用木质纤维素纤维作为外层的木质纤维素粒子LCP-2),并使用木质纤维素束或木质纤维素粒子作为芯层的木质纤维素粒子LCP-1),更优选木质纤维素粒子,尤其是具有2至30mm的体积加权平均粒径的木质纤维素粒子。
组分LCP-1)还可包含0重量%至20重量%,优选0重量%至10重量%,更优选0重量%至5重量%,最优选0重量%的轻质填料,例如软木颗粒、爆米花或膨胀聚合物粒子。
重量百分比在这种情况下是指在组分LCP-1)的总干重量中轻质填料(干重)的比例。10重量%的轻质填料因此是指基于干重,组分LCP-1)包含10重量%的轻质填料和90重量%的木质纤维素粒子(如上所述)。其它组分A)至E)的重量百分比的参考参数仍为100重量%。
爆米花在此被理解为是指由不同植物种子,例如小麦粒通过其中存在的水的突然蒸发制成的泡沫状材料。用于这一用途的典型原材料是苋菜、藜麦、稻米、小麦和玉米粒。
用于该组分的合适膨胀聚合物粒子是膨胀聚合物粒子,优选膨胀聚合物粒子,具有10至150kg/m3,优选30至130kg/m3,更优选35至110kg/m3,尤其是40至100kg/m3的堆密度(通过被粒子填充的指定体积的称重测定)的膨胀热塑性聚合物粒子。
用于组分B)的膨胀聚合物粒子通常以具有0.01至50mm,优选0.25至10mm,更优选0.4至8.5mm,尤其是0.4至7mm的平均直径的球体或珠粒的形式使用。在一个优选实施方案中,珠粒具有小的每单位体积的表面积,例如呈球形或椭圆形粒子的形式,并且有利地为闭孔。根据DIN ISO 4590的开孔系数通常不大于30%,即0%至30%,优选1%至25%,更优选5%至15%。
作为膨胀聚合物粒子的基础的合适聚合物通常是可发泡的所有已知聚合物和这些的混合物,优选热塑性聚合物和这些的混合物。具有良好适用性的这种类型的聚合物的实例是聚酮、聚砜、聚甲醛、PVC(硬质和软质)、聚碳酸酯、聚异氰脲酸酯、聚碳二亚胺、聚丙烯酰亚胺和聚甲基丙烯酰亚胺、聚酰胺、聚氨酯、氨基树脂和酚醛树脂、苯乙烯均聚物(下文也称为“聚苯乙烯”或“苯乙烯聚合物”)、苯乙烯共聚物、C2-至C10-烯烃均聚物、C2-至C10-烯烃共聚物和聚酯。所提到的烯烃聚合物优选使用1-烯烃,例如乙烯、丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯制备。
另外有可能将常规添加剂添加到作为组分B)的可膨胀或膨胀聚合物粒子的基础的聚合物,优选热塑性塑料中,实例是UV稳定剂、抗氧化剂、涂布剂、疏水剂、成核剂、增塑剂、阻燃剂和可溶和不可溶无机和/或有机染料。
如果可膨胀介质(也称为“发泡剂”)与合适的聚合物一起使用,或如果合适的聚合物包含可膨胀介质,它们可通过暴露于微波能、热、热空气或优选蒸汽,和/或压力变化来膨胀(常用的另一术语是“发泡”)(Kunststoff Handbuch[Plastics Handbook]1996,vol.4“Polystyrol”[Polystyrene],Hanser 1996,第640-673页或US-A-5,112,875)。此处的一般程序在于发泡剂膨胀且粒子尺寸增加,产生泡孔结构。这种膨胀可在通常称为“预发泡机(prefoamer)”的常规发泡装置中进行。该膨胀可以是单级或多级膨胀。单级法中的一般程序在于将可膨胀聚合物粒子简单膨胀到所需最终尺寸。多级法中的一般程序在于将可膨胀聚合物粒子首先膨胀到中间尺寸,然后在一个或多个附加级中经由适当数量的中间尺寸膨胀到所需最终尺寸。
本领域技术人员已知的任意发泡剂可用于可膨胀聚合物粒子的膨胀,实例是脂族C3至C10烃,例如丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷、环戊烷和/或己烷及其异构体,醇、酮、酯、醚或卤代烃,优选正戊烷、异戊烷、新戊烷和环戊烷,更优选由正戊烷和异戊烷制成的市售戊烷异构体混合物。
在一个优选实施方案中,使用苯乙烯均聚物(在本文中也简称为“聚苯乙烯”)、苯乙烯共聚物或这些的混合物。
可膨胀聚苯乙烯或可膨胀苯乙烯共聚物,或膨胀聚苯乙烯或膨胀苯乙烯共聚物通常具有抗静电涂层。
在发泡之前或在发泡过程中,可以将颜料和粒子,如炭黑、石墨或铝粉作为外加物质添加到用于制造膨胀聚合物粒子的聚合物中。
组分C)和G-1):
基于组分LCP-1的干重量计,组分C)的粘合剂的总量为5重量%至15重量%,优选6重量%至13重量%,更优选7重量%至11重量%。
基于组分LCP-2的干重量计,组分G-1)的粘合剂的总量为1重量%至30重量%,优选2%至20重量%,更优选3%至15重量%。
组分C)的粘合剂选自氨基树脂。
组分G-1)的粘合剂可选自氨基树脂、酚醛树脂、蛋白质基粘合剂和其它聚合物基粘合剂。
所用组分G-1)可以是组分G-1)的相同或不同粘合剂或粘合剂混合物,优选相同粘合剂,更优选在这两种情况下都是氨基树脂。
在氨基树脂、酚醛树脂、蛋白质基粘合剂和其它聚合物基粘合剂的情况下,重量百分比基于相应组分的固含量(通过根据Günter Zeppenfeld,Dirk Grunwald,Klebstoffein der Holz-und第2版,DRW-Verlag,第268页在120℃下蒸发水2小时测定)。
酚醛树脂
酚醛树脂是通过酚与醛缩合而得的合成树脂并可任选改性。除未取代的酚外,也有可能使用酚衍生物制备酚醛树脂。这些衍生物可以是甲酚、二甲苯酚或其它烷基酚,例如对叔丁基酚、对叔辛基酚和对叔壬基酚,芳基酚,例如苯基酚和萘酚,或二价酚,例如间苯二酚和双酚A。用于制备酚醛树脂的最重要的醛是甲醛,其可以不同形式使用,例如作为水溶液,或以固体形式作为低聚甲醛,或作为释放甲醛的物质。也可使用其它醛,例如乙醛、丙烯醛、苯甲醛或糠醛,和酮。酚醛树脂可通过羟甲基或酚式羟基的化学反应和/或通过物理分散在改性剂中改性(EN ISO 10082)。
优选的酚醛树脂是酚-醛树脂;特别优选的酚-甲醛树脂(也称为“PF树脂”)是已知的,例如从Kunststoff-Handbuch,第2版,Hanser 1988,第10卷“Duroplaste”[Thermosets],第12至40页中。
氨基树脂
所用氨基树脂可以是本领域技术人员已知的任意氨基树脂,优选用于生产木基材料的那些。这些树脂及其生产例如描述在Ullmanns der technischenChemie[Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry],第4修订和扩充版,VerlagChemie,1973,第403-424页“aminoplaste”[amino Resins]和Ullmann’s Encyclopedia ofIndustrial Chemistry,vol.A2,VCH Verlagsgesellschaft,1985,第115-141页“aminoResins”以及M.Dunky,P.Niemz,Holzwerkstoffe und Leime,Springer 2002,第251-259页(UF resins)和第303-313页(MUF and UF with a small amount of melamine)中。这些通常是具有至少一个碳酰胺基团或氨基(任选在一定程度上被有机部分取代)(碳酰胺基团的另一术语是羧酰胺基团),优选碳酰胺基团的化合物,优选脲或三聚氰胺,和醛,优选甲醛的缩聚物。优选的缩聚物是脲-甲醛树脂(UF树脂)、三聚氰胺-甲醛树脂(MF树脂)和含三聚氰胺的脲-甲醛树脂(MUF树脂),特别优选的是脲-甲醛树脂,例如来自BASF SE的胶水产品。
特别优选的是脲-甲醛树脂(UF树脂)和含三聚氰胺的脲-甲醛树脂(MUF树脂),其中甲醛与NH2基团(来自脲和三聚氰胺)的摩尔比为0.3:1至1:1,优选0.3:1至0.6:1,更优选0.3:1至0.55:1,最优选0.3:1至0.5:1。所提到的氨基树脂通常以液体形式,通常作为浓度25%至90重量%,优选50重量%至70重量%的溶液,优选水溶液或悬浮液使用。这些水性氨基树脂的pH值通常在6.5至9.5之间,优选在7.0至9.0之间,更优选在7.2至8.8之间。
液体水性氨基树脂的固含量可根据Günter Zeppenfeld,Dirk Grunwald,Klebstoffe in der Holz-und第2版,DRW-Verlag,第268页测定。
蛋白质基粘合剂
合适的蛋白质基粘合剂的实例是酪蛋白胶、动物胶和血白蛋白胶。也有可能使用其中使用碱性水解蛋白作为粘合剂成分的粘合剂。这种类型的粘合剂描述在M.Dunky,P.Niemz,Holzwerkstoffe und Leime,Springer 2002,第415至417页中。
大豆蛋白基粘合剂特别合适。这些粘合剂通常由大豆粉生产。大豆粉可任选改性。大豆基粘合剂可为分散体形式。其包含各种官能团,例如赖氨酸、组氨酸、精氨酸、酪氨酸、色氨酸、丝氨酸和/或半胱氨酸。在一个特定实施方案中,大豆蛋白例如与酚醛树脂、脲树脂或PMDI共聚。在一个非常特定的实施方案中,大豆基粘合剂由聚酰氨基表氯醇树脂(PAE)与大豆基粘合剂的组合构成。合适的粘合剂的实例是市售粘合剂体系PTV D-41080Resin(PAE树脂)和PTV D-40999)大豆组分)。
其它聚合物基粘合剂
合适的聚合物基粘合剂是水性粘合剂,其包含由下列单体构成的聚合物N:
a)70重量%至100重量%的至少一种烯属不饱和单-和/或二羧酸(单体N1)和
b)0重量%至30重量%的至少一种不同于单体N1的其它烯属不饱和单体(单体N2),
和任选具有选自羟基、羧酸及其衍生物、伯、仲和叔胺、环氧基和醛的至少两个官能团的低分子量交联剂。
聚合物N的生产是本领域技术人员熟悉的并特别通过例如在水中或在有机溶剂中的自由基引发溶液聚合实现(参见例如A.Echte,Handbuch der TechnischenPolymerchemie[Handbook of Industrial Polymer Chemistry],第6章,VCH,Weinheim,1993或B.Vollmert,Grundriss der Makromolekularen Chemie[Principles ofMacromolecular Chemistry],vol.1,E.Vollmert Verlag,Karlsruhe,1988)。
可用的单体N1尤其包括具有3至6个碳原子的α,β-单烯属不饱和单-和二羧酸、这些的可能的酐,以及这些的水溶性盐,特别是这些的碱金属盐,实例是丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸、四氢邻苯二甲酸和这些的酐,例如马来酸酐,以及上述酸的钠或钾盐。特别优选的是丙烯酸、甲基丙烯酸和/或马来酸酐,在此特别优选的是丙烯酸,和丙烯酸和马来酸酐或丙烯酸和马来酸的双组合。
可用的单体N2尤其包括容易通过自由基途径与单体N1共聚的烯属不饱和化合物,例如乙烯、C3-至C24-α-烯烃,如丙烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯;乙烯基芳族单体,如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、o-氯苯乙烯或乙烯基甲苯;卤乙烯,如氯乙烯或偏二氯乙烯;衍生自乙烯醇和具有1至18个碳原子的单羧酸的酯,例如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、正丁酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯和硬脂酸乙烯酯;衍生自具有优选3至6个碳原子的α,β-单烯属不饱和单-和二羧酸(特定实例是丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸和衣康酸)与通常具有1至12,优选1至8,特别是1至4个碳原子的链烷醇的酯,特定实例是丙烯酸和甲基丙烯酸的甲基、乙基、正丁基、异丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基和2-乙基己基酯、富马酸和马来酸的二甲基或二正丁基酯;α,β-单烯属不饱和羧酸的腈,例如丙烯腈、甲基丙烯腈、富马酸腈、马来腈,以及C4-至C8-共轭二烯,如1,3-丁二烯和异戊二烯。所提到的单体通常构成主要单体,并且这些合计构成单体N2的总量的>50重量%,优选>80重量%,更优选>90重量%的比例,或甚至构成单体N2的总量。这些单体在标准条件(20℃,1atm(绝对))下在水中的溶解度非常通常仅中等至低。
但是在上述条件下具有更高水溶性的另一些单体N2是包含至少一个磺酸基团和/或与其对应的阴离子或至少一个氨基、酰氨基、脲基或N-杂环基团的那些,和/或它们的氮-质子化或-烷基化的铵衍生物。实例包括丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺;以及乙烯基磺酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸及其水溶性盐,以及N-乙烯基吡咯烷酮;2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶;2-乙烯基咪唑;丙烯酸2-(N,N-二甲基氨基)乙酯、甲基丙烯酸2-(N,N-二甲基氨基)乙酯、丙烯酸2-(N,N-二乙基氨基)乙酯、甲基丙烯酸2-(N,N-二乙基氨基)乙酯、甲基丙烯酸2-(N-叔丁基氨基)乙酯、N-(3-N',N'-二甲基氨基丙基)甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸2-(1-咪唑啉-2-酮基)乙酯。
上文提到的水溶性单体N2通常仅作为改性单体以单体N2的总量的<10重量%,优选<5重量%,尤其优选<3重量%的量存在。
通常提高成膜的聚合物基质的内部强度的另一些单体N2通常具有至少一个环氧基、羟基、N-羟甲基或羰基,或至少两个非共轭烯属不饱和双键。这些的实例是具有两个乙烯基部分的单体、具有两个亚乙烯基部分的单体,以及具有两个烯基部分的单体。此处特别有利的单体是二元醇与α,β-单烯属不饱和单羧酸的二酯,其中优选的是丙烯酸和甲基丙烯酸。具有两个非共轭烯属不饱和双键的这种类型的单体的实例是烷撑二醇二丙烯酸酯和烷撑二醇二甲基丙烯酸酯,例如乙二醇二丙烯酸酯、丙二醇1,2-二丙烯酸酯、丙二醇1,3-二丙烯酸酯、丁二醇1,3-二丙烯酸酯、丁二醇1,4-二丙烯酸酯和乙二醇二甲基丙烯酸酯、丙二醇1,2-二甲基丙烯酸酯、丙二醇1,3-二甲基丙烯酸酯、丁二醇1,3-二甲基丙烯酸酯、丁二醇1,4-二甲基丙烯酸酯,以及二乙烯基苯、甲基丙烯酸乙烯酯、丙烯酸乙烯酯、甲基丙烯酸烯丙酯、丙烯酸烯丙酯、马来酸二烯丙酯、富马酸二烯丙酯、亚甲基双丙烯酰胺、丙烯酸环戊二烯酯、氰尿酸三烯丙酯和异氰脲酸三烯丙酯。在这方面特别重要的另一些材料是甲基丙烯酸和丙烯酸的C1-至C8-羟基烷基酯,例如n-羟乙基、n-羟丙基或n-羟丁基的丙烯酸酯和相应的甲基丙烯酸酯,以及如二丙酮丙烯酰胺和乙酰基乙酰氧乙基的丙烯酸酯和相应的甲基丙烯酸酯之类的化合物。
通常,上述交联单体N2以<10重量%的量,但优选以<5重量%的量使用,在每种情况下基于单体N2的总量计。但是,尤其优选不使用这些交联单体N2的任一种生产聚合物N。
优选的聚合物N可通过仅单体N1,更优选65重量%至100重量%,再更优选70重量%至90重量%的丙烯酸与更优选0重量%至35重量%,再更优选10重量%至30重量%的马来酸或马来酸酐的自由基引发的溶液聚合获得。
聚合物N的重均分子量Mw有利地为1000至500 000g/mol,优选10 000至300 000g/mol,更优选30 000至120 000g/mol。
在聚合物N的生产过程中的重均分子量Mw的调节是本领域技术人员熟悉的,并有利地通过在被称为自由基链调节剂的提供自由基链转移的化合物存在下的自由基引发的水溶液聚合实现。重均分子量Mw的测定也是本领域技术人员熟悉的,并且例如借助凝胶渗透色谱法实现。
良好适用于聚合物N的市售产品是例如来自BASF SE的产品,其例如基于丙烯酸和/或马来酸。WO-A-99/02591描述了其它合适的聚合物。
具有良好适用性的交联剂是具有30至10 000g/mol的(重均)分子量的那些。实例包括:链烷醇胺,如三乙醇胺;羧酸,如柠檬酸、酒石酸、丁烷四羧酸;醇,如葡萄糖、蔗糖或其它糖、甘油、二醇、山梨糖醇、三羟甲基丙烷;环氧化物,如双酚A或双酚F,以及基于它们的树脂,和此外聚环氧烷缩水甘油醚或三羟甲基丙烷三缩水甘油醚。在本发明的一个优选实施方案中,所用低分子量交联剂的分子量为30至4000g/mol,更优选30至500g/mol。
另一些合适的聚合物基粘合剂是包含一种或多种由下列单体构成的聚合物的水性分散体:
a.0重量%至50重量%的至少一种包含至少一个环氧基和/或至少一个羟烷基的烯属不饱和单体(单体M1),和
b.50重量%至100重量%的至少一种不同于单体M1的其它烯属不饱和单体(单体M2)。
聚合物M可通过适当单体M1和/或M2在水性介质中的自由基引发的乳液聚合获得。聚合物M可具有一个或多个相。聚合物M可具有核-壳结构。
烯属不饱和单体在水性介质中的自由基引发的乳液聚合的进行已广泛描述并因此是本领域技术人员公知的(参见例如:“Emulsionspolymerisation”[EmulsionPolymerization]in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering,第8卷,第659页及其后(1987);D.C.Blackley,High Polymer Latices,第1卷,第35页及其后(1966);H.Warson,The Applications of Synthetic Resin Emulsions,第5章,第246页及其后(1972);D.Diederich,Chemie in unserer Zeit 24,第135至142页(1990);EmulsionPolymerisation,Interscience Publishers,New York(1965);DE-A-40 03 422和Dispersionen synthetischer Hochpolymerer[Dispersions of Synthetic HighPolymers],F.Springer-Verlag,Berlin(1969))。
用于自由基引发的水性乳液聚合反应的程序通常在于,在同时使用分散助剂的情况下,将烯属不饱和单体以单体微滴的形式分散在水性介质中,并借助自由基聚合引发剂聚合。
可用的单体M1尤其包括丙烯酸缩水甘油酯和/或甲基丙烯酸缩水甘油酯,以及丙烯酸羟烷基酯和相应的甲基丙烯酸酯,在这两种情况下都具有C2-至C10-羟烷基,特别是C2-至C4-羟烷基,优选C2-和C3-羟烷基,例如丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸3-羟丙酯、甲基丙烯酸3-羟丙酯、丙烯酸4-羟丁酯和/或甲基丙烯酸4-羟丁酯。特别有利的是使用一种或多种,优选一种或两种下列单体M1:丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯。
在本发明中任选可以使用一部分或全部单体M1作为聚合容器中的初始装料。但是,也可以在聚合反应的过程中将全部或任意剩余残留量的单体M1计量到该混合物中。在此将全部或任意剩余残留量的单体M1计量到聚合容器中的方式可以是在一个或多个部分中分批计量,或以恒定或改变的流速连续计量。特别有利的是,在聚合反应的过程中以保持相同的流速连续计量加入单体M1,特别是作为水性单体乳液的成分。
可用的单体M2特别是容易通过自由基途径与单体M1共聚的烯属不饱和化合物,例如乙烯;乙烯基芳族单体,如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、o-氯苯乙烯或乙烯基甲苯;卤乙烯,如氯乙烯或偏二氯乙烯;衍生自乙烯醇和具有1至18个碳原子的单羧酸的酯,例如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、正丁酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯和硬脂酸乙烯酯;衍生自具有优选3至6个碳原子的α,β-单烯属不饱和单-和二羧酸(特定实例是丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸和衣康酸)与通常具有1至12,优选1至8,特别是1至4个碳原子的链烷醇的酯,特定实例是丙烯酸和甲基丙烯酸的甲基、乙基、正丁基、异丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基和2-乙基己基酯、富马酸和马来酸的二甲基或二正丁基酯;α,β-单烯属不饱和羧酸的腈,例如丙烯腈、甲基丙烯腈、富马酸腈、马来腈,以及C4-至C8-共轭二烯,如1,3-丁二烯和异戊二烯。所提到的单体通常构成主要单体,并且这些合计构成单体M2的总量的>50重量%,优选>80重量%,特别>90重量%的比例。这些单体在标准条件(20℃,1atm(绝对))下在水中的溶解度非常通常仅中等至低。
在上述条件下具有更高水溶性的单体M2是包含至少一个酸基和/或与其对应的阴离子或至少一个氨基、酰氨基、脲基或N-杂环基团的那些,和/或它们的氮-质子化或-烷基化的铵衍生物。实例包括具有3至6个碳原子的α,β-单烯属不饱和单-和二羧酸及其酰胺,例如丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸、丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺;以及乙烯基磺酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸及其水溶性盐,以及N-乙烯基吡咯烷酮、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、2-乙烯基咪唑、丙烯酸2-(N,N-二甲基氨基)乙酯、甲基丙烯酸2-(N,N-二甲基氨基)乙酯、丙烯酸2-(N,N-二乙基氨基)乙酯、甲基丙烯酸2-(N,N-二乙基氨基)乙酯、甲基丙烯酸2-(N-叔丁基氨基)乙酯、N-(3-N',N'-二甲基氨基丙基)甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸2-(1-咪唑啉-2-酮基)乙酯和甲基丙烯酸脲基酯。上文提到的水溶性单体M2通常仅作为改性单体以单体M2的总量的<10重量%,优选<5重量%,更优选<3重量%的量存在。
通常提高成膜的聚合物基质的内部强度的单体M2通常具有至少一个N-羟甲基或羰基,或至少两个非共轭烯属不饱和双键。这些的实例是具有两个乙烯基部分的单体、具有两个亚乙烯基部分的单体,以及具有两个烯基部分的单体。此处特别有利的单体是二元醇与α,β-单烯属不饱和单羧酸的二酯,其中优选的是丙烯酸和甲基丙烯酸。具有两个非共轭烯属不饱和双键的这种类型的单体的实例是烷撑二醇二丙烯酸酯和烷撑二醇二甲基丙烯酸酯,例如乙二醇二丙烯酸酯、丙二醇1,2-二丙烯酸酯、丙二醇1,3-二丙烯酸酯、丁二醇1,3-二丙烯酸酯、丁二醇1,4-二丙烯酸酯和乙二醇二甲基丙烯酸酯、丙二醇1,2-二甲基丙烯酸酯、丙二醇1,3-二甲基丙烯酸酯、丁二醇1,3-二甲基丙烯酸酯、丁二醇1,4-二甲基丙烯酸酯,以及二乙烯基苯、甲基丙烯酸乙烯酯、丙烯酸乙烯酯、甲基丙烯酸烯丙酯、丙烯酸烯丙酯、马来酸二烯丙酯、富马酸二烯丙酯、亚甲基双丙烯酰胺、丙烯酸环戊二烯酯、氰尿酸三烯丙酯和异氰脲酸三烯丙酯。在这方面重要的另一些化合物的实例是二丙酮丙烯酰胺和乙酰基乙酰氧乙基的丙烯酸酯和相应的甲基丙烯酸酯。所用的上述交联单体M2的量通常<10重量%,优选<5重量%,更优选<3重量%,各自基于单体M2的总量计。但是,这些交联单体M2的用量通常为0。
在本发明中任选可以使用一部分或全部单体M2作为聚合容器中的初始装料。但是,也可以在聚合反应的过程中将全部或任意剩余残留量的单体M2计量到该混合物中。在此将全部或任意剩余残留量的单体M2计量到聚合容器中的方式可以是在一个或多个部分中分批计量,或以恒定或改变的流速连续计量。特别有利的是,在聚合反应的过程中以保持相同的流速连续计量加入单体M2,特别是作为水性单体乳液的成分。
组分(II)的水性分散体的制造通常也利用分散助剂,其不仅使单体微滴,还使通过自由基引发的聚合反应获得的聚合物粒子保持稳定分散在水相中,并因此确保所得水性聚合物组合物稳定。这些不仅可以是通常用于进行自由基水性乳液聚合反应的保护胶体,还可以是乳化剂。
合适的保护胶体是例如聚乙烯醇、纤维素衍生物或包含乙烯基吡咯烷酮或丙烯酸的共聚物。其它合适的保护胶体的详述可见于Houben-Weyl,Methoden der organischenChemie[Methods of Organic Chemistry],vol.XIV/1,Makromolekulare Stoffe[Macromolecular Materials],第411至420页,Georg-Thieme-Verlag,Stuttgart,1961。
当然,也可以使用乳化剂和/或保护胶体的混合物。常用的分散助剂完全包含乳化剂,与保护胶体相比,这些的相对分子量通常低于1000。它们可以是阴离子型、阳离子型或非离子型的。当使用界面活性物质的混合物时,各组分当然必须彼此相容,并且如有疑问,这可通过若干预备实验核实。阴离子乳化剂通常与彼此和与非离子乳化剂相容。这也适用于阳离子乳化剂,而阴离子和阳离子乳化剂大多彼此不相容。
常用的乳化剂是例如乙氧基化单-、二-和三烷基酚(EO水平:3至50个,烷基:C4至C12)、乙氧基化脂肪醇(EO水平:3至50;烷基:C8至C36),和烷基硫酸酯(烷基:C8至C12)的碱金属和铵盐、乙氧基化链烷醇(EO水平:3至30,烷基:C12至C18)和乙氧基化烷基酚(EO水平:3至50,烷基:C4至C12)的硫酸单酯的碱金属和铵盐、烷基磺酸(烷基:C12至C18)的碱金属和铵盐和烷基芳基磺酸(烷基:C9至C18)的碱金属和铵盐。其它合适的乳化剂可见于Houben-Weyl,Methoden der organischen Chemie,vol.XIV/1,Makromolekulare Stoffe,第192至208页,Georg-Thieme-Verlag,Stuttgart,1961。
本发明的方法优选使用非离子和/或阴离子乳化剂。
所用分散助剂,特别是乳化剂的量通常为0.1重量%至5重量%,优选1重量%至3重量%,在每种情况下基于单体混合物M的总量计。如果使用保护胶体作为唯一分散助剂,用量明显更高;通常使用5重量%至40重量%的分散助剂,优选10重量%至30重量%,在每种情况下基于单体混合物M的总量计。
在本发明中任选可以使用一部分或全部分散助剂作为聚合容器中的初始装料。或者,可以在聚合反应的过程中计量加入全部或任意剩余残留量的分散助剂。在此将全部或任意剩余残留量的分散助剂计量到聚合容器中的方式可以是在一个或多个部分中分批计量,或以恒定或改变的流速连续计量。特别有利的是,在聚合反应的过程中以恒定流速连续计量加入分散助剂,特别是作为水性单体乳液的成分。
优选聚合物M包含a)0.01重量%至50重量%的至少一种包含至少一个环氧基和/或至少一个羟烷基的烯属不饱和单体(单体M1),和b)50重量%至99.99重量%的至少一种不同于单体M1的其它烯属不饱和单体(单体M2)。
特别优选的这种类型的聚合物M可通过10重量%至30重量%,优选15重量%至22重量%的C1-至C8-醇-优选甲醇、正丁醇、2-乙基己醇-的丙烯酸和/或甲基丙烯酸酯与40重量%至70重量%,优选55重量%至65重量%的苯乙烯,和5重量%至50重量%,优选20重量%至30重量%的丙烯酸2-羟乙酯和/或甲基丙烯酸2-羟乙酯,和/或丙烯酸缩水甘油酯和/或甲基丙烯酸缩水甘油酯的自由基引发的溶液聚合获得,其中这些组分的总量为100重量%。
另一些优选的聚合物M不含单体M1并可通过80重量%至99重量%,优选85重量%至95重量%的C1-至C8-醇-优选甲醇、正丁醇、2-乙基己醇-的丙烯酸和/或甲基丙烯酸酯与0重量%至5重量%,优选1重量%至3重量%的甲基丙烯酸脲基酯和0.5重量%至5重量%,优选1重量%至4重量%的具有3至6个碳原子的α,β-单烯属不饱和单-和二羧酸-优选丙烯酸、甲基丙烯酸-和/或这些酸的酰胺的自由基引发的溶液聚合获得,其中这些组分的总量为100重量%。
另一些优选聚合物M可如EP-A-1240205或DE-A-19991049592中所述通过使用基于聚(丙烯酸)的分散助剂获得。
另一些合适的水性分散体是选自聚氨酯、卤代乙烯基聚合物、乙烯醇聚合物和/或乙烯酯聚合物、橡胶、松香和烃树脂的分散体。这种类型的分散体可购得,实例是来自Wacker的乙烯-乙酸乙烯酯分散体或来自Eastman Chemical Company的Tacylon松香。优选的是脂族和芳族聚氨酯的水性分散体、聚乙酸乙烯酯均聚物和共聚物,和松节油树脂和烃树脂。
组分B)和G-2):
基于组分LCP-1)计,组分B)的量为0.05重量%至3重量%,优选0.1重量%至1重量%,更优选0.15重量%至0.5重量%。
基于组分LCP-2)计,组分G-2)的量为0重量%至3重量%,优选0重量%至1重量%,更优选0重量%至0.1重量%,最优选0重量%。
组分B)和G-2)可选自具有至少两个异氰酸酯基团的有机异氰酸酯。
合适的具有至少两个异氰酸酯基团的有机异氰酸酯是本领域技术人员已知的任意有机异氰酸酯,优选用于生产木基材料或聚氨酯的那些,或这些异氰酸酯的混合物。这种类型的有机异氰酸酯及其生产和用途例如描述在Becker/Braun,Kunststoff Handbuch,第三修订版,第7卷"Polyurethane",Hanser 1993,第17至21页、第76至88页和第665至671页中。
优选的有机异氰酸酯是具有2至10,优选2至8个单体单元和每个单体单元平均至少一个异氰酸酯基团的低聚异氰酸酯,或这些的混合物。该异氰酸酯可以是脂族、脂环族或芳族的。更优选地,该有机异氰酸酯是MDI(二苯甲烷二异氰酸酯),或该低聚有机异氰酸酯是PMDI(聚合二苯甲烷二异氰酸酯)或MDI和PMDI的混合物。这些有机二异氰酸酯可通过甲醛与苯胺的缩合和在缩合反应中制成的异构体和低聚物的光气化获得(参见例如Becker/Braun,Kunststoff Handbuch,第三修订版,第7卷"Polyurethane",Hanser 1993,第18页最后一段至第19页第二段,和第76页第5段)。非常特别优选的是来自BASF SE的系列的产品,特别是M 20 FB。
有机异氰酸酯也可以是异氰酸酯封端的预聚物,其是异氰酸酯,例如PMDI与一种或多种多元醇和/或多胺的反应产物。
可以使用选自乙二醇、二甘醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇、甘油、三羟甲基丙烷、三乙醇胺、季戊四醇、山梨糖醇及其混合物的多元醇。另一些合适的多元醇是生物多元醇,如衍生自大豆油、菜籽油、蓖麻油和葵花油的多元醇。另一些合适的材料是可通过环状氧化物,例如环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷或四氢呋喃在多官能引发剂存在下的聚合获得的聚醚多元醇。合适的引发剂包含活性氢原子,并可以是水、丁二醇、乙二醇、丙二醇、二甘醇、三甘醇、二丙二醇、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、甲苯二胺、二乙基甲苯二胺、苯二胺、二苯甲烷二胺、乙二胺、环己烷二胺、环己烷二甲醇、间苯二酚、双酚A、甘油、三羟甲基丙烷、1,2,6-己三醇、季戊四醇或它们的任意混合物。另一些合适的聚醚多元醇包含二醇和三醇,如聚氧丙烯二醇和三醇,和聚(氧乙烯-氧丙烯)二醇和三醇,这些通过环氧乙烷和环氧丙烷与双官能或三官能引发剂的同时或相继加成反应制成。另一些合适的材料是聚酯多元醇,如上述多元醇与多羧酸或多羧酸衍生物,例如其酐,特别是二羧酸或二羧酸衍生物,例如琥珀酸、琥珀酸二甲酯、戊二酸、戊二酸二甲酯、己二酸、己二酸二甲酯、癸二酸、邻苯二甲酸酐、四氯邻苯二甲酸酐或对苯二甲酸二甲酯或其混合物的羟基封端反应产物。
可以使用选自乙二胺、甲苯二胺、二氨基二苯甲烷、多亚甲基多苯基多胺、氨基醇及其混合物的多胺。氨基醇的实例是乙醇胺和二乙醇胺。
有机二异氰酸酯也可以水性乳液的形式使用。优选使用无水有机异氰酸酯。
在有机异氰酸酯的情况下,重量百分比基于异氰酸酯组分本身,即例如没有作为乳化介质的水。
组分A)和F):
基于组分LCP-1)计,组分A)的量通常为0.005重量%至0.5重量%,优选0.008重量%至0.2重量%,更优选0.01重量%至0.1重量%。
基于组分LCP-2)计,组分F)的量通常为0重量%至0.3重量%,优选0重量%至0.1重量%,更优选0重量%至0.05重量%,最优选0重量%。
组分A)和F)各自独立地选自有机羧酸、羧酸酐、羰基氯或其混合物,优选选自有机羧酸和羧酸酐,更优选选自有机羧酸酐。
合适的有机羧酸、羧酸酐和羰基氯是具有小于2000g/mol,优选小于1000g/mol,更优选小于500g/mol的分子量的那些。
合适的有机羰基氯是C2至C20羰基氯,例如乙酰氯和邻苯二甲酰氯,优选C2至C15羰基氯,最优选C2至C8羰基氯。
合适的有机羧酸酐是C2至C50羧酸酐,如乙酸酐、琥珀酸酐、邻苯二甲酸酐、戊二酸酐、聚马来酸酐、苝四甲酸酐、衣康酸酐、马来酸酐(MA),优选C4至C15羧酸酐,如琥珀酸酐、邻苯二甲酸酐、马来酸酐(MA),更优选C4至C8羧酸酐,如琥珀酸酐、衣康酸酐和马来酸酐(MA),最优选马来酸酐(MA)。
合适的有机羧酸是C1至C15羧酸,如甲酸、乙酸、马来酸、富马酸、琥珀酸、衣康酸、苯甲酸、邻苯二甲酸和癸二酸。优选的有机羧酸是马来酸、富马酸、琥珀酸和乙酸。
在一个优选实施方案中,在与组分LCP-1)接触之前,将一部分或全部量,优选全部量的组分A)与组分B)或一部分组分B)混合以产生混合物AB)。
在进一步优选的实施方案中,在与组分LCP-1)接触之前,将一部分或全部量,优选全部量的组分A)与组分B)或一部分组分B)和与组分E)或一部分组分E)混合以产生混合物ABE)。
在进一步优选的实施方案中,用于混合物AB)或ABE)的组分A)优选包含羧酸或羧酸酐,更优选羧酸酐。如果使用羧酸,在混合物AB)或ABE)的混合和添加到木质纤维素粒子LCP-1)中之间的时期通常小于5分钟,优选小于1分钟,更优选小于10秒。
混合物AB)或ABE)优选包含:
i)50重量%至99重量%,优选70重量%至97重量%,更优选80重量%至95重量%,尤其是85重量%至92重量%的组分A)和
ii)1重量%至50重量%,优选3重量%至30重量%,更优选5重量%至20重量%,尤其是8重量%至15重量%的组分B)和
iii)0重量%至49重量%,优选0重量%至10重量%,更优选0重量%至5重量%的组分E),
其中组分E)在此优选选自惰性稀释剂、表面活性剂和磷酸三烷基酯。
最优选地,混合物AB)或ABE)以基本无水混合物的形式使用。基本无水混合物在此被理解为是指包含0重量%至1重量%,优选0重量%至0.1重量%,更优选0重量%至0.01重量%,最优选0重量%至0.001重量%的水,尤其是0重量%的水的混合物。
在进一步非常特别优选的实施方案中,混合物AB)或ABE)为溶液形式。
混合物AB)或ABE)可任选通过在添加到木质纤维素粒子LCP-1)中之前(如果与组分C)分开添加到木质纤维素粒子中)或在添加到组分C)中之前(如果作为混合物添加到木质纤维素粒子中)不久混合成分制成。在制成和添加之间的时期为3小时或更短。该时期也可非常短,并可以仅为几分钟,例如5分钟或更短。在此可通过将成分从单独的容器供入混合单元,例如混合容器或静态混合器并在其中混合它们来实现混合。
在一个特别优选的实施方案中,可通过将组分A)的重量比例彼此不同的两种或更多种,优选两种混合物AB)和/或ABE)混合来建立所用混合物AB)或ABE)中的组分A)的重量比例。这一实施方案尤其在连续法中有利,因为通过改变混合物的混合比,有可能在该方法中的温度T改变时容易和迅速调节参数a[相对于组分C)的质量的组分A)的酸当量的量]。
在进一步特别优选的实施方案中,可通过将混合物AB)或ABE)与一部分组分B)混合来建立所用混合物AB)或ABE)中的组分A)的重量比例。这一实施方案同样尤其在连续法中有利,因为在此通过改变混合比也有可能在该方法中的温度T改变时容易和迅速调节参数a。
组分D)和H):
所用组分D)和H)是铵盐。这些表现出氨基树脂的潜伏性硬化(M.Dunky,P.Niemz,Holzwerkstoffe und Leime,Springer 2002,第265至269页),因此也被称为潜伏性硬化剂。“潜伏性”在此是指硬化反应不在氨基树脂和硬化剂混合后立即发生,而是在一定延时后,或在借助例如温度活化硬化剂后发生。延迟硬化增加氨基树脂/硬化剂混合物的加工时间。潜伏性硬化剂的使用也有利于木质纤维素粒子与氨基树脂、硬化剂和其它组分的混合物,因为在工艺步骤iv)之前可存在氨基树脂的较低初步固化。优选的潜伏性硬化剂是氯化铵、溴化铵、碘化铵、硫酸铵、亚硫酸铵、甲磺酸铵、磷酸铵、硝酸铵或其混合物,优选硫酸铵、硝酸铵、氯化铵或其混合物,更优选硫酸铵、硝酸铵或其混合物。
除铵盐外,组分D)和H)还可包含少量的无机酸或无机酸的酸性盐,例如硫酸、硝酸、氯化铝、硫酸铝。如果使用这样的混合物,无机酸和/或无机酸的酸性盐的质量比小于10:90,优选小于5:95,其中基于组分LCP-1)或LCP-2)的干重量计,无机酸和/或无机酸的酸性盐的绝对量不大于0.1重量%,优选不大于0.02重量%
在一个特别优选的实施方案中,仅使用铵盐,并且不使用无机酸或无机酸的盐。
基于组分LCP-1)的总干重量计,组分D)的量为0重量%至2重量%,更优选0.05重量%至1.0重量%,最优选0.1重量%至0.5重量%。
基于组分LCP-2)的总干重量计,组分H)的量为0重量%至2重量%,更优选0重量%至0.5重量%,最优选0重量%至0.2重量%。
如果组分G-1)不含任意氨基树脂,组分H)的量优选为0重量%。
组分E)和I):
组分E)和I)可选自表面活性剂和/或磷酸三烷基酯和/或选自本领域技术人员已知的其它添加剂,例如疏水剂,如石蜡乳液,抗真菌剂,甲醛清除剂,例如脲或多胺,阻燃剂、溶剂,例如醇、二醇、甘油、金属、碳、颜料、染料、碱金属或碱土金属盐(选自硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐、卤化物)或酚醛树脂的硬化剂(如果组分G-1)包含酚醛树脂),或其混合物。可以独立地使用相同或不同的添加剂,以木质纤维素粒子LCP-1)或LCP-2)的总干含量的0重量%至5重量%,优选0.5重量%至4重量%,更优选1重量%至3重量%的量。
合适的表面活性剂是阴离子型、阳离子型、非离子型或两性表面活性剂及其混合物。特别优选的是非离子型或两性表面活性剂及其混合物,特别优选的是非离子型表面活性剂。
表面活性剂的实例列在McCutcheon's,Vol.1;Emulsifiers&Detergents,McCutcheon's Directories,Glen Rock,USA,2008(国际版或北美版)中。
合适的阴离子型表面活性剂是碱金属、碱土金属或铵的磺酸盐、硫酸盐、磷酸盐、羧酸盐或其混合物。磺酸盐的实例是烷基芳基磺酸盐、二苯基磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、木质素磺酸盐、脂肪酸和油的磺酸盐、乙氧基化烷基酚的磺酸盐、烷氧基化芳基酚的磺酸盐、萘磺酸盐缩合物、十二烷基-和十三烷基苯磺酸盐、萘-和烷基萘磺酸盐或磺基琥珀酸盐。硫酸盐的实例是脂肪酸和油的硫酸盐、乙氧基化烷基酚硫酸盐、醇硫酸盐、乙氧基化醇的硫酸盐或脂肪酸酯硫酸盐。
合适的非离子型表面活性剂是烷氧基化物、N-取代脂肪酸酰胺、胺氧化物、酯、糖基表面活性剂、聚合表面活性剂、嵌段聚合物及其混合物。烷氧基化物的实例是已用1至50当量的环氧烷烷氧基化的化合物,如醇、烷基酚、胺、酰胺、芳基酚、脂肪酸或脂肪酸酯。环氧乙烷和/或环氧丙烷可用于烷氧基化,优选环氧乙烷。N-取代脂肪酸酰胺的实例是脂肪酸葡糖酰胺或脂肪酸链烷醇酰胺。酯的实例是脂肪酸酯、甘油酯或甘油单酯。糖基表面活性剂的实例是山梨糖醇酐、乙氧基化山梨糖醇酐、蔗糖酯和葡萄糖酯,或烷基聚葡糖苷。聚合表面活性剂的实例是乙烯基吡咯烷酮、乙烯醇或乙酸乙烯酯的均聚物或共聚物。合适的嵌段聚合物是包含聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的嵌段的A-B或A-B-A型嵌段聚合物,或包含链烷醇和聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的嵌段的A-B-C型嵌段聚合物。优选的是脂肪醇聚二醇醚。
合适的阳离子型表面活性剂是季盐表面活性剂,实例是具有一个或两个疏水基团的季铵化合物,或长链伯胺的铵盐。
合适的两性表面活性剂是烷基甜菜碱和咪唑啉。
特别优选的表面活性剂是脂肪醇聚二醇醚、脂肪醇硫酸盐、磺化脂肪醇聚二醇醚、脂肪醇醚硫酸盐、磺化脂肪酸甲基酯、糖表面活性剂,如烷基糖苷,烷基苯磺酸盐、链烷磺酸盐、甲基酯磺酸盐、季铵盐,如十六烷基三甲基溴化铵,和皂。
合适的磷酸三烷基酯是结构R3PO4的化合物,其中三(3)个R基团各自可独立地为具有1、2、3、4、5或6个碳原子的烷基。各R基团可具有相同数量或不同数量,优选相同数量的碳原子。在相同碳原子数下,该基团可以是相同基团或异构基团,优选相同基团。
例如,可以使用磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯、磷酸三丁酯、磷酸三戊酯、磷酸三己酯或其混合物,优选磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯或其混合物,更优选磷酸三乙酯。
用于酚醛树脂的硬化剂可以例如是碳酸盐或氢氧化物,如碳酸钾或氢氧化钠。六亚甲基四胺也合适。用于酚醛树脂的硬化剂的进一步实例是M.Dunky,P.Niemz,Holzwerkstoffe und Leime,Springer 2002,第341至352页中已知的。
另外合适的添加剂可以例如是异氰酸酯组分(组分B)和G-2))的惰性稀释剂。合适的惰性稀释剂是惰性液体,例如芳族化合物,如甲苯、苯、二甲苯、萘、氯苯,有机溶剂如丙酮、醚、乙酸乙酯、THF、碳酸酯(例如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二苯酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯)、链烷和链烯(例如戊烯、己烷、环己烷、庚烷)、石蜡油、蜡、硅酮油,优选碳酸酯、石蜡油或硅酮油,更优选碳酸酯或石蜡油。
用途:
通过本发明的方法,可以生产不同种类的单层和多层木质纤维素材料,特别优选的是单层和多层颗粒板(OSBs),最优选单层颗粒板和纤维板和多层颗粒板,尤其是多层颗粒板。
本发明的多层木质纤维素材料的总厚度随使用领域而变并通常为0.5至100mm,优选10至40mm,尤其是15至20mm。
本发明的单层和多层木质纤维素材料通常具有100至1000kg/m3,优选400至850kg/m3的平均总密度。
本发明的多层颗粒板通常具有400至750kg/m3,更优选425至650kg/m3,尤其是450至600kg/m3的平均总密度。根据EN 1058在制成后24小时测定密度。
通过本发明的方法制成的木质纤维素材料,尤其是单层和多层颗粒板和单层纤维板主要用于施工、用于室内装修、用于店铺装修和展台搭建、作为家具材料和作为包装材料。
在优选用途中,通过本发明的方法制成的木质纤维素材料用作夹层板的内层。在这种情况下,夹层板的外层可由不同材料,例如金属如铝或不锈钢,或薄木基材料板,如颗粒板或纤维板,优选高密度纤维板(HDF),或层压板,例如高压层压板(HPL)构成。
在进一步优选用途中,通过本发明的方法制成的木质纤维素材料在一个或多个面上例如用家具膜、三聚氰胺膜、镶板、塑料封边或漆涂覆。
根据本发明制成的木质纤维素材料或由其制成的涂覆木质纤维素材料或由其制成的夹层板在施工、室内装修和店铺装修和展台搭建中的用途的实例是作为屋顶和墙面板、填充物、覆板、地板、门的内层、隔墙或搁板。
通过本发明的方法制成的木质纤维素材料或由其制成的涂覆木质纤维素材料或由该木质纤维素材料制成的夹层板在家具构造中的用途的实例是作为独立柜的支承材料、作为搁板、作为门材料、作为工作台、作为橱柜面板、作为桌、椅和软体家具中的元件。

Claims (20)

1.一种分批或连续生产单层或多层木质纤维素材料的方法,其包括如下工艺步骤:
(Ia)制造混合物M1和
(Ib)任选一种或多种混合物M2,
(II)铺散混合物M1和任意混合物M2以产生毡料,
(III)任选预压实所述铺散的毡料和
(IV)热压,
其中混合物M1包含木质纤维素粒子(组分LCP-1)和另外的
a)0.005重量%至0.5重量%的有机羧酸、羧酸酐、羰基氯或其混合物(组分A)
b)0.05重量%至3重量%的具有至少两个异氰酸酯基团的有机异氰酸酯(组分B)和
c)5重量%至15重量%的选自氨基树脂的粘合剂(组分C)
d)0重量%至2重量%的硬化剂(组分D)和
e)0重量%至5重量%的添加剂(组分E),
混合物M2包含木质纤维素粒子(组分LCP-2)和另外的
f)0重量%至0.3重量%的有机羧酸、羧酸酐、羰基氯或其混合物(组分F),
g)1重量%至30重量%的选自氨基树脂、酚醛树脂、蛋白质基粘合剂和其它聚合物基粘合剂或其混合物的粘合剂(组分G-1)和0重量%至3重量%的具有至少两个异氰酸酯基团的有机异氰酸酯(组分G-2),
h)0重量%至2重量%的硬化剂(组分H)和
i)0重量%至5重量%的添加剂(组分I),
前提是满足下列条件:
amin<a<amax
amin=[(-1/6000·T)+(65/6000)],优选amin=[(-1/4500·T)+(65/4500)],更优选amin=[(-1/3500·T]+(65/3500)]
amax=[(-1/2000·T)+(75/2000)],优选amax=[(-1/2500·T)+(75/2500)],更优选amax=[(-1/3000·T)+(75/3000)],
其中
T是在工艺步骤(Ia)后的以℃计的混合物M1的温度并且在10至65℃,优选10至60℃,更优选15至58℃之间,且
a是以mol/100g计的相对于组分C)的质量的组分A)中的酸当量的量。
2.根据权利要求1的分批或连续生产单层或多层木质纤维素材料的方法,其中在工艺步骤(Ia)中,组分A)或组分A)和组分B)的混合物或组分A)、组分B)和组分E)的混合物,和
-组分C)或
-组分C)与选自组分B)、D)和E)中的一种或多种组分的混合物
(1)彼此分开或
(2)作为混合物在所述混合物制成后0.1至3600秒内
施加到木质纤维素粒子(组分LCP-1)上。
3.根据权利要求1或2的分批或连续生产单层或多层木质纤维素材料的方法,其中在与木质纤维素粒子(组分LCP-1)接触之前,将一部分或全部的组分A)与组分B)或一部分组分B)混合。
4.根据权利要求1-3中任一项的分批或连续生产单层或多层木质纤维素材料的方法,其中在与木质纤维素粒子(组分LCP-1)接触之前,将全部的组分A)与组分B)或一部分组分B)混合。
5.根据权利要求1-4中任一项的分批或连续生产单层或多层木质纤维素材料的方法,其中在与组分LCP-1)接触之前,将一部分或全部量,优选全部量的组分A)与组分B)或一部分组分B)和与组分E)或一部分组分E)混合以产生混合物ABE)。
6.根据权利要求1-5中任一项的分批或连续生产单层或多层木质纤维素材料的方法,其中已任选在单独步骤中与选自组分B)、D)和E)中的一种或多种组分混合的组分C),和组分A)或组分A)与组分B)的混合物或组分A)与组分B)和组分E)的混合物彼此分开或作为混合物在0.1至3600秒内添加到木质纤维素粒子LCP-1)中或添加到木质纤维素粒子LCP-1)与选自组分B)、D)和E)中的一种或多种组分的混合物中。
7.根据权利要求1-6中任一项的分批或连续生产单层或多层木质纤维素材料的方法,其中将组分LCP-1)的初始装料与组分C)和组分D)一起或以任意顺序混合,接着加入组分E),然后一起或以任意顺序,优选一起加入组分A)和B),或一起或以任意顺序,优选一起加入组分A)和B),然后加入组分E)。
8.根据权利要求1-7中任一项的分批或连续生产单层或多层木质纤维素材料的方法,其中将组分LCP-1)的初始装料与组分A)和组分B)一起或以任意顺序,优选一起混合,接着加入组分E),然后一起或以任意顺序,优选一起加入组分C)和D),或一起或以任意顺序,优选一起加入组分C)和D),然后加入组分E)。
9.根据权利要求1-8中任一项的分批或连续生产单层或多层木质纤维素材料的方法,其中将组分LCP-1)的初始装料与组分E)混合,接着一起或以任意顺序,优选一起加入组分C)和组分D),然后一起或以任意顺序,优选一起加入组分A)和B),或一起或以任意顺序,优选一起加入组分A)和B),然后一起或以任意顺序加入组分C)和组分D)。
10.根据权利要求1-9中任一项的分批或连续生产单层或多层木质纤维素材料的方法,其中将组分LCP-1)的初始装料与组分E)混合,接着加入组分A)、B)、C)和D)的混合物。
11.根据权利要求1-10中任一项的分批或连续生产单层或多层木质纤维素材料的方法,其中将组分LCP-1)的初始装料与组分A)、B)、C)和D)的混合物混合,接着加入组分E)。
12.根据权利要求1-11中任一项的分批或连续生产单层或多层木质纤维素材料的方法,其中将组分LCP-1)的初始装料与一部分组分E)混合,接着加入另一部分组分E)和组分A)、B)、C)和D)的混合物。
13.根据权利要求1-12中任一项的分批或连续生产单层或多层木质纤维素材料的方法,其中将组分LCP-1)的初始装料与一部分组分E)和组分A)、B)、C)和D)的混合物混合,接着加入另一部分组分E)。
14.根据权利要求1-13中任一项的分批或连续生产单层或多层木质纤维素材料的方法,其中使用羧酸酐作为组分A),优选C4至C8羧酸酐,如琥珀酸酐、衣康酸酐和马来酸酐(MA),更优选马来酸酐(MA)。
15.根据权利要求1-14中任一项的分批或连续生产单层或多层木质纤维素材料的方法,其中使用C4至C8羧酸酐作为组分F),如琥珀酸酐、衣康酸酐和马来酸酐(MA),更优选马来酸酐(MA)。
16.根据权利要求1-15中任一项的分批或连续生产单层或多层木质纤维素材料的方法,其中在与组分LCP-1)接触之前,将一部分或全部量,优选全部量的组分A)与组分B)或一部分组分B)和与组分E)或一部分组分E)混合以产生混合物ABE)。
17.根据权利要求1-16中任一项的分批或连续生产单层或多层木质纤维素材料的方法,其中混合物AB)和ABE)包含50重量%至99重量%,优选70重量%至97重量%,更优选80重量%至95重量%,尤其是85重量%至92重量%的组分A)和1重量%至50重量%,优选3重量%至30重量%,更优选5重量%至20重量%,尤其是8重量%至15重量%的组分B),和0重量%至49重量%,优选0重量%至10重量%,更优选0重量%至5重量%的组分E)。
18.根据权利要求1-17中任一项的分批或连续生产单层或多层木质纤维素材料的方法,其中组分A)和组分B)的混合物以基本无水混合物的形式使用。
19.根据权利要求1-18中任一项的分批或连续生产单层或多层木质纤维素材料的方法,其中使用木屑作为组分LCP-1)。
20.根据权利要求1-19中任一项的单层或多层木质纤维素材料用于生产颗粒板和纤维板和定向刨花板(OSBs),最优选单层颗粒板和纤维板和多层颗粒板,尤其是多层颗粒板的用途。
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