EA045582B1 - WATER DRAINAGE METHOD - Google Patents

WATER DRAINAGE METHOD Download PDF

Info

Publication number
EA045582B1
EA045582B1 EA202391947 EA045582B1 EA 045582 B1 EA045582 B1 EA 045582B1 EA 202391947 EA202391947 EA 202391947 EA 045582 B1 EA045582 B1 EA 045582B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
component
water
group
drainage device
lignin
Prior art date
Application number
EA202391947
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Куббер Дан Де
Дорте Бартник Йоханссон
Мирослав Николич
Михаил Эмборг
Original Assignee
Роквул А/С
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Роквул А/С filed Critical Роквул А/С
Publication of EA045582B1 publication Critical patent/EA045582B1/en

Links

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Настоящее изобретение относится к способу дренажа воды, вододренажному устройству и группе двух или более вододренажных устройств.The present invention relates to a water drainage method, a water drainage device, and a group of two or more water drainage devices.

Уровень техникиState of the art

Осадки, такие как дождь, снег, мокрый снег, град и т.п., приводят к накоплению воды, которая должна быть надежно собрана и/или куда-то отведена. Как правило, для сбора избыточной воды и отведения ее в место сбора воды применяют кровельные желоба и системы основного дренажа. Однако часто на грунте остается поверхностная вода, которая может приводить к тому, что грунт становится заболоченным или затопленным.Precipitation such as rain, snow, sleet, hail, etc. leads to the accumulation of water, which must be securely collected and/or discharged somewhere. Typically, roof gutters and main drainage systems are used to collect excess water and carry it to a collection point. However, surface water often remains on the ground, which can cause the ground to become waterlogged or flooded.

Известно, что есть устройства, включающие искусственные стекловидные волокна, которые могут поглощать и удерживать избыточную поверхностную воду, и постепенно рассеивать ее обратно в окружающий грунт. Также известно, что есть устройства, которые поглощают избыточную поверхностную воду, и отводят воду куда-нибудь еще.It is known that there are devices incorporating artificial glassy fibers that can absorb and hold excess surface water, and gradually disperse it back into the surrounding soil. It is also known that there are devices that absorb excess surface water and divert the water somewhere else.

Патентный документ WO 2013/113410 раскрывает дренажный элемент, сформированный из гидрофильной связанной подложки из искусственных стекловидных волокон, причем подложка из искусственных стекловидных волокон (MMVF) включает искусственные стекловидные волокна, связанные отвержденной связующей композицией, причем MMVF-подложка имеет противолежащие первый и второй концы и канал, протяженный от первого отверстия на первом конце до второго отверстия на втором конце.Patent document WO 2013/113410 discloses a drainage element formed from a hydrophilic bonded man-made vitreous fiber substrate (MMVF), wherein the man-made vitreous fiber (MMVF) substrate includes artificial vitreous fibers bonded by a cured binder composition, wherein the MMVF substrate has opposing first and second ends and a channel extending from a first opening at a first end to a second opening at a second end.

Патентный документ WO 2013/072082 раскрывает вододренажный резервуар, включающий связанную подложку из искусственных стекловидных волокон, и трубопровод, имеющий два открытых конца, причем MMVF-подложка включает искусственные стекловидные волокна, связанные отвержденной связующей композицией, причем первый открытый конец трубопровода находится в сообщении по текучей среде с MMVF-подложкой.Patent document WO 2013/072082 discloses a water drainage reservoir including a bonded man-made vitreous fiber substrate and a conduit having two open ends, the MMVF substrate including man-made vitreous fibers bonded by a cured binder composition, the first open end of the conduit being in fluid communication. environment with MMVF substrate.

Патентный документ WO 2014/029873 раскрывает конструкцию для дренажа поверхностной воды, включающую связанный распределяющий нагрузку слой и дренажный слой, причем дренажный слой сформирован из группы связанных дренажных элементов из искусственных стекловидных волокон (MMVF), причем каждый из дренажных элементов включает искусственные стекловидные волокна, связанные отвержденной связующей композицией, причем дренажный слой находится под распределяющим нагрузку слоем.Patent document WO 2014/029873 discloses a surface water drainage structure including a bonded load distribution layer and a drainage layer, wherein the drainage layer is formed from a group of bonded man-made vitreous fiber (MMVF) drainage elements, each of the drainage elements including bonded man-made vitreous fibers (MMVFs). cured binder composition, the drainage layer being under the load-distributing layer.

Патентный документ WO 2014/029872 раскрывает устройство, включающее связанную подложку из искусственных стекловидных волокон, и по меньшей мере один первый трубопровод и по меньшей мере один второй трубопровод, причем каждый трубопровод имеет первый и второй открытые концы, причем MMVF-подложка включает искусственные стекловидные волокна, связанные отвержденной связующей композицией, причем первый открытый конец первого трубопровода и первый открытый конец второго трубопровода, в каждом случае независимо, находятся в сообщении по текучей среде с MMVFподложкой, причем первый трубопровод находится на большей высоте, чем второй трубопровод, причем по меньшей мере часть MMVF-подложки размещена между первым и вторым трубопроводами.Patent document WO 2014/029872 discloses a device including a bonded man-made vitreous fiber substrate, and at least one first conduit and at least one second conduit, each conduit having first and second open ends, wherein the MMVF substrate includes man-made vitreous fibers bonded by a cured binder composition, wherein the first open end of the first conduit and the first open end of the second conduit are, in each case independently, in fluid communication with the MMVF substrate, the first conduit being at a greater height than the second conduit, wherein at least a portion The MMVF substrate is placed between the first and second pipelines.

Такие устройства обычно включают фенолформальдегидные смолы и карбамидофенолформальдегидные смолы в качестве связующих материалов. Эти связующие материалы экономичны в производстве и обеспечивают превосходные механические свойства в обращении с ними. Это является весьма важным, так как устройства размещены в глубине грунта и должны быть в состоянии выдерживать условия монтажа, и затем давление сверху грунта во время эксплуатации (например, от транспортных средств).Such devices typically include phenol-formaldehyde resins and urea-phenol-formaldehyde resins as binders. These binders are economical to produce and provide excellent mechanical handling properties. This is very important since the devices are located deep in the ground and must be able to withstand installation conditions and then pressure from above the ground during operation (eg from vehicles).

Однако существующее и предложенное законодательство, направленное на сокращение или устранение эмиссии формальдегида во время изготовления из производственного предприятия, но также в рабочую среду, привело к разработке не содержащих формальдегид связующих материалов. Также существует постоянная тенденция для потребителей предпочитать изделия, которые полностью или по меньшей мере частично получены из возобновляемых материалов, и поэтому существует потребность в создании связующих материалов для водопоглощающих устройств, которые, по меньшей мере частично, сформированы из возобновляемых материалов. Кроме того, известные связующие материалы на основе формальдегида часто включают корродирующие и/или вредные компоненты. Это требует принятия защитных мер для оборудования и мер для обеспечения безопасности обслуживающего оборудование персонала.However, existing and proposed legislation aimed at reducing or eliminating formaldehyde emissions during manufacturing from the manufacturing plant, but also into the work environment, has led to the development of formaldehyde-free binders. There is also a continuing trend for consumers to prefer products that are formed wholly or at least in part from renewable materials, and therefore there is a need to provide binders for water absorption devices that are formed at least in part from renewable materials. In addition, known formaldehyde-based binders often include corrosive and/or harmful components. This requires protective measures to be taken for the equipment and measures to ensure the safety of personnel operating the equipment.

Раньше были предложены не содержащие формальдегид связующие материалы для водопоглощающих устройств. Однако еще существуют некоторые недостатки, связанные с MMVF-продуктами, полученными с этими связующими материалами, в плане низких механических характеристик, когда их сравнивают с MMVF-продуктами, сформированными из фенолформальдегидных смол. В дополнение такие связующие материалы часто изготовлены из дорогостоящих исходных материалов.Previously, formaldehyde-free binders for water-absorbing devices have been proposed. However, there are still some disadvantages associated with MMVF products formed with these binder materials in terms of poor mechanical properties when compared with MMVF products formed from phenol-formaldehyde resins. In addition, such binders are often made from expensive raw materials.

В дополнение существует непреходящая потребность в улучшении характеристик удерживания воды дренажных устройств, например накопление, просачивание и дренирование.In addition, there is a continuing need to improve the water retention characteristics of drainage devices, such as storage, infiltration and drainage.

Кроме того, известные MMVF-дренажные устройства обычно содержат смачивающие агенты для улучшения гидрофильности. Однако определенные смачивающие агенты могут вымываться из MMVF- 1 045582 продукта со временем. Это является особенно проблематичным, так как дренажные устройства размещены в грунте, и тем самым смачивающий агент может высасываться и загрязнять окружающий грунт. В дополнение, когда смачивающий агент вымывается, значительно изменялись бы характеристики устройства в отношении дренирования. Наконец, существует постоянная потребность в сокращении числа компонентов, необходимых для получения MMVF-дренажных устройств, как из экологических соображений, так и в отношении экономической эффективности.In addition, known MMVF drainage devices typically contain wetting agents to improve hydrophilicity. However, certain wetting agents may leach out of the MMVF-1045582 product over time. This is particularly problematic since the drainage devices are located in the soil and thus the wetting agent can be sucked out and contaminate the surrounding soil. In addition, when the wetting agent is washed out, the drainage characteristics of the device would change significantly. Finally, there is a continuing need to reduce the number of components required to produce MMVF drainage devices, both for environmental reasons and in terms of cost-effectiveness.

Поэтому было бы желательным создание вододренажного устройства, включающего связующий материал, который не содержит формальдегид, но имеет эквивалентные или превосходящие механические свойства при обращении (например, прочность на сжатие) сравнительно с фенолформальдегидными связующими материалами. Было бы желательно, чтобы такой связующий материал имел улучшенные характеристики удерживания воды (например, улучшенные характеристики накопления, просачивания и дренирования). Кроме того, было бы желательно, чтобы такой связующий материал был экономичным в изготовлении, и был бы основан главным образом на возобновляемых источниках. Наконец, было бы желательно, чтобы такой связующий материал не требовал бы дополнительного добавления смачивающего агента и тем самым предотвращал бы вымывание смачивающих агентов в окружающий грунт.Therefore, it would be desirable to provide a water drainage device including a binder material that does not contain formaldehyde but has equivalent or superior mechanical handling properties (eg, compressive strength) to phenol-formaldehyde binders. It would be desirable for such a binder to have improved water retention properties (eg, improved accumulation, percolation and drainage characteristics). In addition, it would be desirable for such a binder material to be economical to manufacture and based primarily on renewable sources. Finally, it would be desirable that such a bonding material would not require additional addition of a wetting agent and thereby prevent the leaching of wetting agents into the surrounding soil.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Вододренажное устройство, используемое в настоящем изобретении, разрешает вышеуказанные проблемы.The water drainage device used in the present invention solves the above problems.

В первом аспекте представлен способ дренажа воды, включающий стадии обеспечения вододренажного устройства, причем вододренажное устройство включает искусственные стекловидные волокна (MMVF), связанные отвержденной водной связующей композицией; и размещения вододренажного устройства в контакте с грунтом, причем вододренажное устройство поглощает воду и высвобождает воду в приемник;In a first aspect, a method for water drainage is provided, comprising the steps of providing a water drainage device, wherein the water drainage device includes man-made vitreous fibers (MMVF) bonded with a cured aqueous binder composition; and placing a water drainage device in contact with the ground, the water drainage device absorbing water and releasing water into a receptacle;

причем водная связующая композиция перед отверждением включает компонент (i) в форме одного или более окисленных лигнинов;wherein the aqueous binder composition, before curing, includes component (i) in the form of one or more oxidized lignins;

компонент (ii) в форме одного или более сшивающих агентов; и компонент (iii) в форме одного или более пластификаторов.component (ii) in the form of one or more cross-linking agents; and component (iii) in the form of one or more plasticizers.

Во втором аспекте изобретения представлено вододренажное устройство, включающее искусственные стекловидные волокна (MMVF), связанные отвержденной водной связующей композицией, причем водная связующая композиция перед отверждением включает компонент (i) в форме одного или более окисленных лигнинов;In a second aspect of the invention, there is provided a water drainage device comprising man-made vitreous fibers (MMVF) bonded by a cured aqueous binder composition, wherein the aqueous binder composition, before curing, comprises component (i) in the form of one or more oxidized lignins;

компонент (ii) в форме одного или более сшивающих агентов; и компонент (iii) в форме одного или более пластификаторов.component (ii) in the form of one or more cross-linking agents; and component (iii) in the form of one or more plasticizers.

В третьем аспекте изобретения представлена группа из двух или более вододренажных устройств, причем вододренажные устройства включают искусственные стекловидные волокна (MMVF), связанные отвержденной водной связующей композицией, причем водная связующая композиция перед отверждением включает компонент (i) в форме одного или более окисленных лигнинов;In a third aspect of the invention, a group of two or more water drainage devices is provided, the water drainage devices comprising man-made vitreous fibers (MMVF) bonded by a cured aqueous binder composition, wherein the aqueous binder composition, before curing, comprises component (i) in the form of one or more oxidized lignins;

компонент (ii) в форме одного или более сшивающих агентов; и компонент (iii) в форме одного или более пластификаторов.component (ii) in the form of one or more cross-linking agents; and component (iii) in the form of one or more plasticizers.

В четвертом аспекте изобретения представлен способ получения вододренажного устройства, включающий стадии (i) обеспечения искусственных стекловидных волокон;In a fourth aspect of the invention, there is provided a method for producing a water drainage device, comprising the steps of (i) providing artificial vitreous fibers;

(ii) распыления на искусственные стекловидные волокна водной связующей композиции; и (iii) сбора и уплотнения искусственных стекловидных волокон и отверждения водной связующей композиции с образованием вододренажного устройства;(ii) spraying the artificial vitreous fibers with an aqueous binder composition; and (iii) collecting and compacting the artificial vitreous fibers and curing the aqueous binder composition to form a water drainage device;

причем водная связующая композиция перед отверждением включает компонент (i) в форме одного или более окисленных лигнинов;wherein the aqueous binder composition, before curing, includes component (i) in the form of one or more oxidized lignins;

компонент (ii) в форме одного или более сшивающих агентов; и компонент (iii) в форме одного или более пластификаторов.component (ii) in the form of one or more cross-linking agents; and component (iii) in the form of one or more plasticizers.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что можно получать не содержащий формальдегид связующий материал, который приводит к устройству с механическими свойствами при обращении с ним (например, прочностью на сжатие как начальной прочностью, но также как прочностью после старения), эквивалентными устройствам, связанным фенолформальдегидными связующими материалами. Авторы настоящего изобретения также получили такой связующий материал, который приводит к устройствам, которые имеют улучшенные характеристики удерживания воды (например, накопление, просачивание, дренирование), который является весьма полезным для дренажа воды. Авторы настоящего изобретения получили такой связующий материал, который является экономичным, и основан главным образом на возобновляемых источниках. Наконец, этот связующий материал означает, что добавление смачивающего агента в устройство не требуется, предотвращая вымывание смачивающего агента в окружающий грунт и обеспечивая преимущества как в экологическом отношении, так и в плане стоимости.The present inventors have discovered that it is possible to produce a formaldehyde-free binder material that results in a device with mechanical handling properties (e.g., compressive strength as initial strength, but also as strength after aging) equivalent to devices bonded with phenol-formaldehyde binders . The inventors of the present invention have also obtained such a binder material that results in devices that have improved water retention characteristics (eg, accumulation, percolation, drainage), which is very useful for water drainage. The inventors of the present invention have obtained such a binder material which is economical and based mainly on renewable sources. Finally, this binder material means that adding a wetting agent to the device is not required, preventing the wetting agent from leaching into the surrounding soil and providing both environmental and cost benefits.

- 2 045582- 2 045582

Описание фигурDescription of the figures

Фиг. 1А-1Е показывают результаты испытаний на прочность при сжатии.Fig. 1A-1E show the results of compressive strength tests.

Фиг. 2 показывает результаты среднего накопления воды.Fig. 2 shows the results of average water accumulation.

Фиг. 3 показывает результаты среднего дренирования воды.Fig. 3 shows the results of average water drainage.

Фиг. 4 показывает результаты среднего просачивания воды.Fig. 4 shows the results of average water infiltration.

Фиг. 5 схематически показывает вододренажное устройство, полностью заглубленное в грунт и соединенное с кровельными желобами здания.Fig. 5 schematically shows a water drainage device completely buried in the ground and connected to the roof gutters of the building.

Фиг. 6 показывает вододренажное устройство, включающее канал.Fig. 6 shows a water drainage device including a channel.

Фиг. 7 показывает фрагмент возможной структуры лигнина.Fig. 7 shows a fragment of a possible lignin structure.

Фиг. 8 показывает возможные прекурсоры лигнина и общие межблочные связки.Fig. 8 shows possible lignin precursors and common interblock bonds.

Фиг. 9 показывает четыре группы технических лигнинов, имеющихся в продаже на рынке.Fig. 9 shows four groups of technical lignins available on the market.

Фиг. 10 показывает обобщение свойств технических лигнинов.Fig. 10 shows a summary of the properties of technical lignins.

Подробное описание вариантов осуществления изобретенияDetailed Description of Embodiments of the Invention

Изобретение относится к способу дренажа воды, включающему стадии обеспечения вододренажного устройства, причем вододренажное устройство включает искусственные стекловидные волокна (MMVF), связанные отвержденной водной связующей композицией; и размещения вододренажного устройства в контакте с грунтом, причем вододренажное устройство поглощает воду и высвобождает воду в приемник;The invention relates to a method of water drainage, comprising the steps of providing a water drainage device, wherein the water drainage device includes man-made vitreous fibers (MMVF) bound by a cured aqueous binder composition; and placing a water drainage device in contact with the ground, the water drainage device absorbing water and releasing water into a receptacle;

причем водная связующая композиция перед отверждением включает компонент (i) в форме одного или более окисленных лигнинов;wherein the aqueous binder composition, before curing, includes component (i) in the form of one or more oxidized lignins;

компонент (ii) в форме одного или более сшивающих агентов; и компонент (iii) в форме одного или более пластификаторов.component (ii) in the form of one or more cross-linking agents; and component (iii) in the form of one or more plasticizers.

Изобретение относится к дренируемой воде, предпочтительно к дренируемой поверхностной воде. Она может быть отведена для дренирования поверхностной воды с игровых площадок, таких как площадки для детских игр и спортивные площадки. Спортивные площадки включают футбольные поля, поля для регби, крикетные площадки, лужайки для игры в шары, корты для тенниса на траве, поля для гольфа, игровые площадки, атлетические площадки и конноспортивные комплексы. Она также может быть отведена для дренирования воды из садов, парков или с полей. Она также может быть отведена для дренирования воды с кровельных желобов и дренажных систем зданий или улиц.The invention relates to drained water, preferably to drained surface water. It can be diverted to drain surface water from play areas such as playgrounds and sports fields. Sports grounds include football pitches, rugby pitches, cricket pitches, bowling greens, grass tennis courts, golf courses, playgrounds, athletic fields and equestrian centers. It can also be diverted to drain water from gardens, parks or fields. It can also be diverted to drain water from roof gutters and building or street drainage systems.

Вододренажное устройство имеет свое обычное в технологии значение. Оно представляет собой устройство, которое способно дренировать воду. Под дренажем подразумевают удаление поверхностной воды или подповерхностной воды из области с избыточной водой. Оно может исполнять это поглощением воды и удерживанием ее в своей структуре, или передавать воду в приемник, например, в место сбора воды. Вододренажное устройство согласно изобретению также может быть названо устройством для задерживания воды, или устройством для хранения воды, или устройством для накопления воды. Это обусловлено тем, что оно замедляет поступление воды в места сбора поглощением ее и удерживанием ее внутри своей структуры.The water drainage device has its usual meaning in technology. It is a device that is capable of draining water. Drainage refers to the removal of surface water or subsurface water from an area of excess water. It can do this by absorbing water and holding it in its structure, or transferring water to a receiver, for example, to a water collection point. The water drainage device according to the invention can also be called a water retention device, or a water storage device, or a water storage device. This is due to the fact that it slows down the flow of water to collection points by absorbing it and retaining it within its structure.

Вододренажное устройство является гидрофильным, т.е. оно привлекает воду. Термин гидрофильный имеет свое обычное в технологии значение.The water drainage device is hydrophilic, i.e. it attracts water. The term hydrophilic has its usual meaning in technology.

Гидрофильность вододренажного устройства может быть определена в терминах краевого угла с водой. Материал MMVF устройства предпочтительно имеет краевой угол с водой менее 90°. Краевой угол измеряют методом измерения покоящейся капли. Может быть применен любой метод покоящейся капли, например, с использованием гониометра для измерения краевого угла. На практике каплю помещают на твердую поверхность и регистрируют изображение капли во времени. Затем определяют статический краевой угол согласно уравнению Юнга-Лапласа вокруг капли. За краевой угол принимают угол между расчетной функцией формы капли и поверхностью образца, проекция которого в изображении капли считается базовой линией. Равновесные краевые углы используют для дополнительной оценки и расчета свободной энергии поверхности с использованием метода Оуэнса-Вендта-Рабеля-Кьельбле. Метод расчета краевого угла между материалом и водой является общеизвестным для квалифицированного специалиста.The hydrophilicity of a water drainage device can be defined in terms of the contact angle with water. The MMVF material of the device preferably has a contact angle with water of less than 90°. The contact angle is measured using the stationary drop measurement method. Any sessile drop method can be applied, for example using a goniometer to measure the contact angle. In practice, a drop is placed on a solid surface and an image of the drop is recorded over time. The static contact angle is then determined according to the Young-Laplace equation around the droplet. The contact angle is taken to be the angle between the calculated drop shape function and the surface of the sample, the projection of which in the drop image is considered the base line. Equilibrium contact angles are used to further estimate and calculate surface free energy using the Owens-Wendt-Rabel-Kjellble method. The method for calculating the contact angle between a material and water is generally known to a qualified specialist.

Гидрофильность дренажного устройства может быть определена гидравлической проводимостью. Дренажное устройство предпочтительно имеет гидравлическую проводимость от 5 до 300 м/день, предпочтительно от 50 до 200 м/день. Гидравлическую проводимость измеряют в соответствии со стандартом ISO 17312:2005. Преимущество этой гидравлической проводимости состоит в том, что дренажное устройство может поглощать избыток воды и отводить ее с достаточной скоростью для предотвращения затопления.The hydrophilicity of a drainage device can be determined by hydraulic conductivity. The drainage device preferably has a hydraulic conductivity of 5 to 300 m/day, preferably 50 to 200 m/day. Hydraulic conductivity is measured in accordance with ISO 17312:2005. The advantage of this hydraulic conductivity is that the drainage device can absorb excess water and discharge it at a sufficient rate to prevent flooding.

Гидрофильность образца MMVF-подложки также может быть измерена определением времени погружения образца. Для определения времени погружения требуется образец MMVF-подложки, имеющий размеры 100x100x100 мм. Контейнер с минимальным размером 200x200x200 мм наполняют водой. Время погружения представляет собой время от момента, когда образец впервые приходит в контакт с водой, до момента, когда испытательный образец полностью погружается. Образец помещают в контакте сThe hydrophilicity of a MMVF substrate sample can also be measured by determining the immersion time of the sample. To determine the immersion time, a sample of MMVF substrate having dimensions of 100x100x100 mm is required. A container with a minimum size of 200x200x200 mm is filled with water. Immersion time is the time from the moment the specimen first comes into contact with water until the test specimen is completely immersed. The sample is placed in contact with

- 3 045582 водой таким образом, что он сначала соприкасается с водой в поперечном сечении 100x100 мм. Затем образец будет должен погрузиться на расстояние слегка больше 100 мм, чтобы быть полностью погруженным. Чем быстрее погружается образец, тем более гидрофильным является образец. MMVFподложку считают гидрофильной, если время погружения составляет менее 120 с. Время погружения предпочтительно составляет менее 60 с. На практике устройство для дренажа воды может иметь время погружения в пределах немногих секунд, такое как менее 15 с.- 3 045582 with water in such a way that it first comes into contact with water in a cross section of 100x100 mm. The sample will then need to be immersed slightly more than 100mm to be fully immersed. The faster the sample sinks, the more hydrophilic the sample is. An MMVF substrate is considered hydrophilic if the immersion time is less than 120 s. The immersion time is preferably less than 60 seconds. In practice, the water drainage device may have a immersion time within a few seconds, such as less than 15 seconds.

Способ согласно настоящему изобретению включает вододренажное устройство, включающее искусственные стекловидные волокна (MMVF). Искусственные стекловидные волокна (MMVF) могут иметь любой подходящий оксидный состав. Волокна могут представлять собой стеклянные волокна, керамические волокна, базальтовые волокна, шлаковые волокна или минеральные либо каменные волокна. Волокна предпочтительно относятся к типам, общеизвестным как минеральные, каменные или шлаковые волокна, наиболее предпочтительно каменные волокна.The method of the present invention includes a water drainage device comprising man-made vitreous fibers (MMVF). Man-made vitreous fibers (MMVF) can have any suitable oxide composition. The fibers may be glass fibers, ceramic fibers, basalt fibers, slag fibers, or mineral or stone fibers. The fibers are preferably of the types commonly known as mineral, stone or slag fibres, most preferably stone fibres.

Каменные волокна, как правило, включают следующие оксиды, в процентах по весу:Stone fibers typically include the following oxides, as a percentage by weight:

SiCh: от 30 до 51SiCh: from 30 to 51

СаО: от 8 до 30CaO: from 8 to 30

MgO: от 2 до 25MgO: 2 to 25

FeO (в том числе РегОз): от 2 до 15FeO (including RegOz): from 2 to 15

Na2O+K2O: не более 10Na2O+K2O: no more than 10

CaO+MgO: от 10 до 30CaO+MgO: from 10 to 30

В предпочтительных вариантах исполнения MMVF имеют следующие уровни содержания элементов, рассчитанные как оксиды, в вес.%:In preferred embodiments, MMVFs have the following elemental contents, calculated as oxides, in wt.%:

ЗЮг: по меньшей мере 30, 32, 35 или 37; не более 51, 48, 45 или 43West: at least 30, 32, 35 or 37; no more than 51, 48, 45 or 43

АЬОз: по меньшей мере 12, 16 или 17; не более 30, 27 или 25AlO3: at least 12, 16 or 17; no more than 30, 27 or 25

СаО: по меньшей мере 8 или 10; не более 30, 25 или 20CaO: at least 8 or 10; no more than 30, 25 or 20

MgO: по меньшей мере 2 или 5; не более 25, 20 или 15MgO: at least 2 or 5; no more than 25, 20 or 15

FeO (в том числе РегОз): по меньшей мере 4 или 5; не более 15, 12 или 10FeO (including RegOz): at least 4 or 5; no more than 15, 12 or 10

FeO+MgO: по меньшей мере 10, 12 или 15; не более 30, 25 или 20FeO+MgO: at least 10, 12 or 15; no more than 30, 25 or 20

МагО+КгО: нуль или по меньшей мере 1; не более 10MagO+KgO: zero or at least 1; no more than 10

CaO+MgO: по меньшей мере 10 или 15; не более 30 или 25CaO+MgO: at least 10 or 15; no more than 30 or 25

ТЮг: нуль или по меньшей мере 1; не более 6, 4 или 2Tyug: zero or at least 1; no more than 6, 4 or 2

ТЮг+РеО: по меньшей мере 4 или 6; не более 18 или 12Tiug+Peo: at least 4 or 6; no more than 18 or 12

В2О3: нуль или по меньшей мере 1; не более 5 или 3B2O3: zero or at least 1; no more than 5 or 3

Р2О5: нуль или по меньшей мере 1; не более 8 или 5P2O5: zero or at least 1; no more than 8 or 5

Прочие: нуль или по меньшей мере 1; не более 8 или 5Other: zero or at least 1; no more than 8 or 5

Волокна MMVF, полученные способом согласно изобретению, предпочтительно имеют состав в вес.%: S1O2 от 35 до 50 AI2O3 от 12 до 30 Т1О2 до 2 РегОз от 3 до 12 СаО от 5 до 30 MgO до 15 ПагО от 0 до 15 К2О от 0 до 15 Р2О5 до 3 МпО до 3 В2О3 до 3The MMVF fibers obtained by the method according to the invention preferably have a composition in wt.%: S1O2 from 35 to 50 AI2O3 from 12 to 30 T1O2 to 2 PerO3 from 3 to 12 CaO from 5 to 30 MgO to 15 PaO from 0 to 15 K2O from 0 up to 15 P2O5 up to 3 MnO up to 3 B2O3 up to 3

Еще один предпочтительный состав для MMVF является следующим, в вес.%:Another preferred composition for MMVF is as follows, in wt.%:

S1O2 39-55%, предпочтительно 39-52%S1O2 39-55%, preferably 39-52%

AI2O3 16-27%, предпочтительно 16-26%AI2O3 16-27%, preferably 16-26%

СаО 6-20%, предпочтительно 8-18%CaO 6-20%, preferably 8-18%

MgO 1-5%, предпочтительно 1-4,9%MgO 1-5%, preferably 1-4.9%

Na2O 0-15%, предпочтительно 2-12%Na2O 0-15%, preferably 2-12%

К2О 0-15%, предпочтительно 2-12%K2O 0-15%, preferably 2-12%

- 4 045582- 4 045582

R2O (КагО+КгО) 10-14,7%, предпочтительно 10-13,5%R2O (KarO+KrO) 10-14.7%, preferably 10-13.5%

Р2О5 0-3%, предпочтительно 0-2%P2O5 0-3%, preferably 0-2%

РегОз (железо в целом) 3-15%, предпочтительно 3,2-8%RegOz (iron in general) 3-15%, preferably 3.2-8%

В2О3 0-2%, предпочтительно 0-1%B2O3 0-2%, preferably 0-1%

ТЮг 0-2%, предпочтительно 0,4-1%Tyug 0-2%, preferably 0.4-1%

Прочие 0-2,0%Other 0-2.0%

Стеклянные волокна, как правило, включают следующие оксиды, в процентах по весу:Glass fibers typically include the following oxides, as a percentage by weight:

S1O2: от 50 до 70S1O2: 50 to 70

AI2O3: от 10 до 30AI2O3: 10 to 30

СаО: не более 27CaO: no more than 27

MgO: не более 12MgO: no more than 12

Стеклянные волокна также могут содержать следующие оксиды, в процентах по весу:Glass fibers may also contain the following oxides, as a percentage by weight:

Να2Ο+Κ2Ο: от 8 до 18, в частности Na2O+K2O больше, чем CaO+MgOΝα 2 Ο+Κ 2 Ο: from 8 to 18, in particular Na 2 O+K 2 O is greater than CaO+MgO

В2О3: от 3 до 12В2О3: from 3 to 12

Некоторые составы стеклянных волокон могут содержать Al2O3: менее 2%.Some glass fiber compositions may contain Al 2 O 3 : less than 2%.

Геометрически средний диаметр волокон предпочтительно составляет величину в диапазоне от 1,5 до 10 микрон (мкм), в частности от 2 до 8 микрон (мкм), более предпочтительно от 2 до 5 микрон (мм). Авторы настоящего изобретения нашли, что этот диапазон геометрического диаметра волокон оказывает положительное влияние на капиллярность, тем самым улучшая поглощение воды устройством.The geometrically average diameter of the fibers is preferably in the range from 1.5 to 10 microns (µm), in particular from 2 to 8 microns (µm), more preferably from 2 to 5 microns (mm). The present inventors have found that this range of geometric fiber diameters has a positive effect on capillarity, thereby improving the water absorption of the device.

Вододренажное устройство предпочтительно включает по меньшей мере 90 вес.% искусственных стекловидных волокон по весу общего содержания твердых веществ в вододренажном устройстве. Преимущество наличия такого количества волокон, присутствующих в вододренажном устройстве, состоит в том, что имеются достаточные поры, образованные между волокнами, чтобы обеспечивать устройству возможность удерживать большие количества воды. Остальное содержание твердых веществ может быть составлено в основном связующим материалом.The water drainage device preferably includes at least 90 wt.% artificial vitreous fibers by weight of the total solids content of the water drainage device. The advantage of having so many fibers present in a water drainage device is that there are sufficient pores formed between the fibers to allow the device to hold large quantities of water. The remaining solids content can be composed mainly of the binder material.

Вододренажное устройство предпочтительно находится в форме связанной MMVF-подложки, т.е. связанной массы. Т.е. вододренажное устройство предпочтительно представляет собой связанную матрицу из искусственных стекловидных волокон, которая была получена как есть, но также может быть сформирована гранулированием пластины из минеральной ваты и уплотнением гранулированного материала. Связанная подложка представляет собой единую, объединенную подложку.The water drainage device is preferably in the form of a bonded MMVF substrate, i.e. bound mass. Those. The water drainage device is preferably a bonded matrix of artificial vitreous fibers that has been prepared as is, but can also be formed by granulating a mineral wool plate and compacting the granular material. A bonded substrate is a single, unified substrate.

Вододренажное устройство согласно изобретению необязательно может включать смачивающий агент. Смачивающий агент имеет свое обычное значение в технологии и может быть катионным, анионным или неионным поверхностно-активным веществом.The water drainage device according to the invention may optionally include a wetting agent. The wetting agent has its usual meaning in technology and can be a cationic, anionic or non-ionic surfactant.

Вододренажное устройство может включать неионный смачивающий агент, такой как Rewopal®.The water drainage device may include a non-ionic wetting agent such as Rewopal®.

Вододренажное устройство может включать ионное поверхностно-активное вещество, более предпочтительно поверхностно-активное вещество на основе простого алкилэфирсульфата. Смачивающий агент может представлять собой соль простого алкилэфирсульфата со щелочным металлом или простой алкилэфирсульфат аммония. Смачивающий агент предпочтительно представляет собой простой алкилэфирсульфат натрия. Имеющийся в продаже на рынке смачивающий агент на основе простого алкилэфирсульфата как поверхностно-активного вещества представляет собой Texapon®.The water drainage device may include an ionic surfactant, more preferably an alkyl ether sulfate surfactant. The wetting agent may be an alkyl metal ether sulfate salt or an ammonium alkyl ether sulfate salt. The wetting agent is preferably sodium alkyl ether sulfate. A commercially available wetting agent based on an alkyl ether sulfate surfactant is Texapon®.

Смачивающий агент также может быть анионным поверхностно-активным веществом на основе линейного алкилбензолсульфоната.The wetting agent may also be an anionic linear alkyl benzene sulfonate surfactant.

Некоторые неионные смачивающие агенты с течением времени могут быть вымыты из вододренажного MMVF-устройства. Поэтому предпочтительно применять ионный смачивающий агент, в частности анионный смачивающий агент, такой как линейный алкилбензолсульфонат или Texapon®. Они не вымываются из MMVF-устройства до такой же степени.Some non-ionic wetting agents may be leached from the MMVF water drainage device over time. It is therefore preferred to use an ionic wetting agent, in particular an anionic wetting agent such as linear alkyl benzene sulfonate or Texapon®. They do not wash out of the MMVF device to the same extent.

Вододренажное устройство может включать от 0,01 до 1 вес.% смачивающего агента, предпочтительно от 0,05 до 0,5 вес.% смачивающего агента, более предпочтительно от 0,1 до 0,3 вес.% смачивающего агента.The water drainage device may include 0.01 to 1 wt% wetting agent, preferably 0.05 to 0.5 wt% wetting agent, more preferably 0.1 to 0.3 wt% wetting agent.

Однако авторы настоящего изобретения обнаружили, что смачивающий агент не является существенно важным для вододренажного устройства согласно изобретению. Как представляется, это обусловлено природой связующей композиции. Поэтому вододренажное устройство свободно от любого смачивающего агента. Тем самым это значит, что вододренажное устройство предпочтительно свободно от смачивающего агента, т.е. включает 0 вес.% смачивающего агента.However, the inventors of the present invention have discovered that the wetting agent is not essential for the water drainage device according to the invention. This appears to be due to the nature of the binder composition. Therefore, the water drainage device is free from any wetting agent. This means that the water drainage device is preferably free of wetting agent, i.e. includes 0 wt.% wetting agent.

Это обеспечивает ряд преимуществ. Во-первых, сокращено число добавок в устройство, что является экологически благоприятным и также уменьшает затраты. Смачивающие агенты часто образованы из невозобновляемых источников, так что предпочтительно избегать их применения. В дополнение смачивающие агенты могут быть вымыты из вододренажного устройства. Это создает проблему, поскольку смачивающий агент может загрязнять окружающий грунт. Когда смачивающий агент вымывается, это также изменяет природу вододренажного устройства, обычно изменяя накопление, дренирование и про- 5 045582 сачивание, делая затруднительным прогнозирование поведения. Исключением применения смачивающего агента избегают этих проблем.This provides a number of benefits. Firstly, the number of additives in the device is reduced, which is environmentally friendly and also reduces costs. Wetting agents are often derived from non-renewable sources, so it is preferable to avoid their use. In addition, wetting agents can be flushed out of the water drainage device. This poses a problem because the wetting agent can contaminate the surrounding soil. When the wetting agent is washed out, it also changes the nature of the drainage device, typically changing accumulation, drainage and seepage, making it difficult to predict behavior. By eliminating the use of a wetting agent, these problems are avoided.

Вододренажное устройство, включающее MMVF, предпочтительно имеет плотность в диапазоне от 60 до 200 кг/м3, в частности от 130 до 150 кг/м3. Преимущество этой плотности состоит в том, что вододренажное устройство имеет относительно высокую прочность на сжатие. Это важно, так как вододренажное устройство может быть размещено в положении, где должны проходить люди или транспортные средства поверх грунта, в который заделано устройство. Необязательно на верху вододренажного устройства размещают распределяющую нагрузку плиту, чтобы распределять нагрузки, действующие на вододренажное устройство. Такая распределяющая нагрузку плита предпочтительно не требуется благодаря плотности вододренажного устройства.The water drainage device including MMVF preferably has a density in the range from 60 to 200 kg/m 3 , in particular from 130 to 150 kg/m 3 . The advantage of this density is that the drainage device has a relatively high compressive strength. This is important because the drainage device may be placed in a position where people or vehicles must pass over the ground in which the device is embedded. Optionally, a load distribution plate is placed on top of the drainage device to distribute the loads acting on the drainage device. Such a load distribution plate is preferably not required due to the density of the water drainage device.

Вододренажное устройство, включающее MMVF, предпочтительно имеет объем в диапазоне от 10 до 300 л, предпочтительно от 100 до 250 л, более предпочтительно от 150 до 200 л. Точный объем выбирают согласно объему воды, которая, как ожидается, должна быть обработана. Кроме того, в этой области могут быть использованы многочисленные устройства.The water drainage device including the MMVF preferably has a volume in the range of 10 to 300 L, preferably 100 to 250 L, more preferably 150 to 200 L. The exact volume is selected according to the volume of water expected to be treated. In addition, numerous devices can be used in this field.

Вододренажное устройство согласно изобретению включает перед отверждением водную связующую композицию, включающую компонент (i) в форме одного или более окисленных лигнинов;The water drainage device according to the invention includes, before curing, an aqueous binder composition comprising component (i) in the form of one or more oxidized lignins;

компонент (ii) в форме одного или более сшивающих агентов; и компонент (iii) в форме одного или более пластификаторов.component (ii) in the form of one or more cross-linking agents; and component (iii) in the form of one or more plasticizers.

В предпочтительном варианте исполнения связующие материалы не содержат формальдегид.In a preferred embodiment, the binder materials do not contain formaldehyde.

Для цели настоящей заявки, термин не содержит формальдегид определяется как характеризующий продукт из минеральной ваты, где эмиссия из продукта из минеральной ваты составляет менее 5 мкг/м2/ч формальдегида, предпочтительно ниже 3 мкг/м2/ч. Испытание предпочтительно проводят в соответствии со стандартом ISO 16000 для тестирования эмиссии альдегидов.For the purpose of this application, the term formaldehyde free is defined as characterizing a mineral wool product where the emission from the mineral wool product is less than 5 μg/m 2 /h of formaldehyde, preferably below 3 μg/m 2 /h. The test is preferably carried out in accordance with the ISO 16000 standard for aldehyde emission testing.

Компонент (i).Component (i).

Компонент (i) находится в форме одного или более окисленных лигнинов.Component (i) is in the form of one or more oxidized lignins.

Лигнин, целлюлоза и гемицеллюлоза представляют собой три основных органических соединения в стенке растительной клетки. Лигнин можно рассматривать как клей, который скрепляет целлюлозные волокна друг с другом. Лигнин содержит как гидрофильные, так и гидрофобные группы. Он представляет собой второй наиболее широко распространенный природный полимер в мире, второй только относительно целлюлозы, и его оценивают как составляющий почти 20-30% всего углерода, содержащегося в биомассе, которая в мировом масштабе достигает более 1 млрд т.Lignin, cellulose and hemicellulose are the three main organic compounds in the plant cell wall. Lignin can be thought of as the glue that holds cellulose fibers together. Lignin contains both hydrophilic and hydrophobic groups. It is the second most abundant natural polymer in the world, second only to cellulose, and is estimated to constitute almost 20-30% of all carbon contained in biomass, which amounts to more than 1 billion tons globally.

Фиг. 7 показывает фрагмент возможной структуры лигнина.Fig. 7 shows a fragment of a possible lignin structure.

Имеются по меньшей мере четыре группы технических лигнинов, доступных на рынке. Эти четыре группы показаны в фиг. 9. Возможная пятая группа, биорафинированный лигнин, представляет собой несколько отличный материал, который характеризуется не процессом экстракции, но вместо этого условиями происхождения, например биорафинирования, и тем самым может быть подобен любой из других упомянутых групп или может отличаться от них. Каждая группа отличается от каждой другой, и каждая пригодна для различных вариантов применения. Лигнин представляет собой сложный неоднородный материал, составленный различными, числом до трех, фенилпропановыми мономерами, в зависимости от источника. Лигнины из древесины мягких пород главным образом сформированы структурными единицами кониферилового спирта (см. фиг. 8), и в результате этого они являются более однородными, чем лигнины из древесины твердых пород, которые имеют более высокое содержание сирингилового спирта (см. фиг. 8). Внешний вид и консистенция лигнина в значительной мере варьируют и весьма зависят от условий обработки.There are at least four groups of technical lignins available on the market. These four groups are shown in Fig. 9. A possible fifth group, biorefined lignin, is a somewhat different material that is characterized not by the extraction process, but instead by the conditions of origin, such as biorefining, and thus may be similar to or different from any of the other groups mentioned. Each group is different from each other, and each is suitable for different applications. Lignin is a complex heterogeneous material composed of up to three different phenylpropane monomers, depending on the source. Softwood lignins are primarily formed by coniferyl alcohol units (see Figure 8) and as a result are more uniform than hardwood lignins, which have a higher syringyl alcohol content (see Figure 8). . The appearance and consistency of lignin varies greatly and is highly dependent on processing conditions.

Обобщение свойств этих технических лигнинов показано в фиг. 10.A summary of the properties of these technical lignins is shown in FIG. 10.

Лигносульфонат из процесса сульфитной варки остается наибольшим источником лигнина промышленного производства, в масштабе до 1,4 миллиона тонн. Но несмотря на это процесс сульфатной варки в настоящее время является наиболее широко применяемым способом варки, и постепенно вытесняет сульфитный способ. По оценкам, 78 млн т лигнина в год по всему миру получают способом сульфатной варки, но большинство его сжигают для производства пара и энергии. Современный уровень производства сульфатной варкой оценивают составляющим 160000 т, но источники показывают, что современное производство составляет только около 75000 т. Крафт-лигнин извлекают из черного щелока, отработанного щелока из сульфатного, или крафт-процесса. В настоящее время для получения крафтлигнина применяют 3 общеизвестных способа: LignoBoost, LignoForce и SLRP. Эти 3 способа сходны в том, что они включают добавление СО2 для снижения величины рН до 9-10, с последующим подкислением для дополнительного снижения рН приблизительно до 2. Конечная стадия включает некоторую комбинацию промывания, выщелачивания и фильтрации для удаления золы и других загрязнений. Три способа находятся на различных этапах промышленного внедрения в мире.Lignosulfonate from the sulfite pulping process remains the largest source of industrially produced lignin, at a scale of up to 1.4 million tonnes. But despite this, the sulfate cooking process is currently the most widely used cooking method, and is gradually replacing the sulfite method. An estimated 78 million tonnes of lignin per year worldwide are produced by kraft pulping, but the majority is burned to produce steam and power. The current level of kraft pulping production is estimated to be 160,000 tons, but sources indicate that current production is only about 75,000 tons. Kraft lignin is recovered from black liquor, waste liquor from the kraft process, or kraft process. Currently, 3 well-known methods are used to produce kraft lignin: LignoBoost, LignoForce and SLRP. These 3 methods are similar in that they involve the addition of CO2 to reduce the pH value to 9-10, followed by acidification to further reduce the pH to approximately 2. The final stage involves some combination of washing, leaching and filtration to remove ash and other contaminants. The three methods are at different stages of industrialization in the world.

Сульфатный процесс вводит тиольные группы, стильбен, тогда как остаются некоторые углеводы. Сульфат натрия также присутствует как примесь вследствие осаждения лигнина из щелока действием серной кислоты, но потенциально может быть устранен изменением порядка извлечения лигнина. Суль- 6 045582 фатный процесс приводит к большому количеству фенольных гидроксильных групп, и этот лигнин растворим в воде, когда эти группы ионизированы (выше рН~10).The sulfate process introduces thiol groups, stilbene, while some carbohydrates remain. Sodium sulfate is also present as an impurity due to the precipitation of lignin from the liquor by the action of sulfuric acid, but can potentially be eliminated by changing the order of lignin extraction. The sulfate process results in a large number of phenolic hydroxyl groups, and this lignin is soluble in water when these groups are ionized (above pH~10).

Промышленный крафт-лигнин, как правило, имеет более высокую чистоту, чем лигносульфонаты.Industrial kraft lignin is generally of higher purity than lignosulfonates.

Молекулярные массы составляют 1000-3000 г/моль.Molecular masses are 1000-3000 g/mol.

Натронный лигнин получают из способов варки с использованием гидроксида натрия, которые главным образом используют для пшеничной соломы, жмыха сахарного тростника и льна. Свойства натронного лигнина подобны крафт-лигнинам в плане растворимости и Tg. В этом способе не применяют серу, и отсутствует ковалентно связанная сера. Уровень содержания золы очень низок. Натронный лигнин имеет низкую растворимость в нейтральной и кислотной среде, но полностью растворяется при рН 12 и выше.Soda lignin is obtained from sodium hydroxide pulping processes, which are mainly used for wheat straw, sugarcane bagasse and flax. The properties of soda lignin are similar to kraft lignins in terms of solubility and Tg . This method does not use sulfur and there is no covalently bound sulfur. Ash content is very low. Soda lignin has low solubility in neutral and acidic environments, but is completely dissolved at pH 12 and above.

Лигносульфонатный способ вводит большое количество сульфонатных групп, делающих лигнин растворимым в воде, но также в кислотных водных растворах. Лигносульфонаты имеют до 8% серы в виде сульфоната, тогда как крафт-лигнин имеет 1-2% серы, главным образом связанной с лигнином. Молекулярная масса лигносульфоната составляет 15000-50000 г/моль. Этот лигнин содержит больше остатков углеводов сравнительно с другими типами и имеет более высокую молекулярную массу. Типичная гидрофобная сердцевина лигнина вместе с большим количеством ионизированных сульфонатных групп делает этот лигнин привлекательным в качестве поверхностно-активного вещества и часто находит применение для диспергирования цемента и т.д.The lignosulfonate method introduces a large number of sulfonate groups, making lignin soluble in water, but also in acidic aqueous solutions. Lignosulfonates have up to 8% sulfur in the form of sulfonate, while kraft lignin has 1-2% sulfur, mainly associated with lignin. The molecular weight of lignosulfonate is 15000-50000 g/mol. This lignin contains more carbohydrate residues compared to other types and has a higher molecular weight. The typical hydrophobic core of lignin, together with the large number of ionized sulfonate groups, makes this lignin attractive as a surfactant and often finds use in cement dispersing, etc.

Еще одну группу лигнинов, которая становится доступной, составляют лигнины, образованные в процессах биорафинирования, в которых углеводы отделяются от лигнина в результате химических или биохимических процессов с образованием обогащенной углеводами фракции. Этот остаточный лигнин называется биорафинированным лигнином. Биорафинирование сосредоточено на производстве энергии, и получении заменителей продуктов, полученных из ископаемых топлив и нефтехимических продуктов, а также лигнина. Лигнин из этого способа, как правило, рассматривают как малоценный продукт, или даже как отходы, используемые в основном для теплового горения, или используют как низкосортный фураж, или утилизируют иным способом.Another group of lignins that is becoming available are lignins formed in biorefining processes in which carbohydrates are separated from the lignin by chemical or biochemical processes to form a carbohydrate-rich fraction. This residual lignin is called biorefined lignin. Biorefining focuses on energy production and the production of substitutes for products derived from fossil fuels and petrochemicals, as well as lignin. Lignin from this process is typically considered a low-value product, or even a waste product used primarily for thermal combustion, or used as low-grade feed, or otherwise disposed of.

Доступность органосольвентного лигнина пока еще считается на уровне полузаводского масштаба. Способ включает экстракцию лигнина с использованием воды вместе с различными органическими растворителями (чаще всего этанолом) и некоторыми органическими кислотами. Преимущество этого способа состоит в высокой чистоте полученного лигнина, но при гораздо более высокой стоимости сравнительно с техническими лигнинами и с растворимостью в органических растворителях, но не в воде.The availability of organosolv lignin is still considered to be at semi-plant scale. The method involves extracting lignin using water along with various organic solvents (most often ethanol) and some organic acids. The advantage of this method is the high purity of the resulting lignin, but at a much higher cost compared to technical lignins and solubility in organic solvents, but not in water.

Предыдущие попытки использовать лигнин как основное соединение для связующих композиций для минеральных волокон были неудачными, поскольку оказалось затруднительным нахождение подходящих сшивающих агентов, которые обеспечивали бы желательные механические свойства отвержденного продукта из минеральной ваты, и в то же время избегание вредных и/или коррозионно-активных компонентов. В настоящее время лигнин используют для замены получаемых из нефти химикатов, таких как фенол в фенольных смолах, в вариантах применения связующих материалов или в битуме. Его также применяют в виде добавок к цементу и бетону и в некоторых аспектах в качестве диспергаторов.Previous attempts to use lignin as the main compound for mineral fiber binder compositions have been unsuccessful because it has proven difficult to find suitable crosslinking agents that provide the desired mechanical properties of the cured mineral wool product while at the same time avoiding harmful and/or corrosive components . Lignin is currently used to replace petroleum-derived chemicals such as phenol in phenolic resins, binder applications or bitumen. It is also used as an additive to cement and concrete and in some aspects as a dispersant.

Сшивание полимера, как правило, должно обеспечивать улучшенные свойства, такие как механические характеристики, химическая и термическая устойчивость и т.д. Лигнин особенно богат фенольными и алифатическими гидроксильными группами, которые могут реагировать, приводя к сшитой структуре лигнина. Различные лигнины также будут иметь другие доступные функциональные группы, которые могут быть потенциально использованы. Наличие этих других групп весьма зависит от пути, которым лигнин был отделен от целлюлозы и гемоцеллюлозы (тиолы в крафт-лигнине, сульфонаты в лигносульфонате, и т.д.) в зависимости от источника.Cross-linking of a polymer should generally provide improved properties such as mechanical properties, chemical and thermal resistance, etc. Lignin is particularly rich in phenolic and aliphatic hydroxyl groups, which can react leading to a cross-linked lignin structure. Different lignins will also have other available functional groups that could potentially be used. The presence of these other groups is highly dependent on the way in which the lignin was separated from cellulose and hemocellulose (thiols in kraft lignin, sulfonates in lignosulfonate, etc.) depending on the source.

Было найдено, что применением окисленных лигнинов могут быть получены связующие композиции для минеральных волокон, которые позволяют обеспечить превосходные свойства образованного из минеральных волокон продукта.It has been found that by using oxidized lignins, mineral fiber binder compositions can be prepared which provide superior properties to the mineral fiber product.

В одном варианте исполнения компонент (i) находится в форме одного или более окисленных крафт-лигнинов.In one embodiment, component (i) is in the form of one or more oxidized kraft lignins.

В одном варианте исполнения компонент (i) находится в форме одного или более окисленных натронных лигнинов.In one embodiment, component (i) is in the form of one or more oxidized soda lignins.

В одном варианте исполнения компонент (i) находится в форме одного или более аммонийных окисленных лигнинов. Для цели настоящего изобретения термин аммонийные окисленные лигнины следует понимать как лигнин, который был окислен с использованием окислителя в присутствии аммиака. Термин аммонийный окисленный лигнин сокращенно обозначают как AOL.In one embodiment, component (i) is in the form of one or more ammonium oxidized lignins. For the purpose of the present invention, the term ammonium oxidized lignins should be understood as lignin that has been oxidized using an oxidizing agent in the presence of ammonia. The term ammonium oxidized lignin is abbreviated as AOL.

В альтернативном варианте исполнения аммиак частично или полностью заменяют гидроксидом щелочного металла, в частности гидроксидом натрия и/или гидроксидом калия.In an alternative embodiment, the ammonia is partially or completely replaced by an alkali metal hydroxide, in particular sodium hydroxide and/or potassium hydroxide.

Типичный окислитель, используемый для получения окисленных лигнинов, представляет собой пероксид водорода.A typical oxidizing agent used to produce oxidized lignins is hydrogen peroxide.

В одном варианте исполнения аммонийный окисленный лигнин включает одно или более соединений, выбранных из группы аммиака, аминов, гидроксидов, или любых их солей.In one embodiment, the ammonium oxidized lignin includes one or more compounds selected from the group of ammonia, amines, hydroxides, or any salts thereof.

- 7 045582- 7 045582

В одном варианте исполнения компонент (i) имеет содержание карбоксильных кислотных групп отIn one embodiment, component (i) has a carboxylic acid group content of

0,05 до 10 ммол/г, такое как от 0,1 до 5 ммол/г, такое как от 0,20 до 1,5 ммол/г, такое как от 0,40 до 1,2 ммол/г, такое как от 0,45 до 1,0 ммол/г, в расчете на сухой вес компонента (i).0.05 to 10 mmol/g, such as 0.1 to 5 mmol/g, such as 0.20 to 1.5 mmol/g, such as 0.40 to 1.2 mmol/g, such as from 0.45 to 1.0 mmol/g, based on the dry weight of component (i).

В одном варианте исполнения компонент (i) имеет среднее содержание карбоксильных кислотных групп более чем 1,5 группы на макромолекулу компонента (i), такое как более 2 групп, такое как более 2,5 групп.In one embodiment, component (i) has an average content of carboxylic acid groups of more than 1.5 groups per macromolecule of component (i), such as more than 2 groups, such as more than 2.5 groups.

Представляется, что содержание карбоксильных кислотных групп в окисленных лигнинах играет важную роль в неожиданных преимуществах водных связующих композиций для минеральных волокон согласно настоящему изобретению. В частности, представляется, что карбоксильные кислотные группы в окисленных лигнинах улучшают характеристики сшивания и поэтому позволяют обеспечить лучшие механические свойства отвержденных продуктов из минеральных волокон.It appears that the content of carboxylic acid groups in the oxidized lignins plays an important role in the unexpected benefits of the aqueous mineral fiber binder compositions of the present invention. In particular, carboxylic acid groups in oxidized lignins appear to improve cross-linking characteristics and therefore provide better mechanical properties to cured mineral fiber products.

Компонент (ii).Component (ii).

Компонент (ii) находится в форме одного или более сшивающих агентов.Component (ii) is in the form of one or more cross-linking agents.

В одном варианте исполнения компонент (ii) включает в одном варианте исполнения один или более сшивающих агентов, выбранных из β-гидроксиалкиламидных сшивающих агентов и/или оксазолиновых сшивающих агентов.In one embodiment, component (ii) includes, in one embodiment, one or more crosslinkers selected from β-hydroxyalkylamide crosslinkers and/or oxazoline crosslinkers.

β-Гидроксиалкиламидные сшивающие агенты представляют собой отвердитель для содержащих кислотные функциональные группы макромолекул. Он создает твердую, прочную, коррозионностойкую и устойчивую к растворителям сшитую полимерную сетчатую структуру. Представляется, что β-гидроксиалкиламидные сшивающие агенты отверждают путем реакции эстерификации с образованием многочисленных сложноэфирных связей. Гидроксильная функциональная группа β-гидроксиалкиламидных сшивающих агентов должна быть в числе в среднем по меньшей мере 2, предпочтительно более чем 2 и более предпочтительно 2-4, чтобы получать оптимальный результат отверждения.β-Hydroxyalkylamide crosslinkers are hardeners for acid-functional macromolecules. It creates a hard, durable, corrosion-resistant and solvent-resistant cross-linked polymer network structure. It appears that β-hydroxyalkylamide crosslinkers are cured by an esterification reaction to form multiple ester linkages. The hydroxyl functional group of β-hydroxyalkylamide cross-linkers should be on average at least 2, preferably more than 2, and more preferably 2-4, in order to obtain an optimal curing result.

Содержащие оксазолиновую группу сшивающие агенты представляют собой полимеры, содержащие одну или более оксазолиновых групп в каждой молекуле, и, как правило, содержащие оксазолины сшивающие агенты могут быть легко получены полимеризацией производных оксазолина. Патент US 6818699 В2 представляет изобретение для такого способа.Oxazoline group-containing cross-linkers are polymers containing one or more oxazoline groups in each molecule, and, in general, oxazoline-containing cross-linkers can be easily prepared by polymerizing oxazoline derivatives. US Patent 6,818,699 B2 presents an invention for such a method.

В одном варианте исполнения компонент (ii) представляет собой эпоксидированное масло на основе триглицерида жирной кислоты.In one embodiment, component (ii) is an epoxidized triglyceride fatty acid oil.

Следует отметить, что эпоксидированные масла на основе триглицеридов жирных кислот не считаются опасными, и поэтому применение этих соединений в связующих композициях согласно настоящему изобретению не делает эти композиции небезопасными в обращении.It should be noted that epoxidized fatty acid triglyceride oils are not considered hazardous and therefore the use of these compounds in the binder compositions of the present invention does not render the compositions unsafe to handle.

В одном варианте исполнения компонент (ii) представляет собой молекулу, имеющую 3 или более эпоксидных групп.In one embodiment, component (ii) is a molecule having 3 or more epoxy groups.

В одном варианте исполнения компонент (ii) представляет собой один или более гибких олигомеров или полимеров, такие как полимер на акриловой основе с низким значением Tg, такой как полимер на винильной основе с низким Tg, такой как простой полиэфир с низким Tg, который содержит реакционноспособные функциональные группы, такие как карбодиимидные группы, такие как ангидридные группы, такие как оксазолиновые группы, такие как аминогруппы, такие как эпоксидные группы.In one embodiment, component (ii) is one or more flexible oligomers or polymers, such as a low Tg acrylic based polymer, such as a low Tg vinyl based polymer, such as a low Tg polyester, which contains reactive functional groups such as carbodiimide groups, such as anhydride groups, such as oxazoline groups, such as amino groups, such as epoxy groups.

В одном варианте исполнения компонент (ii) выбирают из группы, состоящей из сшивающих агентов, принимающих участие в реакции отверждения, таких как гидроксиалкиламид, алканоламин, продукт реакции алканоламина и поликарбоновой кислоты. Продукт реакции алканоламина и поликарбоновой кислоты можно найти в патентном документе US 6706853 B1.In one embodiment, component (ii) is selected from the group consisting of curing reaction crosslinkers such as hydroxyalkyl amide, alkanolamine, alkanolamine reaction product and polycarboxylic acid. The reaction product of an alkanolamine and a polycarboxylic acid can be found in US Pat. No. 6,706,853 B1.

Без намерения вдаваться в любую конкретную теорию авторам настоящего изобретения представляется, что очень благоприятные свойства водных связующих композиций обусловлены взаимодействием окисленных лигнинов, используемых в качестве компонента (i), и упомянутых выше сшивающих агентов. Представляется, что присутствие карбоксильных кислотных групп в окисленных лигнинах позволяет обеспечить весьма эффективное сшивание окисленных лигнинов.Without intending to go into any particular theory, it is believed by the present inventors that the very favorable properties of the aqueous binder compositions are due to the interaction of the oxidized lignins used as component (i) and the above-mentioned cross-linking agents. It appears that the presence of carboxylic acid groups in oxidized lignins allows for very efficient cross-linking of oxidized lignins.

В одном варианте исполнения компонент (ii) представляет собой один или более сшивающих агентов, выбранных из группы, состоящей из полифункциональных органических аминов, таких как алканоламин, диамины, такие как гексаметилдиамин, триамины.In one embodiment, component (ii) is one or more cross-linking agents selected from the group consisting of polyfunctional organic amines such as alkanolamine, diamines such as hexamethyldiamine, triamines.

В одном варианте исполнения компонент (ii) представляет собой один или более сшивающих агентов, выбранных из группы, состоящей из полиэтиленимина, поливиниламина, жирных аминов/аминов жирных кислот.In one embodiment, component (ii) is one or more cross-linking agents selected from the group consisting of polyethylenimine, polyvinylamine, fatty amines/fatty acid amines.

В одном варианте исполнения компонент (ii) представляет собой один или более жирных амидов/амидов жирных кислот.In one embodiment, component (ii) is one or more fatty amides/fatty acid amides.

В одном варианте исполнения компонент (ii) представляет собой один или более сшивающих агентов, выбранных из группы, состоящей из диметоксиэтаналя, гликолевого альдегида, глиоксалевой кислоты.In one embodiment, component (ii) is one or more cross-linking agents selected from the group consisting of dimethoxyethanal, glycolaldehyde, glyoxalic acid.

В одном варианте исполнения компонент (ii) представляет собой один или более сшивающих агентов, выбранных из группы, состоящей из сложнополиэфирных полиолов, таких как поликапролактон.In one embodiment, component (ii) is one or more cross-linking agents selected from the group consisting of polyester polyols such as polycaprolactone.

В одном варианте исполнения компонент (ii) представляет собой один или более сшивающих аген- 8 045582 тов, выбранных из группы, состоящей из крахмала, модифицированного крахмала, карбоксиметилцеллюлозы (CMC).In one embodiment, component (ii) is one or more crosslinking agents selected from the group consisting of starch, modified starch, carboxymethylcellulose (CMC).

В одном варианте исполнения компонент (ii) представляет собой один или более сшивающих агентов в форме алифатических полифункциональных карбодиимидов.In one embodiment, component (ii) is one or more cross-linking agents in the form of aliphatic polyfunctional carbodiimides.

В одном варианте исполнения компонент (ii) представляет собой один или более сшивающих агентов, выбранных из сшивающих агентов на основе меламина, таких как сшивающие агенты на основе гексакис(метилметокси)меламина (НМММ).In one embodiment, component (ii) is one or more crosslinkers selected from melamine crosslinkers, such as hexakis(methylmethoxy)melamine (HMMM) crosslinkers.

Примерами таких соединений являются Picassian XL 701, 702, 725 (фирмы Stahl Polymers), такие как ZOLDINE® XL-29SE (фирмы Angus Chemical Company), такие как СХ300 (DSM), такие как Carbodilite V-02-L2 (фирмы Nisshinbo Chemical Inc.).Examples of such compounds are Picassian XL 701, 702, 725 (from Stahl Polymers), such as ZOLDINE® XL-29SE (from Angus Chemical Company), such as CX300 (DSM), such as Carbodilite V-02-L2 (from Nisshinbo Chemical Inc.).

Компонент (ii) также может представлять собой любую смесь упомянутых выше соединений.Component (ii) may also be any mixture of the compounds mentioned above.

В одном варианте исполнения связующая композиция согласно настоящему изобретению включает компонент (ii) в количестве от 1 до 40 вес.%, таком как от 4 до 20 вес.%, таком как от 6 до 12 вес.%, в расчете на сухой вес компонента (i).In one embodiment, the binder composition of the present invention includes component (ii) in an amount of 1 to 40 wt%, such as 4 to 20 wt%, such as 6 to 12 wt%, based on the dry weight of the component (i).

Компонент (iii).Component (iii).

Компонент (iii) находится в форме одного или более пластификаторов.Component (iii) is in the form of one or more plasticizers.

В одном варианте исполнения компонент (iii) находится в форме одного или более пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из полиолов, таких углеводы, гидрированные сахара, такие как сорбит, эритрит, глицерина, моноэтиленгликоля, полиэтиленгликолей, простых эфиров полиэтиленгликоля, простых полиэфиров, фталатов и/или кислот, таких как адипиновая кислота, ванилиновая кислота, молочная кислота и/или феруловая кислота, акриловых полимеров, поливинилового спирта, полиуретановых дисперсий, этиленкарбоната, пропиленкарбоната, лактонов, лактамов, лактидов, полимеров на акриловой основе со свободными карбоксильными группами, и/или полиуретановых дисперсий со свободными карбоксильными группами, полиамидов, амидов, таких как карбамид/мочевина, или любых смесей их.In one embodiment, component (iii) is in the form of one or more plasticizers selected from the group consisting of polyols such as carbohydrates, hydrogenated sugars such as sorbitol, erythritol, glycerol, monoethylene glycol, polyethylene glycols, polyethylene glycol ethers, polyethers, phthalates and/or acids such as adipic acid, vanillic acid, lactic acid and/or ferulic acid, acrylic polymers, polyvinyl alcohol, polyurethane dispersions, ethylene carbonate, propylene carbonate, lactones, lactams, lactides, acrylic-based polymers with free carboxyl groups, and /or polyurethane dispersions with free carboxyl groups, polyamides, amides such as urea/urea, or any mixtures thereof.

В одном варианте исполнения компонент (iii) находится в форме одного или более пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из карбонатов, таких как этиленкарбонат, пропиленкарбонат, лактонов, лактамов, лактидов, соединений со структурой, подобной лигнину, таких как ванилин, ацетосирингон, растворителей, используемых как коагуляторы, таких как простые эфиры спиртов, поливиниловый спирт.In one embodiment, component (iii) is in the form of one or more plasticizers selected from the group consisting of carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, lactones, lactams, lactides, compounds with a lignin-like structure such as vanillin, acetosyringone, solvents , used as coagulants, such as alcohol ethers, polyvinyl alcohol.

В одном варианте исполнения компонент (iii) находится в форме одного или более нереакционноспособных пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из полиэтиленгликолей, простых эфиров полиэтиленгликоля, простых полиэфиров, гидрированных сахаров, фталатов и/или других сложных эфиров, растворителей, используемых в качестве коагуляторов, таких как простые эфиры спиртов, акриловые полимеры, поливиниловый спирт.In one embodiment, component (iii) is in the form of one or more non-reactive plasticizers selected from the group consisting of polyethylene glycols, polyethylene glycol ethers, polyethers, hydrogenated sugars, phthalates and/or other esters, solvents used as coagulants, such as alcohol ethers, acrylic polymers, polyvinyl alcohol.

В одном варианте исполнения компонент (iii) представляет собой один или более пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из карбонатов, таких как этиленкарбонат, пропиленкарбонат, лактонов, лактамов, лактидов, ди- и трикарбоновых кислот, таких как адипиновая кислота, или молочная кислота, и/или ванилиновая кислота, и/или феруловая кислота, полиуретановых дисперсий, полимеров на акриловой основе со свободными карбоксильными группами, соединений со структурой, подобной лигнину, таких как ванилин, ацетосирингон.In one embodiment, component (iii) is one or more plasticizers selected from the group consisting of carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, lactones, lactams, lactides, di- and tricarboxylic acids such as adipic acid, or lactic acid, and/or vanillic acid and/or ferulic acid, polyurethane dispersions, acrylic-based polymers with free carboxyl groups, compounds with a structure similar to lignin, such as vanillin, acetosyringone.

В одном варианте исполнения компонент (iii) находится в форме одного или более пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из алифатических спиртов, одноатомных спиртов, таких как пентанол, стеариловый спирт.In one embodiment, component (iii) is in the form of one or more plasticizers selected from the group consisting of aliphatic alcohols, monohydric alcohols such as pentanol, stearyl alcohol.

В одном варианте исполнения компонент (iii) включает один или более пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из полиэтиленгликолей, простых эфиров полиэтиленгликоля.In one embodiment, component (iii) includes one or more plasticizers selected from the group consisting of polyethylene glycols, polyethylene glycol ethers.

Еще один конкретный неожиданный аспект настоящего изобретения состоит в том, что применение пластификаторов, имеющих температуру кипения более 100°С, в частности от 140 до 250°С, значительно улучшает механические свойства продуктов из минеральной ваты согласно настоящему изобретению, хотя, ввиду их температуры кипения, возможно, что эти пластификаторы будут, по меньшей мере частично, испаряться во время отверждения водных связующих материалов в контакте с минеральными волокнами.Another specific unexpected aspect of the present invention is that the use of plasticizers having a boiling point greater than 100°C, in particular from 140 to 250°C, significantly improves the mechanical properties of the mineral wool products according to the present invention, although, due to their boiling point It is possible that these plasticizers will, at least partially, evaporate during the curing of the aqueous binder materials in contact with the mineral fibers.

В одном варианте исполнения компонент (iii) включает один или более пластификаторов, имеющих температуру кипения более 100°С, такую как от 110 до 280°С, более предпочтительно от 120 до 260°С, более предпочтительно от 140 до 250°С.In one embodiment, component (iii) includes one or more plasticizers having a boiling point greater than 100°C, such as 110 to 280°C, more preferably 120 to 260°C, more preferably 140 to 250°C.

Представляется, что эффективность этих пластификаторов в водных связующих композициях связана с эффектом повышения подвижности окисленных лигнинов во время процесса отверждения. Представляется, что повышенная подвижность лигнинов или окисленных лигнинов во время процесса отверждения облегчает эффективное сшивание.It appears that the effectiveness of these plasticizers in aqueous binder compositions is due to the effect of increasing the mobility of oxidized lignins during the curing process. It appears that increased mobility of lignins or oxidized lignins during the curing process facilitates efficient cross-linking.

В одном варианте исполнения компонент (iii) включает один или более полиэтиленгликолей, имеющих среднюю молекулярную массу от 150 до 50000 г/моль, в частности от 150 до 4000 г/моль, болееIn one embodiment, component (iii) comprises one or more polyethylene glycols having an average molecular weight of from 150 to 50,000 g/mol, in particular from 150 to 4000 g/mol, more

- 9 045582 конкретно от 150 до 1000 г/моль, предпочтительно от 150 до 500 г/моль, более предпочтительно от- 9 045582 specifically from 150 to 1000 g/mol, preferably from 150 to 500 g/mol, more preferably from

200 до 400 г/моль.200 to 400 g/mol.

В одном варианте исполнения компонент (iii) включает один или более полиэтиленгликолей, имеющих среднюю молекулярную массу от 4000 до 25000 г/моль, в частности от 4000 до 15000 г/моль, более конкретно от 8000 до 12000 г/моль.In one embodiment, component (iii) comprises one or more polyethylene glycols having an average molecular weight of from 4000 to 25000 g/mol, in particular from 4000 to 15000 g/mol, more particularly from 8000 to 12000 g/mol.

В одном варианте исполнения компонент (iii) способен образовывать ковалентные связи с компонентом (i) и/или компонентом (ii) во время процесса отверждения. Такой компонент не испарялся бы и оставался как часть композиции, но будет эффективно изменяться, чтобы не обусловливать нежелательные побочные эффекты, например поглощение воды отвержденным продуктом. Неограничивающими примерами такого компонента являются капролактон и полимеры на акриловой основе со свободными карбоксильными группами.In one embodiment, component (iii) is capable of forming covalent bonds with component (i) and/or component (ii) during the curing process. Such a component would not evaporate and remain as part of the composition, but would be effectively modified so as not to cause undesirable side effects, such as absorption of water by the cured product. Non-limiting examples of such a component are caprolactone and acrylic-based polymers with free carboxyl groups.

В одном варианте исполнения компонент (iii) выбирают из группы, состоящей из алифатических спиртов, одноатомных спиртов, таких как пентанол, стеариловый спирт.In one embodiment, component (iii) is selected from the group consisting of aliphatic alcohols, monohydric alcohols such as pentanol, stearyl alcohol.

В одном варианте исполнения компонент (iii) выбирают из одного или более пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из алкоксилатов, таких как этоксилаты, такие как этоксилаты бутанола, такие как бутокситригликоль.In one embodiment, component (iii) is selected from one or more plasticizers selected from the group consisting of alkoxylates, such as ethoxylates, such as butanol ethoxylates, such as butoxytriglycol.

В одном варианте исполнения компонент (iii) выбирают из одного или более пропиленгликолей.In one embodiment, component (iii) is selected from one or more propylene glycols.

В одном варианте исполнения компонент (iii) выбирают из одного или более сложных эфиров гликолей.In one embodiment, component (iii) is selected from one or more glycol esters.

В одном варианте исполнения компонент (iii) выбирают из одного или более пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из адипинатов, ацетатов, бензоатов, циклобензоатов, цитратов, стеаратов, сорбатов, себацинатов, азелаинатов, бутиратов, валератов.In one embodiment, component (iii) is selected from one or more plasticizers selected from the group consisting of adipates, acetates, benzoates, cyclobenzoates, citrates, stearates, sorbates, sebacates, azelainates, butyrates, valerates.

В одном варианте исполнения компонент (iii) выбирают из одного или более пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из фенольных производных, таких как алкил- или арилзамещенные фенолы.In one embodiment, component (iii) is selected from one or more plasticizers selected from the group consisting of phenolic derivatives, such as alkyl- or aryl-substituted phenols.

В одном варианте исполнения компонент (iii) выбирают из одного или более пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из силанолов, силоксанов.In one embodiment, component (iii) is selected from one or more plasticizers selected from the group consisting of silanols, siloxanes.

В одном варианте исполнения компонент (iii) выбирают из одного или более пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из сульфатов, таких как алкилсульфаты, сульфонатов, таких как алкиларилсульфонаты, таких как алкилсульфонаты, фосфатов, таких как триполифосфаты; таких как трибутилфосфаты.In one embodiment, component (iii) is selected from one or more plasticizers selected from the group consisting of sulfates such as alkyl sulfates, sulfonates such as alkylaryl sulfonates, such as alkyl sulfonates, phosphates such as tripolyphosphates; such as tributyl phosphates.

В одном варианте исполнения компонент (iii) выбирают из одной или более оксикислот.In one embodiment, component (iii) is selected from one or more hydroxy acids.

В одном варианте исполнения компонент (iii) выбирают из одного или более пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из мономерных амидов, таких как ацетамиды, бензамид, амиды жирных кислот, таких как амиды таллового масла.In one embodiment, component (iii) is selected from one or more plasticizers selected from the group consisting of monomer amides such as acetamides, benzamide, fatty acid amides such as tall oil amides.

В одном варианте исполнения компонент (iii) выбирают из одного или более пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из четвертичных аммониевых соединений, таких как триметилглицин, хлорид дистеарилдиметиламмония.In one embodiment, component (iii) is selected from one or more plasticizers selected from the group consisting of quaternary ammonium compounds such as trimethylglycine, distearyldimethylammonium chloride.

В одном варианте исполнения компонент (iii) выбирают из одного или более пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из растительных масел, таких как касторовое масло, пальмовое масло, льняное масло, талловое масло, соевое масло.In one embodiment, component (iii) is selected from one or more plasticizers selected from the group consisting of vegetable oils such as castor oil, palm oil, linseed oil, tall oil, soybean oil.

В одном варианте исполнения компонент (iii) выбирают из одного или более пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из гидрированных масел, ацетилированных масел.In one embodiment, component (iii) is selected from one or more plasticizers selected from the group consisting of hydrogenated oils, acetylated oils.

В одном варианте исполнения компонент (iii) выбирают из одного или более метиловых сложных эфиров жирных кислот.In one embodiment, component (iii) is selected from one or more fatty acid methyl esters.

В одном варианте исполнения компонент (iii) выбирают из одного или более пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из алкилполиглюкозидов, глюконамидов, аминоглюкозамидов, сложных эфиров сахаров, сложных эфиров сорбитана.In one embodiment, component (iii) is selected from one or more plasticizers selected from the group consisting of alkyl polyglucosides, gluconamides, aminoglucosamides, sugar esters, sorbitan esters.

Неожиданно было найдено, что включение пластификаторов в водные связующие композиции весьма значительно улучшает механические свойства вододренажного устройства согласно изобретению.Surprisingly, it has been found that the inclusion of plasticizers in aqueous binder compositions very significantly improves the mechanical properties of the water drainage device according to the invention.

Термин пластификатор подразумевает вещество, которое добавляют к материалу, чтобы сделать материал более мягким, более гибким (снижением температуры Tg стеклования) и упростить процесс.The term plasticizer refers to a substance that is added to a material to make the material softer, more flexible (lowering the glass transition temperature Tg) and simplify the process.

Компонент (iii) также может быть любой смесью вышеуказанных соединений.Component (iii) may also be any mixture of the above compounds.

В одном варианте исполнения компонент (iii) присутствует в количестве от 0,5 до 50 вес.%, предпочтительно от 2,5 до 25 вес.%, более предпочтительно от 3 до 15 вес.%, в расчете на сухой вес компонента (i).In one embodiment, component (iii) is present in an amount of from 0.5 to 50 wt.%, preferably from 2.5 to 25 wt.%, more preferably from 3 to 15 wt.%, based on the dry weight of component (i ).

Водная связующая композиция для минеральных волокон, включающая компоненты (i) и (iia).An aqueous binder composition for mineral fibers, comprising components (i) and (iia).

В одном варианте осуществления настоящее изобретение направлено на водную связующую композицию для минеральных волокон, включающую компонент (i) в форме одного или более окисленных лигнинов; и компонент (iia) в форме одного или более модификаторов.In one embodiment, the present invention is directed to an aqueous mineral fiber binder composition comprising component (i) in the form of one or more oxidized lignins; and component (iia) in the form of one or more modifiers.

Авторы настоящего изобретения нашли, что превосходные связующие свойства также могут быть достигнуты двухкомпонентной системой, которая включает компонент (i) в форме одного или болееThe present inventors have found that excellent binding properties can also be achieved by a two-component system which includes component (i) in the form of one or more

- 10 045582 окисленных лигнинов и компонент (iia) в форме одного или более модификаторов, и необязательно любым из других компонентов, упомянутых выше и ниже.- 10 045582 oxidized lignins and component (iia) in the form of one or more modifiers, and optionally any of the other components mentioned above and below.

В одном варианте исполнения компонент (iia) представляет собой модификатор в форме одного или более соединений, выбранных из группы, состоящей из эпоксидированных масел на основе триглицеридов жирных кислот.In one embodiment, component (iia) is a modifier in the form of one or more compounds selected from the group consisting of epoxidized triglyceride fatty acid oils.

В одном варианте исполнения компонент (iia) представляет собой модификатор в форме одного или более соединений, выбранных из молекул, имеющих 3 или более эпоксидных групп.In one embodiment, component (iia) is a modifier in the form of one or more compounds selected from molecules having 3 or more epoxy groups.

В одном варианте исполнения компонент (iia) представляет собой модификатор в форме одного или более гибких олигомеров или полимеров, таких как полимер на акриловой основе с низким значением Tg, таких как полимер на винильной основе с низким Tg, таких как простой полиэфир с низким Tg, который содержит реакционноспособные функциональные группы, такие как карбодиимидные группы, такие как ангидридные группы, такие как оксазолиновые группы, такие как аминогруппы, такие как эпоксидные группы.In one embodiment, component (iia) is a modifier in the form of one or more flexible oligomers or polymers, such as a low Tg acrylic based polymer, such as a low Tg vinyl based polymer, such as a low Tg polyester, which contains reactive functional groups such as carbodiimide groups, such as anhydride groups, such as oxazoline groups, such as amino groups, such as epoxy groups.

В одном варианте исполнения компонент (iia) представляет собой один или более модификаторов, выбранных из группы, состоящей из полиэтиленимина, поливиниламина, жирных аминов/аминов жирных кислот.In one embodiment, component (iia) is one or more modifiers selected from the group consisting of polyethylenimine, polyvinylamine, fatty amines/fatty acid amines.

В одном варианте исполнения компонент (iia) представляет собой один или более модификаторов, выбранных из алифатических полифункциональных карбодиимидов.In one embodiment, component (iia) is one or more modifiers selected from aliphatic polyfunctional carbodiimides.

Компонент (iia) также может быть смесью вышеупомянутых соединений.Component (iia) may also be a mixture of the above compounds.

Без намерения вдаваться в любую конкретную теорию авторам настоящего изобретения представляется, что превосходные связующие свойства, достигаемые связующей композицией для минеральных волокон, включающей компоненты (i) и (iia), и необязательно дополнительные компоненты, по меньшей мере частично обусловлены тем эффектом, что модификаторы, используемые как компоненты (iia), по меньшей мере частично, служат как исполняющие функцию пластификатора и сшивающего агента.Without intending to go into any particular theory, it is believed by the present inventors that the excellent binding properties achieved by a mineral fiber binder composition comprising components (i) and (iia), and optionally additional components, are at least in part due to the effect that the modifiers, used as components (iia), at least in part, serve as a plasticizer and cross-linking agent.

В одном варианте исполнения водная связующая композиция включает компонент (iia) в количестве от 1 до 40 вес.%, таком как от 4 до 20 вес.%, таком как от 6 до 12 вес.%, в расчете на сухой вес компонента (i).In one embodiment, the aqueous binder composition includes component (iia) in an amount of 1 to 40 wt.%, such as 4 to 20 wt.%, such as 6 to 12 wt.%, based on the dry weight of component (i ).

Дополнительные компоненты.Additional components.

В некоторых вариантах исполнения водная связующая композиция включает дополнительные компоненты.In some embodiments, the aqueous binder composition includes additional components.

В одном варианте исполнения водная связующая композиция включает катализатор, выбранный из неорганических кислот, таких как серная кислота, сульфаминовая кислота, азотная кислота, борная кислота, фосфорноватая кислота, и/или фосфорная кислота, и/или любые их соли, такие как гипофосфит натрия, и/или аммониевые соли, такие как аммониевые соли серной кислоты, сульфаминовой кислоты, азотной кислоты, борной кислоты, фосфорноватой кислоты и/или фосфорной кислоты. Присутствие такого катализатора может улучшать характеристики отверждения водных связующих композиций.In one embodiment, the aqueous binder composition includes a catalyst selected from inorganic acids such as sulfuric acid, sulfamic acid, nitric acid, boric acid, phosphoric acid, and/or phosphoric acid, and/or any salts thereof, such as sodium hypophosphite, and/or ammonium salts, such as ammonium salts of sulfuric acid, sulfamic acid, nitric acid, boric acid, phosphoric acid and/or phosphoric acid. The presence of such a catalyst can improve the curing characteristics of aqueous binder compositions.

В одном варианте исполнения водная связующая композиция включает катализатор, выбранный из кислот Льюиса, которые могут принимать электронную пару от донорного соединения с образованием аддукта Льюиса, таких как ZnCl2, Mg(ClO4)2, Sn[N(SO2-H-C8F17)2]4.In one embodiment, the aqueous binder composition includes a catalyst selected from Lewis acids that can accept an electron pair from a donor compound to form a Lewis adduct, such as ZnCl 2 , Mg(ClO 4 ) 2 , Sn[N(SO 2 -HC 8 F 17 ) 2 ] 4 .

В одном варианте исполнения водная связующая композиция включает катализатор, выбранный из хлоридов металлов, таких как KCl, MgCl2, ZnCl2, FeCl3 и SnCl2.In one embodiment, the aqueous binder composition includes a catalyst selected from metal chlorides such as KCl, MgCl 2 , ZnCl 2 , FeCl 3 and SnCl 2 .

В одном варианте исполнения водная связующая композиция включает катализатор, выбранный из металлоорганических соединений, таких как катализаторы на основе титанатов и катализаторы на основе олова.In one embodiment, the aqueous binder composition includes a catalyst selected from organometallic compounds such as titanate catalysts and tin catalysts.

В одном варианте исполнения водная связующая композиция включает катализатор, выбранный из хелатирующих реагентов, таких как переходные металлы, такие как ионы железа, ионы хрома, ионы магния, ионы меди.In one embodiment, the aqueous binder composition includes a catalyst selected from chelating agents such as transition metals such as iron ions, chromium ions, magnesium ions, copper ions.

В одном варианте исполнения водная связующая композиция включает дополнительный компонент (iv) в форме одного или более силанов.In one embodiment, the aqueous vehicle composition includes an additional component (iv) in the form of one or more silanes.

В одном варианте исполнения водная связующая композиция включает дополнительный компонент (iv) в форме одного или более связующих веществ, таких как органофункциональные силаны.In one embodiment, the aqueous binder composition includes an additional component (iv) in the form of one or more binders, such as organofunctional silanes.

В одном варианте исполнения компонент (iv) выбирают из группы, состоящей из органофункциональных силанов, таких как первичные и вторичные функционализированные аминогруппами силаны, функционализированные эпоксидными группами силаны, такие как полимерные или олигомерные функционализированные эпоксидными группами силаны, функционализированные метакрилатами силаны, функционализированные алкильными и арильным группами силаны, функционализированные мочевиной силаны, или функционализированные винильными группами силаны.In one embodiment, component (iv) is selected from the group consisting of organofunctional silanes, such as primary and secondary amine-functionalized silanes, epoxy-functionalized silanes, such as polymeric or oligomeric epoxy-functionalized silanes, methacrylate-functionalized silanes, alkyl- and aryl-functionalized silanes silanes, urea-functionalized silanes, or vinyl-functionalized silanes.

В одном варианте исполнения водная связующая композиция дополнительно включает компонент (v) в форме одного или более компонентов, выбранных из группы аммиака, аминов, или любых их солей.In one embodiment, the aqueous binder composition further includes component (v) in the form of one or more components selected from the group of ammonia, amines, or any salts thereof.

Авторы настоящего изобретения нашли, что введение аммиака, аминов или любых их солей в качестве дополнительного компонента, в частности, может быть полезным, когда окисленные лигнины используют в компоненте (i), причем окисленный лигнин не был окислен в присутствии аммиака.The present inventors have found that the addition of ammonia, amines or any salts thereof as an additional component may be particularly beneficial when oxidized lignins are used in component (i) where the oxidized lignin has not been oxidized in the presence of ammonia.

- 11 045582- 11 045582

В одном варианте исполнения водная связующая композиция дополнительно включает дополнительный компонент в форме мочевины, в частности, в количестве от 5 до 40 вес.%, таком как от 10 до 30 вес.%, от 15 до 25 вес.%, в расчете на сухой вес компонента (i).In one embodiment, the aqueous binder composition further includes an additional component in the form of urea, in particular in an amount of from 5 to 40 wt.%, such as from 10 to 30 wt.%, from 15 to 25 wt.%, based on dry matter. weight of component (i).

В одном варианте исполнения водная связующая композиция дополнительно включает дополнительный компонент в форме одного или более углеводов, выбранных из группы, состоящей из сахарозы, восстанавливающих сахаров, в частности декстрозы, полисахаридов, и их смесей, предпочтительно декстринов и мальтодекстринов, более предпочтительно крахмальной патоки и более предпочтительно крахмальной патоки с декстрозным эквивалентным числом DE=ot 30 до менее 100, таким как DE=ot 60 до менее 100, таким как DE=60-99, таким как DE=85-99, таким как DE=95-99.In one embodiment, the aqueous binder composition further includes an additional component in the form of one or more carbohydrates selected from the group consisting of sucrose, reducing sugars, in particular dextrose, polysaccharides, and mixtures thereof, preferably dextrins and maltodextrins, more preferably starch syrup and more preferably starch syrup with a dextrose equivalent number DE=ot 30 to less than 100, such as DE=ot 60 to less than 100, such as DE=60-99, such as DE=85-99, such as DE=95-99.

В одном варианте исполнения водная связующая композиция дополнительно включает дополнительный компонент в форме одного или более углеводов, выбранных из группы, состоящей из сахарозы и восстанавливающих сахаров, в количестве от 5 до 50 вес.%, таком как от 5 до менее 50 вес.%, таком как от 10 до 40 вес.%, таком как от 15 до 30 вес.%, в расчете на сухой вес компонента (i).In one embodiment, the aqueous binder composition further includes an additional component in the form of one or more carbohydrates selected from the group consisting of sucrose and reducing sugars, in an amount of from 5 to 50 wt.%, such as from 5 to less than 50 wt.%, such as 10 to 40 wt.%, such as 15 to 30 wt.%, based on the dry weight of component (i).

В контексте настоящего изобретения связующую композицию, имеющую содержание сахара 50 вес.% или более в расчете на сухой вес связующих компонентов, рассматривают как связующий материал на основе сахара. В контексте настоящего изобретения связующую композицию, имеющую содержание сахара менее 50 вес.% в расчете на сухой вес связующих компонентов, рассматривают как связующий материал на несахарной основе.In the context of the present invention, a binder composition having a sugar content of 50 wt.% or more based on the dry weight of the binder components is considered as a sugar-based binder. In the context of the present invention, a binder composition having a sugar content of less than 50 wt.% based on the dry weight of the binder components is considered to be a non-sugar based binder.

В одном варианте исполнения водный адгезив дополнительно включает дополнительный компонент в форме одного или более поверхностно-активных веществ, которые находятся в форме неионных и/или ионных эмульгаторов, таких как лауриловый простой эфир полиоксиэтилена (4), таких как соевый лецитин, таких как додецилсульфат натрия.In one embodiment, the aqueous adhesive further includes an additional component in the form of one or more surfactants, which are in the form of nonionic and/or ionic emulsifiers, such as polyoxyethylene lauryl ether (4), such as soy lecithin, such as sodium dodecyl sulfate .

В одном варианте исполнения водная связующая композиция включает компонент (i) в форме одного или более аммонийных окисленных лигнинов, имеющих содержание карбоксильных кислотных групп от 0,05 до 10 ммол/г, такое как от 0,1 до 5 ммол/г, такое как от 0,20 до 1,5 ммол/г, такое как от 0,40 до 1,2 ммол/г, такое как от 0,45 до 1,0 ммол/г, в расчете на сухой вес компонента (i);In one embodiment, the aqueous binder composition includes component (i) in the form of one or more ammonium oxidized lignins having a carboxylic acid group content of from 0.05 to 10 mmol/g, such as from 0.1 to 5 mmol/g, such as 0.20 to 1.5 mmol/g, such as 0.40 to 1.2 mmol/g, such as 0.45 to 1.0 mmol/g, based on the dry weight of component (i);

компонент (ii) в форме одного или более сшивающих агентов, выбранных из β-гидроксиалкиламидных сшивающих агентов и/или оксазолиновых сшивающих агентов, и/или одного или более сшивающих агентов, выбранных из группы, состоящей из полифункциональных органических аминов, таких как алканоламин, диамины, такие как гексаметилдиамин, триамины;component (ii) in the form of one or more crosslinkers selected from β-hydroxyalkylamide crosslinkers and/or oxazoline crosslinkers, and/or one or more crosslinkers selected from the group consisting of polyfunctional organic amines such as alkanolamine, diamines , such as hexamethyldiamine, triamines;

компонент (iii) в форме одного или более полиэтиленгликолей, имеющих среднюю молекулярную массу от 150 до 50000 г/моль, в частности от 150 до 4000 г/моль, более конкретно от 150 до 1000 г/моль, предпочтительно от 150 до 500 г/моль, более предпочтительно от 150 до 300 г/моль, или одного или более полиэтиленгликолей, имеющих среднюю молекулярную массу от 4000 до 25000 г/моль, в частности от 4000 до 15000 г/моль, более конкретно от 8000 до 12000 г/моль; причем водная связующая композиция предпочтительно включает компонент (ii) в количестве от 1 до 40 вес.%, таком как от 4 до 20 вес.%, от 6 до 12 вес.%, в расчете на сухой вес компонента (i), и (iii) присутствует в количестве от 0,5 до 50 вес.%, предпочтительно от 2,5 до 25 вес.%, более предпочтительно от 3 до 15 вес.%, в расчете на сухой вес компонента (i).component (iii) in the form of one or more polyethylene glycols having an average molecular weight of from 150 to 50,000 g/mol, in particular from 150 to 4000 g/mol, more particularly from 150 to 1000 g/mol, preferably from 150 to 500 g/ mol, more preferably from 150 to 300 g/mol, or one or more polyethylene glycols having an average molecular weight of from 4000 to 25000 g/mol, in particular from 4000 to 15000 g/mol, more particularly from 8000 to 12000 g/mol; wherein the aqueous binder composition preferably includes component (ii) in an amount of from 1 to 40 wt.%, such as from 4 to 20 wt.%, from 6 to 12 wt.%, based on the dry weight of component (i), and ( iii) is present in an amount of 0.5 to 50% by weight, preferably 2.5 to 25% by weight, more preferably 3 to 15% by weight, based on the dry weight of component (i).

В одном варианте исполнения водная связующая композиция включает компонент (i) в форме одного или более аммонийных окисленных лигнинов, имеющих содержание карбоксильных кислотных групп от 0,05 до 10 ммол/г, такое как от 0,1 до 5 ммол/г, такое как от 0,20 до 1,5 ммол/г, такое как от 0,40 до 1,2 ммол/г, такое как от 0,45 до 1,0 ммол/г, в расчете на сухой вес компонента (i);In one embodiment, the aqueous binder composition includes component (i) in the form of one or more ammonium oxidized lignins having a carboxylic acid group content of from 0.05 to 10 mmol/g, such as from 0.1 to 5 mmol/g, such as 0.20 to 1.5 mmol/g, such as 0.40 to 1.2 mmol/g, such as 0.45 to 1.0 mmol/g, based on the dry weight of component (i);

компонент (iia) в форме одного или более модификаторов, выбранных из эпоксидированных масел на основе триглицеридов жирных кислот.component (iia) in the form of one or more modifiers selected from epoxidized fatty acid triglyceride oils.

В одном варианте исполнения водная связующая композиция включает компонент (i) в форме одного или более аммонийных окисленных лигнинов, имеющих среднее содержание карбоксильных кислотных групп более, чем 1,5 группы на макромолекулу компонента (i), такое как более, чем 2 группы, такое как более, чем 2,5 группы;In one embodiment, the aqueous binder composition includes component (i) in the form of one or more ammonium oxidized lignins having an average content of carboxylic acid groups of more than 1.5 groups per macromolecule of component (i), such as more than 2 groups, such as more than 2.5 groups;

компонент (ii) в форме одного или более сшивающих агентов, выбранных из β-гидроксиалкиламидных сшивающих агентов и/или оксазолиновых сшивающих агентов, и/или представляет собой один или более сшивающих агентов, выбранных из группы, состоящей из полифункциональных органических аминов, таких как алканоламин, диамины, такие как гексаметилдиамин, триамины;component (ii) in the form of one or more crosslinkers selected from β-hydroxyalkylamide crosslinkers and/or oxazoline crosslinkers, and/or is one or more crosslinkers selected from the group consisting of polyfunctional organic amines such as alkanolamine , diamines such as hexamethyldiamine, triamines;

компонент (iii) в форме одного или более полиэтиленгликолей, имеющих среднюю молекулярную массу от 150 до 50000 г/моль, в частности от 150 до 4000 г/моль, более конкретно от 150 до 1000 г/моль, предпочтительно от 150 до 500 г/моль, более предпочтительно от 150 до 300 г/моль, или одного или более полиэтиленгликолей, имеющих среднюю молекулярную массу от 4000 до 25000 г/моль, в частности от 4000 до 15000 г/моль, более конкретно от 8000 до 12000 г/моль; причем водная связующая композиция предпочтительно включает компонент (ii) в количестве от 1 до 40 вес.%, таком как от 4 до 20 вес.%,component (iii) in the form of one or more polyethylene glycols having an average molecular weight of from 150 to 50,000 g/mol, in particular from 150 to 4000 g/mol, more particularly from 150 to 1000 g/mol, preferably from 150 to 500 g/ mol, more preferably from 150 to 300 g/mol, or one or more polyethylene glycols having an average molecular weight of from 4000 to 25000 g/mol, in particular from 4000 to 15000 g/mol, more particularly from 8000 to 12000 g/mol; wherein the aqueous binder composition preferably includes component (ii) in an amount of from 1 to 40 wt.%, such as from 4 to 20 wt.%,

- 12 045582 от 6 до 12 вес.%, в расчете на сухой вес компонента (i), и (iii) присутствует в количестве от 0,5 до 50 вес.%, предпочтительно от 2,5 до 25 вес.%, более предпочтительно от 3 до 15 вес.%, в расчете на сухой вес компонента (i).- 12 045582 from 6 to 12% by weight, based on the dry weight of component (i), and (iii) is present in an amount of from 0.5 to 50% by weight, preferably from 2.5 to 25% by weight, more preferably from 3 to 15% by weight, based on the dry weight of component (i).

В одном варианте исполнения водная связующая композиция включает компонент (i) в форме одного или более аммонийных окисленных лигнинов, имеющих среднее содержание карбоксильных кислотных групп более, чем 1,5 группы на макромолекулу компонента (i), такое как более, чем 2 группы, такое как более, чем 2,5 группы;In one embodiment, the aqueous binder composition includes component (i) in the form of one or more ammonium oxidized lignins having an average content of carboxylic acid groups of more than 1.5 groups per macromolecule of component (i), such as more than 2 groups, such as more than 2.5 groups;

компонент (iia) в форме одного или более модификаторов, выбранных из эпоксидированных масел на основе триглицеридов жирных кислот.component (iia) in the form of one or more modifiers selected from epoxidized fatty acid triglyceride oils.

В одном варианте исполнения водная связующая композиция по существу состоит из компонента (i) в форме одного или более окисленных лигнинов;In one embodiment, the aqueous binder composition consists essentially of component (i) in the form of one or more oxidized lignins;

компонента (ii) в форме одного или более сшивающих агентов;component (ii) in the form of one or more cross-linking agents;

компонента (iii) в форме одного или более пластификаторов;component (iii) in the form of one or more plasticizers;

компонента (iv) в форме одного или более связующих веществ, таких как органофункциональные силаны;component (iv) in the form of one or more binders such as organofunctional silanes;

необязательно компонента в форме одного или более соединений, выбранных из группы аммиака, аминов, или любых их солей;optionally a component in the form of one or more compounds selected from the group of ammonia, amines, or any salts thereof;

необязательно компонента в форме мочевины;optionally a urea component;

необязательно компонента в форме более реакционноспособных или нереакционноспособных силиконов;optionally a component in the form of more reactive or non-reactive silicones;

необязательно углеводородного масла;optionally hydrocarbon oil;

необязательно одного или более поверхностно-активных веществ;optionally one or more surfactants;

воды.water.

В одном варианте исполнения водная связующая композиция по существу состоит из компонента (i) в форме одного или более окисленных лигнинов;In one embodiment, the aqueous binder composition consists essentially of component (i) in the form of one or more oxidized lignins;

компонента (iia) в форме одного или более модификаторов, выбранных из эпоксидированных масел на основе триглицеридов жирных кислот;component (iia) in the form of one or more modifiers selected from epoxidized fatty acid triglyceride oils;

компонента (iv) в форме одного или более связующих веществ, таких как органофункциональные силаны;component (iv) in the form of one or more binders such as organofunctional silanes;

необязательно компонента в форме одного или более соединений, выбранных из группы аммиака, аминов, или любых их солей;optionally a component in the form of one or more compounds selected from the group of ammonia, amines, or any salts thereof;

необязательно компонента в форме мочевины;optionally a urea component;

необязательно компонента в форме более реакционноспособных или нереакционноспособных силиконов;optionally a component in the form of more reactive or non-reactive silicones;

необязательно углеводородного масла;optionally hydrocarbon oil;

необязательно одного или более поверхностно-активных веществ;optionally one or more surfactants;

воды.water.

Вододренажное устройство предпочтительно включает от 1,0 до 6,0 вес.% отвержденной связующей композиции, предпочтительно от 2,5 до 4,5 вес.%, наиболее предпочтительно от 3,0 до 3,8 вес.%, в расчете на вес вододренажного устройства. Определение содержания связующего материала выполняют согласно стандарту DS/EN13820:2003. Содержание связующего материала принимают как потерю на угар. Содержание связующего материала включает любые связующие добавки.The water drainage device preferably includes from 1.0 to 6.0 wt.% of the cured adhesive composition, preferably from 2.5 to 4.5 wt.%, most preferably from 3.0 to 3.8 wt.%, based on weight water drainage device. Determination of binder content is carried out according to standard DS/EN13820:2003. The content of the binder material is taken as waste loss. Binder content includes any binder additives.

Вышеописанные окисленные лигнины в водной связующей композиции могут быть получены следующим образом.The above-described oxidized lignins in an aqueous binder composition can be prepared as follows.

Способ I получения окисленных лигнинов.Method I for obtaining oxidized lignins.

Окисленные лигнины, которые могут быть использованы в качестве компонента для связующих материалов, применяемых в настоящем изобретении, могут быть получены способом, включающим приведение в контакт компонента (а), включающего один или более лигнинов;Oxidized lignins, which can be used as a component for the binder materials used in the present invention, can be obtained by a method comprising contacting component (a) comprising one or more lignins;

компонента (b), включающего аммиак, один или более аминных компонентов, и/или любую их соль;component (b) comprising ammonia, one or more amine components, and/or any salt thereof;

компонента (с), включающего один или более окислителей.component (c) comprising one or more oxidizing agents.

Компонент (а).Component(s).

Компонент (а) включает один или более лигнинов.Component (a) includes one or more lignins.

В одном варианте исполнения компонент (а) включает один или более крафт-лигнинов, один или более натронных лигнинов, один или более лигносульфонатных лигнинов, один или более органосольвентных лигнинов, один или более лигнинов из процессов биорафинирования лигноцеллюлозных сырьевых материалов или любые смеси их.In one embodiment, component (a) includes one or more kraft lignins, one or more soda lignins, one or more lignosulfonate lignins, one or more organosolv lignins, one or more lignins from biorefining processes of lignocellulosic feedstocks, or any mixtures thereof.

В одном варианте исполнения компонент (а) включает один или более крафт-лигнинов.In one embodiment, component (a) includes one or more kraft lignins.

Компонент (b).Component (b).

В одном варианте исполнения компонент (b) включает аммиак, один или более аминных компонентов и/или любые их соли. Без намерения вдаваться в любую конкретную теорию, авторам настоящегоIn one embodiment, component (b) includes ammonia, one or more amine components and/or any salts thereof. Without intending to go into any specific theory, the authors of this

- 13 045582 изобретения представляется, что замена гидроксидов щелочных металлов, применяемых в ранее известных способах окисления лигнина, аммиаком, одним или более аминными компонентами, и/или любыми их солями, играет важную роль в улучшении свойств окисленных лигнинов, полученных способом согласно настоящему изобретению.- 13 045582 of the invention, it appears that replacing the alkali metal hydroxides used in previously known lignin oxidation processes with ammonia, one or more amine components, and/or any salts thereof plays an important role in improving the properties of the oxidized lignins obtained by the process of the present invention.

Авторы настоящего изобретения неожиданно нашли, что лигнины, окисленные окислителем в присутствии аммиака или аминов, содержат значительные количества азота как части структуры окисленных лигнинов. Без намерения вдаваться в любую конкретную теорию, авторам настоящего изобретения представляется, что улучшенные характеристики устойчивости окисленных лигнинов, когда их используют в продуктах, где они включены в связующую композицию с указанными окисленными лигнинами, полученными описываемым здесь способом, по меньшей мере частично, обусловлены содержанием азота в структуре окисленных лигнинов.The inventors of the present invention have surprisingly found that lignins oxidized by an oxidizing agent in the presence of ammonia or amines contain significant amounts of nitrogen as part of the structure of the oxidized lignins. Without intending to be bound by any particular theory, it is believed by the present inventors that the improved stability characteristics of oxidized lignins when used in products where they are included in a binder composition with said oxidized lignins produced by the process described herein are at least in part due to nitrogen content in the structure of oxidized lignins.

В одном варианте исполнения компонент (b) включает аммиак и/или любую его соль.In one embodiment, component (b) includes ammonia and/or any salt thereof.

Без намерения вдаваться в любую конкретную теорию авторам настоящего изобретения представляется, что улучшенные характеристики стабильности дериватизированных лигнинов, полученных согласно настоящему изобретению, по меньшей мере частично обусловлены тем обстоятельством, что аммиак представляет собой летучее соединение, и поэтому испаряется из конечного продукта, или может быть легко удален и повторно использован. В отличие от этого, оказалось затруднительным удаление остаточных количеств гидроксидов щелочных металлов, использованных в ранее известном способе окисления.Without intending to go into any particular theory, it is believed by the present inventors that the improved stability characteristics of the derivatized lignins produced according to the present invention are at least partially due to the fact that ammonia is a volatile compound and therefore evaporates from the final product, or can be easily removed and reused. In contrast, it has proven difficult to remove residual amounts of alkali metal hydroxides used in the previously known oxidation process.

Тем не менее, может быть благоприятным в способе, что компонент (b), кроме аммиака, одного или более аминных компонентов и/или любых их солей, также включает сравнительно малое количество гидроксида щелочного и/или щелочноземельного металла, такого как гидроксид натрия и/или гидроксид калия.However, it may be advantageous in the process that component (b), in addition to ammonia, one or more amine components and/or any salts thereof, also includes a relatively small amount of an alkali and/or alkaline earth metal hydroxide, such as sodium hydroxide and/or or potassium hydroxide.

В вариантах исполнения, в которых компонент (b) включает гидроксиды щелочных и/или щелочноземельных металлов, такие как гидроксид натрия и/или гидроксид калия, в качестве компонента в дополнение к аммиаку, одному или более аминным компонентам, и/или любым их солям, количество гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов обычно является малым, таким как от 5 до 70 весовых частей, таким как от 10 до 20 весовых частей гидроксида щелочного и/или щелочноземельного металла, в расчете на аммиак.In embodiments in which component (b) includes alkali and/or alkaline earth metal hydroxides, such as sodium hydroxide and/or potassium hydroxide, as a component in addition to ammonia, one or more amine components, and/or any salts thereof, the amount of alkali and/or alkaline earth metal hydroxides is usually small, such as 5 to 70 parts by weight, such as 10 to 20 parts by weight of alkali and/or alkaline earth metal hydroxide, based on ammonia.

Компонент (с).Component (c).

В описываемом здесь способе компонент (с) включает один или более окислителей.In the method described herein, component (c) includes one or more oxidizing agents.

В одном варианте исполнения компонент (с) включает один или более окислителей в форме пероксида водорода, органических или неорганических пероксидов, молекулярного кислорода, озона, воздуха, галогенсодержащих окислителей или любой смеси их.In one embodiment, component (c) includes one or more oxidizing agents in the form of hydrogen peroxide, organic or inorganic peroxides, molecular oxygen, ozone, air, halogenated oxidizing agents, or any mixture thereof.

В начальных стадиях окисления активные радикалы из окислителя обычно будут захватывать протон из фенольной группы, так как эта связь имеет самую низкую энергию диссоциации в лигнине. Вследствие способности лигнина стабилизировать радикалы посредством мезомерии, открываются многообразные пути продолжения (но также прекращения) реакции, и образуются различные промежуточные соединения и конечные продукты. Средняя молекулярная масса может как возрастать, так и сокращаться вследствие этой сложности (и выбранных условий), и в своих экспериментах авторы настоящего изобретения обычно видели умеренное повышение средней молекулярной массы примерно на 30%.In the initial stages of oxidation, reactive radicals from the oxidant will usually capture a proton from the phenolic group, since this bond has the lowest dissociation energy in lignin. Due to the ability of lignin to stabilize radicals through mesomerism, multiple pathways for the continuation (but also termination) of the reaction are opened up, and various intermediates and end products are formed. The average molecular weight can either increase or decrease due to this complexity (and the conditions chosen), and in their experiments the present inventors have typically seen a modest increase in average molecular weight of about 30%.

В одном варианте исполнения компонент (с) включает пероксид водорода.In one embodiment, component (c) includes hydrogen peroxide.

Пероксид водорода, может быть, является наиболее широко применяемым окислителем благодаря сочетанию низкой стоимости, хорошей эффективности и относительно низкому влиянию на окружающую среду. Когда пероксид водорода применяют без присутствия катализаторов, важны щелочные условия и температура вследствие следующих реакций, приводящих к образованию радикалов:Hydrogen peroxide may be the most widely used oxidizing agent due to its combination of low cost, good efficiency and relatively low environmental impact. When hydrogen peroxide is used without the presence of catalysts, alkaline conditions and temperature are important due to the following reactions leading to the formation of radicals:

Η2Ο2+ΟΗ ϊ+ΗΟΟ + Н2ОΗ 2 Ο 2 +ΟΗ ϊ+ΗΟΟ + H 2 O

Н2О2 + ООН- он + Н2О + о2 H 2 O 2 + UN-on + H 2 O + o 2

Авторы настоящего изобретения нашли, что дериватизированные лигнины, полученные описываемым здесь способом, содержат увеличенные количества карбоксильных кислотных групп в результате процесса окисления. Без намерения вдаваться в любую конкретную теорию авторам настоящего изобретения представляется, что содержание карбоксильных кислотных групп в окисленных лигнинах, полученных в способе, играет важную роль в достижении желательных характеристик реакционной способности дериватизированных лигнинов, полученных описываемым здесь способом.The present inventors have found that derivatized lignins produced by the process described herein contain increased amounts of carboxylic acid groups as a result of the oxidation process. Without intending to go into any particular theory, it is believed by the present inventors that the content of carboxylic acid groups in the oxidized lignins produced by the process plays an important role in achieving the desired reactivity characteristics of the derivatized lignins produced by the process described herein.

Еще одно преимущество способа окисления состоит в том, что окисленный лигнин является более гидрофильным. Высокая гидрофильность может повышать растворимость в воде и облегчать адгезию на полярных подложках, таких как минеральные волокна.Another advantage of the oxidation process is that the oxidized lignin is more hydrophilic. High hydrophilicity can enhance water solubility and facilitate adhesion on polar substrates such as mineral fibers.

Дополнительные компоненты.Additional components.

В одном варианте исполнения способ получения окисленных лигнинов предпочтительно включает дополнительные компоненты, в частности, компонент (d) в форме катализатора окисления, такого как катализатор из одного или более переходных металлов, такой как сульфат железа, такого как катализато- 14 045582 ры, содержащие марганец, палладий, селен, вольфрам.In one embodiment, the process for producing oxidized lignins preferably includes additional components, in particular component (d) in the form of an oxidation catalyst, such as a catalyst of one or more transition metals, such as ferrous sulfate, such as manganese containing catalysts , palladium, selenium, tungsten.

Такие катализаторы окисления могут повышать скорость реакции, тем самым улучшая свойства окисленных лигнинов.Such oxidation catalysts can increase the reaction rate, thereby improving the properties of the oxidized lignins.

Массовые соотношения компонентов.Mass ratios of components.

Квалифицированный специалист в этой области технологии будет применять компоненты (а), (b) и (с) в относительных количествах, которые достигают желательной степени окисления лигнинов.One skilled in the art will employ components (a), (b) and (c) in relative amounts that achieve the desired degree of lignin oxidation.

В одном варианте исполнения компонент (а) включает один или более лигнинов;In one embodiment, component (a) includes one or more lignins;

компонент (b) включает аммиак; и компонент (с) включает один или более окислителей в форме пероксида водорода, причем массовые соотношения лигнина, аммиака и пероксида водорода являются такими, что количество аммиака составляет от 0,01 до 0,5 весовых частей, такое как от 0,1 до 0,3 весовых частей, такое как от 0,15 до 0,25 весовых частей аммиака, в расчете на сухой вес лигнина, и причем количество пероксида водорода составляет от 0,025 до 1,0 весовой части, такое как от 0,05 до 0,2 весовых частей, такое как от 0,075 до 0,125 весовых частей пероксида водорода, в расчете на сухой вес лигнина.component (b) includes ammonia; and component (c) includes one or more oxidizing agents in the form of hydrogen peroxide, wherein the weight ratios of lignin, ammonia and hydrogen peroxide are such that the amount of ammonia is from 0.01 to 0.5 parts by weight, such as from 0.1 to 0 .3 parts by weight, such as 0.15 to 0.25 parts by weight of ammonia, based on the dry weight of lignin, and wherein the amount of hydrogen peroxide is from 0.025 to 1.0 parts by weight, such as 0.05 to 0. 2 parts by weight, such as 0.075 to 0.125 parts by weight hydrogen peroxide, based on the dry weight of lignin.

Способ.Way.

Существует более чем одна возможность приведения компонентов (а), (b) и (с) в контакт для достижения желательной реакции окисления.There is more than one possibility of bringing components (a), (b) and (c) into contact to achieve the desired oxidation reaction.

В одном варианте исполнения способ включает следующие стадии:In one embodiment, the method includes the following steps:

стадию получения компонента (а) в форме водного раствора и/или дисперсии одного или более лигнинов, причем содержание лигнина в водном растворе составляет от 1 до 50 вес.%, такое как от 5 до 25 вес.%, такое как от 15 до 22 вес.%, такое как от 18 до 20 вес.%, в расчете на общий вес водного раствора;the step of obtaining component (a) in the form of an aqueous solution and/or dispersion of one or more lignins, wherein the lignin content in the aqueous solution is from 1 to 50 wt.%, such as from 5 to 25 wt.%, such from 15 to 22 wt.%, such as from 18 to 20 wt.%, based on the total weight of the aqueous solution;

стадию корректирования величины рН добавлением компонента (b), включающего водный раствор аммиака, одного или более аминных компонентов, и/или любой их соли;a step of adjusting the pH value by adding component (b) comprising an aqueous solution of ammonia, one or more amine components, and/or any salt thereof;

стадию окисления добавлением компонента (с), включающего окислитель.an oxidation step by adding component (c) comprising an oxidizing agent.

В одном варианте исполнения стадию корректирования величины рН проводят так, что полученный водный раствор и/или дисперсия имеют значение рН>9, такое как >10, такое как >10,5.In one embodiment, the pH adjustment step is carried out such that the resulting aqueous solution and/or dispersion has a pH value >9, such as >10, such as >10.5.

В одном варианте исполнения стадию корректирования величины рН проводят так, что полученный водный раствор и/или дисперсия имеют значение рН в диапазоне от 10,5 до 12.In one embodiment, the pH adjustment step is carried out such that the resulting aqueous solution and/or dispersion has a pH value in the range of 10.5 to 12.

В одном варианте исполнения стадию корректирования величины рН проводят так, что обеспечивают повышение температуры до >25°С и затем регулируют в диапазоне 25-50°С, таком как 30-45°С, таком как 35-40°С.In one embodiment, the pH adjustment step is carried out such that the temperature is raised to >25°C and then adjusted to a range of 25-50°C, such as 30-45°C, such as 35-40°C.

В одном варианте исполнения во время стадии окисления обеспечивают повышение температуры до >35°С и затем регулируют в диапазоне 35-150°С, таком как 40-90°С, таком как 45-80°С.In one embodiment, during the oxidation step, the temperature is raised to >35°C and then controlled in the range of 35-150°C, such as 40-90°C, such as 45-80°C.

В одном варианте исполнения стадию окисления проводят в течение времени от 1 с до 48 ч, такого как от 10 с до 36 ч, такого как от 1 мин до 24 ч, такого от 2 до 5 ч.In one embodiment, the oxidation step is carried out for a time of 1 second to 48 hours, such as 10 seconds to 36 hours, such as 1 minute to 24 hours, such as 2 to 5 hours.

Способ II получения окисленных лигнинов.Method II for obtaining oxidized lignins.

Окисленные лигнины, которые используют в качестве компонента для связующих материалов, применяемых в настоящем изобретении, могут быть получены способом, включающим приведение в контакт компонента (а), включающего один или более лигнинов;Oxidized lignins, which are used as a component for the binder materials used in the present invention, can be obtained by a method comprising contacting component (a) comprising one or more lignins;

компонента (b), включающего аммиак, и/или один или более аминных компонентов, и/или любую их соль, и/или гидроксид щелочного и/или щелочноземельного металла, такого как гидроксид натрия и/или гидроксид калия;component (b) comprising ammonia, and/or one or more amine components, and/or any salt thereof, and/or an alkali and/or alkaline earth metal hydroxide, such as sodium hydroxide and/or potassium hydroxide;

компонента (с), включающего один или более окислителей; и компонента (d) в форме одного или более пластификаторов.component (c) comprising one or more oxidizing agents; and component (d) in the form of one or more plasticizers.

Компонент (а).Component(s).

Компонент (а) включает один или более лигнинов.Component (a) includes one or more lignins.

В одном варианте исполнения способа получения окисленных лигнинов компонент (а) включает один или более крафт-лигнинов, один или более натронных лигнинов, один или более лигносульфонатных лигнинов, один или более органосольвентных лигнинов, один или более лигнинов из процессов биорафинирования лигноцеллюлозных сырьевых материалов или любую смесь их.In one embodiment of the method for producing oxidized lignins, component (a) includes one or more kraft lignins, one or more soda lignins, one or more lignosulfonate lignins, one or more organosolv lignins, one or more lignins from biorefining processes of lignocellulosic raw materials, or any a mixture of them.

В одном варианте исполнения компонент (а) включает один или более крафт-лигнины.In one embodiment, component (a) includes one or more kraft lignins.

Компонент (b).Component (b).

В одном варианте исполнения получения окисленных лигнинов компонент (b) включает аммиак, один или более аминных компонентов, и/или любые их соли, и/или гидроксид щелочного и/или щелочноземельного металла, такой как гидроксид натрия и/или гидроксид калия.In one embodiment of the production of oxidized lignins, component (b) includes ammonia, one or more amine components, and/or any salts thereof, and/or an alkali and/or alkaline earth metal hydroxide, such as sodium hydroxide and/or potassium hydroxide.

Аммонийный окисленный лигнин следует понимать как лигнин, который был окислен окислителем в присутствии аммиака. Термин аммонийный окисленный лигнин сокращенно обозначают как AOL.Ammonium oxidized lignin should be understood as lignin that has been oxidized by an oxidizing agent in the presence of ammonia. The term ammonium oxidized lignin is abbreviated as AOL.

- 15 045582- 15 045582

В одном варианте исполнения компонент (b) включает аммиак и/или любую его соль.In one embodiment, component (b) includes ammonia and/or any salt thereof.

Без намерения вдаваться в любую конкретную теорию, авторам настоящего изобретения представляется, что улучшенные характеристики стабильности дериватизированных лигнинов, полученных согласно настоящему изобретению с компонентом (b), который представляет собой аммиак и/или любую его соль, по меньшей мере частично обусловлены тем обстоятельством, что аммиак представляет собой летучее соединение и поэтому испаряется из конечного продукта или может быть легко удален и повторно использован.Without intending to go into any particular theory, it is believed by the present inventors that the improved stability characteristics of the derivatized lignins prepared according to the present invention with component (b), which is ammonia and/or any salt thereof, are at least partially due to the fact that Ammonia is a volatile compound and therefore evaporates from the final product or can be easily removed and reused.

Тем не менее в этом варианте исполнения способа получения окисленных лигнинов может быть благоприятным, что компонент (b), кроме аммиака, одного или более аминных компонентов, и/или любых их солей, также включает сравнительно малое количество гидроксида щелочного и/или щелочноземельного металла, такого как гидроксид натрия и/или гидроксид калия.However, in this embodiment of the process for producing oxidized lignins, it may be advantageous that component (b), in addition to ammonia, one or more amine components, and/or any salts thereof, also includes a relatively small amount of alkali and/or alkaline earth metal hydroxide, such as sodium hydroxide and/or potassium hydroxide.

В вариантах исполнения, в которых компонент (b) включает гидроксиды щелочных и/или щелочноземельных металлов, такие как гидроксид натрия и/или гидроксид калия, в качестве компонента в дополнение к аммиаку, одному или более аминным компонентам, и/или любым их солям, количество гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов обычно является малым, таким как от 5 до 70 весовых частей, таким как от 10 до 20 весовых частей гидроксида щелочного и/или щелочноземельного металла, в расчете на аммиак.In embodiments in which component (b) includes alkali and/or alkaline earth metal hydroxides, such as sodium hydroxide and/or potassium hydroxide, as a component in addition to ammonia, one or more amine components, and/or any salts thereof, the amount of alkali and/or alkaline earth metal hydroxides is usually small, such as 5 to 70 parts by weight, such as 10 to 20 parts by weight of alkali and/or alkaline earth metal hydroxide, based on ammonia.

Компонент (с).Component (c).

В способе получения окисленных лигнинов компонент (с) включает один или более окислителей.In the method for producing oxidized lignins, component (c) includes one or more oxidizing agents.

В одном варианте исполнения компонент (с) включает один или более окислителей в форме пероксида водорода, органических или неорганических пероксидов, молекулярного кислорода, озона, воздуха, галогенсодержащих окислителей или любой смеси их.In one embodiment, component (c) includes one or more oxidizing agents in the form of hydrogen peroxide, organic or inorganic peroxides, molecular oxygen, ozone, air, halogenated oxidizing agents, or any mixture thereof.

В начальных стадиях окисления активные радикалы из окислителя обычно будут захватывать протон из фенольной группы, так как эта связь имеет самую низкую энергию диссоциации в лигнине. Вследствие способности лигнина стабилизировать радикалы посредством мезомерии открываются многообразные пути продолжения (но также прекращения) реакции и образуются различные промежуточные соединения и конечные продукты. Средняя молекулярная масса может как возрастать, так и сокращаться вследствие этой сложности (и выбранных условий), и в своих экспериментах авторы настоящего изобретения обычно видели умеренное повышение средней молекулярной массы примерно на 30%.In the initial stages of oxidation, reactive radicals from the oxidant will usually capture a proton from the phenolic group, since this bond has the lowest dissociation energy in lignin. Due to the ability of lignin to stabilize radicals through mesomerism, multiple pathways are opened for the continuation (but also termination) of the reaction and the formation of various intermediates and end products. The average molecular weight can either increase or decrease due to this complexity (and the conditions chosen), and in their experiments the present inventors have typically seen a modest increase in average molecular weight of about 30%.

В одном варианте исполнения компонент (с) включает пероксид водорода.In one embodiment, component (c) includes hydrogen peroxide.

Пероксид водорода, может быть, является наиболее широко применяемым окислителем благодаря сочетанию низкой стоимости, хорошей эффективности и относительно низкому влиянию на окружающую среду. Когда пероксид водорода применяют без присутствия катализаторов, важны щелочные условия и температура вследствие следующих реакций, приводящих к образованию радикалов:Hydrogen peroxide may be the most widely used oxidizing agent due to its combination of low cost, good efficiency and relatively low environmental impact. When hydrogen peroxide is used without the presence of catalysts, alkaline conditions and temperature are important due to the following reactions leading to the formation of radicals:

Авторы настоящего изобретения нашли, что дериватизированные лигнины, полученные описываемым здесь способом, содержат увеличенные количества карбоксильных кислотных групп в результате процесса окисления. Без намерения вдаваться в любую конкретную теорию авторам настоящего изобретения представляется, что содержание карбоксильных кислотных групп в окисленных лигнинах, полученных в способе согласно настоящему изобретению, играет важную роль в достижении желательных характеристик реакционной способности дериватизированных лигнинов, полученных описываемым здесь способом.The present inventors have found that derivatized lignins produced by the process described herein contain increased amounts of carboxylic acid groups as a result of the oxidation process. Without intending to go into any particular theory, it is believed by the inventors that the content of carboxylic acid groups in the oxidized lignins produced by the process of the present invention plays an important role in achieving the desired reactivity characteristics of the derivatized lignins produced by the process described herein.

Еще одно преимущество способа окисления состоит в том, что окисленный лигнин является более гидрофильным. Высокая гидрофильность может повышать растворимость в воде и облегчать адгезию на полярных подложках, таких как минеральные волокна.Another advantage of the oxidation process is that the oxidized lignin is more hydrophilic. High hydrophilicity can enhance water solubility and facilitate adhesion on polar substrates such as mineral fibers.

Компонент (d).Component (d).

Компонент (d) включает один или более пластификаторов.Component (d) includes one or more plasticizers.

В одном варианте исполнения компонент (d) включает один или более пластификаторов в форме полиолов, таких как углеводы, гидрированные сахара, такие как сорбит, эритрит, глицерин, моноэтиленгликоль, полиэтиленгликоли, простые эфиры полиэтиленгликоля, простые полиэфиры, фталаты и/или кислоты, такие как адипиновая кислота, ванилиновая кислота, молочная кислота и/или феруловая кислота, акриловые полимеры, поливиниловый спирт, полиуретановые дисперсии, этиленкарбонат, пропиленкарбонат, лактоны, лактамы, лактиды, полимеры на акриловой основе со свободными карбоксильными группами, и/или полиуретановые дисперсии со свободными карбоксильными группами, полиамиды, амиды, такие как карбамид/мочевина, или любые смеси их.In one embodiment, component (d) includes one or more plasticizers in the form of polyols such as carbohydrates, hydrogenated sugars such as sorbitol, erythritol, glycerin, monoethylene glycol, polyethylene glycols, polyethylene glycol ethers, polyethers, phthalates and/or acids such such as adipic acid, vanillic acid, lactic acid and/or ferulic acid, acrylic polymers, polyvinyl alcohol, polyurethane dispersions, ethylene carbonate, propylene carbonate, lactones, lactams, lactides, acrylic-based polymers with free carboxyl groups, and/or polyurethane dispersions with free carboxyl groups, polyamides, amides such as urea/urea, or any mixtures thereof.

Авторы настоящего изобретения нашли, что введение компонента (d) в форме одного или более пластификаторов обеспечивает снижение вязкости реакционной смеси, что позволяет создать очень эффективный способ получения окисленных лигнинов.The present inventors have found that the introduction of component (d) in the form of one or more plasticizers provides a reduction in the viscosity of the reaction mixture, which allows for a very effective process for the production of oxidized lignins.

В одном варианте осуществления согласно настоящему изобретению компонент (d) включает одинIn one embodiment according to the present invention, component (d) includes one

- 16 045582 или более пластификаторов в форме полиолов, таких как углеводы, гидрированные сахара, такие как сорбит, эритрит, глицерин, моноэтиленгликоль, полиэтиленгликоли, поливиниловый спирт, полимеры на акриловой основе со свободными карбоксильными группами, и/или полиуретановые дисперсии со свободными карбоксильными группами, полиамиды, амиды, такие как карбамид/мочевина, или любые смеси их.- 16 045582 or more plasticizers in the form of polyols such as carbohydrates, hydrogenated sugars such as sorbitol, erythritol, glycerin, monoethylene glycol, polyethylene glycols, polyvinyl alcohol, acrylic-based polymers with free carboxyl groups, and/or polyurethane dispersions with free carboxyl groups , polyamides, amides such as urea/urea, or any mixtures thereof.

В одном варианте осуществления согласно настоящему изобретению компонент (d) включает один или более пластификаторов, выбранных из группы полиэтиленгликолей, поливинилового спирта, мочевины, или любых смесей их.In one embodiment according to the present invention, component (d) includes one or more plasticizers selected from the group of polyethylene glycols, polyvinyl alcohol, urea, or any mixtures thereof.

Дополнительные компоненты.Additional components.

В одном варианте исполнения способ получения окисленных лигнинов предпочтительно включает дополнительные компоненты, в частности компонент (v) в форме катализатора окисления, такого как катализатор из одного или более переходных металлов, такой как сульфат железа, такого как катализаторы, содержащие марганец, палладий, селен, вольфрам.In one embodiment, the method for producing oxidized lignins preferably includes additional components, in particular component (v) in the form of an oxidation catalyst, such as a catalyst of one or more transition metals, such as ferrous sulfate, such as catalysts containing manganese, palladium, selenium, tungsten.

Такие катализаторы окисления могут повышать скорость реакции, тем самым улучшая свойства окисленных лигнинов, полученным этим способом.Such oxidation catalysts can increase the reaction rate, thereby improving the properties of the oxidized lignins obtained by this method.

Массовые соотношения компонентов.Mass ratios of components.

Квалифицированный специалист в этой области технологии будет применять компоненты (а), (b), (с) и (d) в таких относительных количествах, что достигается желательная степень окисления лигнинов.One skilled in the art will employ components (a), (b), (c) and (d) in such relative amounts that the desired degree of oxidation of the lignins is achieved.

В одном варианте исполнения способ исполняют так, что способ включает компонент (а) включает один или более лигнинов;In one embodiment, the method is carried out such that the method includes component (a) includes one or more lignins;

компонент (b) включает аммиак;component (b) includes ammonia;

компонент (с) включает один или более окислителей в форме пероксида водорода;component (c) includes one or more oxidizing agents in the form of hydrogen peroxide;

компонент (d) включает один или более пластификаторов, выбранных из группы полиэтиленгликоля, причем массовые соотношения лигнина, аммиака, пероксида водорода и полиэтиленгликоля являются такими, что количество аммиака составляет от 0,01 до 0,5 весовых частей, такое как от 0,1 до 0,3 весовых частей, такое как от 0,15 до 0,25 весовых частей аммиака (25%-ный по весу раствор в воде), в расчете на сухой вес лигнина, и причем количество пероксида водорода (30%-ный по весу раствор в воде) составляет от 0,025 до 1,0 весовой части, такое как от 0,07 до 0,50 весовых частей, такое как от 0,15 до 0,30 весовых частей, в расчете на сухой вес лигнина, и причем количество полиэтиленгликоля составляет от 0,03 до 0,60 весовых частей, такое как от 0,07 до 0,50 весовых частей, такое как от 0,10 до 0,40 весовых частей полиэтиленгликоля, в расчете на сухой вес лигнина.component (d) includes one or more plasticizers selected from the group of polyethylene glycol, wherein the weight ratios of lignin, ammonia, hydrogen peroxide and polyethylene glycol are such that the amount of ammonia is from 0.01 to 0.5 parts by weight, such as from 0.1 up to 0.3 parts by weight, such as 0.15 to 0.25 parts by weight of ammonia (25% by weight solution in water), based on the dry weight of lignin, and wherein an amount of hydrogen peroxide (30% by weight solution in water) is 0.025 to 1.0 parts by weight, such as 0.07 to 0.50 parts by weight, such as 0.15 to 0.30 parts by weight, based on the dry weight of lignin, and wherein the amount of polyethylene glycol is 0.03 to 0.60 parts by weight, such as 0.07 to 0.50 parts by weight, such as 0.10 to 0.40 parts by weight of polyethylene glycol, based on the dry weight of lignin.

Для цели настоящего изобретения, термин сухой вес лигнина предпочтительно подразумевает вес лигнина в форме поставки.For the purpose of the present invention, the term dry weight of lignin preferably refers to the weight of lignin in delivery form.

Способ.Way.

Существует более чем одна возможность приведения компонентов (а), (b), (с) и (d) в контакт для достижения желательной реакции окисления.There is more than one possibility of bringing components (a), (b), (c) and (d) into contact to achieve the desired oxidation reaction.

В одном варианте исполнения способ включает следующие стадии:In one embodiment, the method includes the following steps:

стадию получения компонента (а) в форме водного раствора и/или дисперсии одного или более лигнинов, причем содержание лигнина в водном растворе составляет от 5 до 90 вес.%, такое как от 10 до 85 вес.%, такое как от 15 до 70 вес.%, в расчете на общий вес водного раствора;the step of obtaining component (a) in the form of an aqueous solution and/or dispersion of one or more lignins, wherein the lignin content in the aqueous solution is from 5 to 90 wt.%, such as from 10 to 85 wt.%, such from 15 to 70 wt.%, based on the total weight of the aqueous solution;

стадию корректирования величины рН добавлением компонента (b);a step of adjusting the pH value by adding component (b);

стадию добавления компонента (d); и стадию окисления добавлением компонента (с), включающего окислитель.a step of adding component (d); and an oxidation step by adding a component (c) including an oxidizing agent.

В одном варианте исполнения стадию корректирования величины рН проводят так, что полученный водный раствор и/или дисперсия имеют значение рН>9, такое как >10, такое как >10,5.In one embodiment, the pH adjustment step is carried out such that the resulting aqueous solution and/or dispersion has a pH value >9, such as >10, such as >10.5.

В одном варианте исполнения стадию корректирования величины рН проводят так, что полученный водный раствор и/или дисперсия имеют значение рН в диапазоне от 9,5 до 12.In one embodiment, the pH adjustment step is carried out such that the resulting aqueous solution and/or dispersion has a pH value in the range of 9.5 to 12.

В одном варианте исполнения стадию корректирования величины рН проводят так, что обеспечивают повышение температуры до >25°С и затем регулируют в диапазоне 25-50°С, таком как 30-45°С, таком как 35-40°С.In one embodiment, the pH adjustment step is carried out such that the temperature is raised to >25°C and then adjusted to a range of 25-50°C, such as 30-45°C, such as 35-40°C.

В одном варианте исполнения, во время стадии окисления, обеспечивают повышение температуры до >35°С, и затем регулируют в диапазоне 35-150°С, таком как 40-90°С, таком как 45-80°С.In one embodiment, during the oxidation step, the temperature is raised to >35°C, and then controlled in the range of 35-150°C, such as 40-90°C, such as 45-80°C.

В одном варианте исполнения стадию окисления проводят в течение времени от 1 с до 24 ч, такого как от 1 мин до 12 ч, такого как от 10 мин до 8 ч, такого от 5 мин до 1 ч.In one embodiment, the oxidation step is carried out for a period of 1 second to 24 hours, such as 1 minute to 12 hours, such as 10 minutes to 8 hours, such as 5 minutes to 1 hour.

Авторы настоящего изобретения нашли, что способ, как здесь описываемый, позволяет получить высокое содержание сухого материала в реакционной смеси, и поэтому возможен высокий выход в способе согласно настоящему изобретению, чем обеспечивают получение продукта реакции в форме окисленных лигнинов, используемых в качестве компонента в продуктах промышленного массового производства, таких как продукты на основе минеральных волокон.The present inventors have found that the process as described herein produces a high dry matter content in the reaction mixture and therefore high yields are possible in the process of the present invention, thereby providing a reaction product in the form of oxidized lignins useful as a component in industrial products. mass production, such as mineral fiber products.

В одном варианте исполнения способ исполняют так, что содержание сухого материала в реакционной смеси составляет от 20 до 80 вес.%, такое как от 40 до 70 вес.%.In one embodiment, the method is carried out such that the dry material content of the reaction mixture is from 20 to 80 wt.%, such as from 40 to 70 wt.%.

- 17 045582- 17 045582

В одном варианте исполнения способ исполняют так, что вязкость окисленного лигнина имеет значение от 100 до 100000 сП, такое как значение от 500 до 50000 сП, такое как значение от 1000 до 25000 сП.In one embodiment, the method is carried out such that the viscosity of the oxidized lignin has a value from 100 to 100,000 cP, such as a value from 500 to 50,000 cP, such as a value from 1000 to 25,000 cP.

Для цели настоящего изобретения вязкость представляет собой динамическую вязкость и определяется как сопротивление жидкости/пасты изменению формы или движению соседних частей относительно друг друга. Вязкость измеряют в сантипуазах (сП), которые эквивалентны 1 мПас (миллипаскаль в секунду). Вязкость измеряют при 20°С с использованием вискозиметра. Для цели настоящего изобретения, динамическая вязкость может быть измерена при 20°С с помощью вискозиметра Брукфильда с геометрией конус-плита.For the purpose of the present invention, viscosity is dynamic viscosity and is defined as the resistance of a liquid/paste to change in shape or movement of adjacent parts relative to each other. Viscosity is measured in centipoise (cP), which is equivalent to 1 mPas (millipascals per second). Viscosity is measured at 20°C using a viscometer. For the purpose of the present invention, dynamic viscosity can be measured at 20°C using a Brookfield cone-plate viscometer.

В одном варианте исполнения способ исполняют так, что способ включает роторно-статорное устройство.In one embodiment, the method is carried out such that the method includes a rotor-stator device.

В одном варианте исполнения способ исполняют так, что способ исполняют как непрерывный или полунепрерывный процесс.In one embodiment, the method is carried out such that the method is carried out as a continuous or semi-continuous process.

Устройство для исполнения способа.Device for executing the method.

Настоящее изобретение также направлено на устройство для исполнения описываемого здесь способа.The present invention is also directed to an apparatus for performing the method described herein.

В одном варианте исполнения устройство для исполнения способа включает роторно-статорное устройство;In one embodiment, the device for executing the method includes a rotor-stator device;

устройство для предварительного смешивания компонентов (a), (b), (d);device for pre-mixing components (a), (b), (d);

один или более впускных каналов для воды, компонентов (а), (b), (с) и (d); и один или более выпускных каналов для окисленного лигнина.one or more inlet channels for water, components (a), (b), (c) and (d); and one or more outlet channels for oxidized lignin.

В одном варианте исполнения устройство сконструировано таким образом, что впускные каналы для предварительного смешения компонентов (а), (b) и (d) находятся на роторно-статорном устройстве, и устройство, кроме того, включает камеру, причем указанная камера имеет впускной канал для компонента (с) и причем указанная камера имеет выпускной канал для окисленного лигнина.In one embodiment, the device is designed such that inlets for premixing components (a), (b) and (d) are located on the rotor-stator device, and the device further includes a chamber, said chamber having an inlet for component (c) and wherein said chamber has an outlet for oxidized lignin.

Роторно-статорное устройство представляет собой устройство для обработки материалов, включающее статор, конфигурированный как внутренний конус, снабженный зубчатыми венцами. Статор взаимодействует с ротором, имеющим выступающие из ступицы спицы. Каждая из этих спиц содержит зуб в зацеплении с зубом зубчатых венцов статора. При каждом обороте ротора обрабатываемый материал переносится дальше наружу в одну стадию, будучи при этом подвергнутым интенсивному сдвиговому воздействию, перемешиваемым и перераспределяемым. Спица ротора и находящаяся ниже контейнерная камера вертикального устройства обеспечивает возможность постоянной перегруппировки материала изнутри наружу и создает многостороннюю обработку сухого и/или высоковязкого материала так, что устройство оказывается в высшей степени эффективным для интенсивного перемешивания, пластикации, фибриллирования, раздробления, и подобных процессов, важных в промышленном производстве. Вертикальное размещение корпуса облегчает перемещение материала от периферии в сторону центра устройства.A rotor-stator device is a material handling device including a stator configured as an internal cone provided with ring gears. The stator interacts with a rotor that has spokes protruding from the hub. Each of these spokes contains a tooth in mesh with a tooth on the stator ring gears. With each rotation of the rotor, the material being processed is transferred further outward in one stage, while being subjected to intense shearing, mixing and redistribution. The rotor spoke and the underlying container chamber of the vertical device provide the possibility of constant regrouping of the material from the inside out and creates a multi-faceted processing of dry and/or highly viscous material so that the device is highly effective for intensive mixing, plasticizing, fibrillation, crushing, and similar processes important in industrial production. The vertical placement of the housing facilitates the movement of material from the periphery towards the center of the device.

В одном варианте исполнения роторно-статорное устройство, используемое в способе согласно настоящему изобретению, включает статор с зубчатыми венцами, и ротор с зубом в зацеплении с зубом статора. В этом варианте исполнения роторно-статорное устройство имеет следующие признаки: между спицами ротора выступает направляющая воронка, которая концентрирует поток материала, поступающего сверху в центральную часть контейнера. Наружная поверхность направляющей воронки определяет кольцевой зазор, дросселирующий течение материала. На роторе предусмотрен подающий шнек, который подает материал в сторону рабочей части устройства. Направляющая воронка удерживает продукт в активной зоне устройства, и подающий шнек создает повышенное давление материала в центре.In one embodiment, the rotor-stator device used in the method according to the present invention includes a stator with ring gears, and a rotor with a tooth in mesh with a stator tooth. In this embodiment, the rotor-stator device has the following features: a guide funnel protrudes between the rotor spokes, which concentrates the flow of material entering from above into the central part of the container. The outer surface of the guide funnel defines an annular gap that throttles the flow of material. The rotor is equipped with a feed auger, which delivers the material towards the working part of the device. The guide funnel holds the product in the active zone of the device, and the feed auger creates increased pressure of the material in the center.

Для более подробного описания роторно-статорного устройства, применяемого в одном варианте исполнения способа, приведена ссылка на патентный документ US 2003/0042344 А1, который включен ссылкой.For a more detailed description of the rotor-stator device used in one embodiment of the method, reference is made to patent document US 2003/0042344 A1, which is incorporated by reference.

В одном варианте исполнения способ исполняют так, что в способе используют одно роторностаторное устройство. В этом варианте исполнения смешение компонентов и реакцию компонентов проводят в одном и том же роторно-статорном устройстве.In one embodiment, the method is performed such that a single rotor-stator device is used in the method. In this embodiment, the mixing of the components and the reaction of the components are carried out in the same rotor-stator device.

В одном варианте исполнения способ исполняют так, что в способе применяют два или более роторно-статорных устройств, причем по меньшей мере одно роторно-статорное устройство используют для смешения компонентов и по меньшей мере одно роторно-статорное устройство используют для проведения реакции компонентов.In one embodiment, the method is carried out such that two or more rotor-stator devices are used in the method, wherein at least one rotor-stator device is used to mix the components and at least one rotor-stator device is used to react the components.

Этот способ может быть подразделен на две стадии:This method can be divided into two stages:

1) получения лигниновой массы (a)+(b)+(d); и1) obtaining lignin mass (a)+(b)+(d); And

2) окисления лигниновой массы.2) oxidation of the lignin mass.

Как правило, применяют роторно/статорные машины двух различных типов.Typically, two different types of rotor/stator machines are used.

1. Открытую роторно/статорную машину, пригодную для смешивания лигнинового порошка с водой до очень высокой концентрации (от 30 до 50 вес.%). Менее интенсивное перемешивание, но специальные вспомогательные элементы (впускная воронка, шнек и т.д.) применяют для обработки высоковязких материалов. Более низкая окружная скорость (до 15 м/с). Машина может быть использована как1. An open rotor/stator machine suitable for mixing lignin powder with water to a very high concentration (30 to 50 wt.%). Less intensive mixing, but special auxiliary elements (inlet funnel, auger, etc.) are used for processing highly viscous materials. Lower peripheral speed (up to 15 m/s). The machine can be used as

- 18 045582 система периодического или непрерывного действия.- 18 045582 system of periodic or continuous action.

2. Роторно/статорную машину в технологической линии, которая создает гораздо более высокие сдвиговые нагрузки - окружные скорости до 55 м/с - и обеспечивает благоприятные условия для очень быстрой химической реакции. Машина должна использоваться непрерывно.2. Rotor/stator machine in the process line, which creates much higher shear loads - peripheral speeds up to 55 m/s - and provides favorable conditions for a very fast chemical reaction. The machine must be used continuously.

В открытой роторно/статорной системе получают массу лигнин/вода с высокой концентрацией (от 45 до 50 вес.%). Порошкообразный лигнин медленно подают в теплую воду (от 30 до 60°С), в которую были добавлены надлежащие количества водного раствора аммиака и/или щелочного основания. Это может быть сделано в периодическом режиме, или материалы подводят попеременно/непрерывно, создавая непрерывный поток массы в следующую стадию.In an open rotor/stator system, a high concentration of lignin/water mass (45 to 50 wt%) is obtained. Powdered lignin is slowly introduced into warm water (30 to 60° C.) to which appropriate amounts of aqueous ammonia and/or alkaline base have been added. This can be done in batch mode, or the materials are fed alternately/continuously, creating a continuous flow of mass into the next stage.

Созданная масса должна поддерживаться при температуре около 60° для сохранения настолько низкой вязкости, насколько возможно, и тем самым возможности перекачивания материала. Затем горячую массу лигнин/вода с рН от 9 до 12 переносят с использованием подходящего насоса, например винтового насоса кавитационного типа или иного объемного насоса, в стадию окисления.The created mass must be maintained at a temperature of approximately 60° to keep the viscosity as low as possible, and thus the ability to pump the material. The hot lignin/water slurry, pH 9 to 12, is then transferred using a suitable pump, such as a cavitation screw pump or other positive displacement pump, to the oxidation step.

В одном варианте исполнения окисление проводят в закрытой роторно/статорной системе в условиях непрерывной реакции в технологической линии. Водный раствор аммиака и/или щелочного основания дозируют посредством дозирующего насоса в роторно/статорную камеру в место наибольших турбулентности/сдвига. Это обеспечивает быструю реакцию окисления. Окисленный материал (AOL) выводят из реактора технологической линии и собирают в надлежащих резервуарах.In one embodiment, the oxidation is carried out in a closed rotor/stator system under continuous reaction conditions in the process line. An aqueous solution of ammonia and/or alkaline base is dosed via a metering pump into the rotor/stator chamber at the location of greatest turbulence/shear. This ensures a fast oxidation reaction. The oxidized material (AOL) is removed from the process line reactor and collected in appropriate tanks.

Реакционный продукт.Reactive product.

Авторы настоящего изобретения неожиданно нашли, что полученные окисленные лигнины имеют весьма желательные характеристики реакционной способности, и в то же время проявляют улучшенные свойства огнестойкости, когда их используют в продуктах, где они включены в связующую композицию, и улучшенную долговременную стабильность, превышающую характеристики известных окисленных лигнинов.The inventors of the present invention have surprisingly found that the resulting oxidized lignins have highly desirable reactivity characteristics, while at the same time exhibiting improved flame retardant properties when used in products where they are included in the binder composition, and improved long-term stability superior to those of known oxidized lignins. .

Кроме того, окисленный лигнин проявляет улучшенную гидрофильность.In addition, oxidized lignin exhibits improved hydrophilicity.

Важным параметром реакционной способности полученных окисленных лигнинов является содержание карбоксильных кислотных групп в окисленных лигнинах.An important parameter of the reactivity of the resulting oxidized lignins is the content of carboxylic acid groups in the oxidized lignins.

В одном варианте исполнения полученный окисленный лигнин имеет содержание карбоксильных кислотных групп от 0,05 до 10 ммол/г, такое как от 0,1 до 5 ммол/г, такое как от 0,20 до 2,0 ммол/г, такое как от 0,40 до 1,5 ммол/г, такое как от 0,45 до 1,0 ммол/г, в расчете на сухой вес компонента (а).In one embodiment, the resulting oxidized lignin has a carboxylic acid group content of 0.05 to 10 mmol/g, such as 0.1 to 5 mmol/g, such as 0.20 to 2.0 mmol/g, such as 0.40 to 1.5 mmol/g, such as 0.45 to 1.0 mmol/g, based on the dry weight of component (a).

Еще один вариант описания содержания карбоксильных кислотных групп состоит в применении среднего содержания карбоксильных кислотных групп на макромолекулу лигнина согласно следующей формуле:Another option for describing the content of carboxylic acid groups is to use the average content of carboxylic acid groups per lignin macromolecule according to the following formula:

Средняя СООН-функционалъностъ=(молей СООН в целом)/(молей лигнина в целом)Average COOH functionality = (moles of total COOH)/(moles of total lignin)

В одном варианте исполнения полученный окисленный лигнин имеет среднее содержание карбоксильных кислотных групп более 1,5 групп на макромолекулу компонента (а), такое как более 2 групп, такое как более 2,5 групп.In one embodiment, the resulting oxidized lignin has an average content of carboxylic acid groups of more than 1.5 groups per macromolecule of component (a), such as more than 2 groups, such as more than 2.5 groups.

Способ III получения окисленных лигнинов.Method III for obtaining oxidized lignins.

Окисленные лигнины, которые используют в качестве компонента для связующего материала, применяемого в настоящем изобретении, могут быть получены способом, включающим приведение в контакт компонента (а), включающего один или более лигнинов;Oxidized lignins, which are used as a component for the binder material used in the present invention, can be obtained by a method comprising contacting component (a) comprising one or more lignins;

компонента (b), включающего аммиак, и/или один или более аминных компонентов, и/или любую их соль, и/или гидроксид щелочного и/или щелочноземельного металла, такого как гидроксид натрия и/или гидроксид калия;component (b) comprising ammonia, and/or one or more amine components, and/or any salt thereof, and/or an alkali and/or alkaline earth metal hydroxide, such as sodium hydroxide and/or potassium hydroxide;

компонента (с), включающего один или более окислителей; и необязательно компонента (d) в форме одного или более пластификаторов, и исполнение стадии смешения/окисления, причем получают окисленную смесь с последующей стадией окисления, причем окисленную смесь оставляют для продолжения реагирования в течение времени выдерживания от 1 с до 10 ч, такого как от 10 с до 6 ч, такого как от 30 с до 2 ч.component (c) comprising one or more oxidizing agents; and optionally component (d) in the form of one or more plasticizers, and performing a mixing/oxidation step, wherein an oxidized mixture is obtained followed by an oxidation step, wherein the oxidized mixture is allowed to continue reacting for a holding time of from 1 second to 10 hours, such as from 10s to 6h, such as 30s to 2h.

Компоненты (а), (b), (с) и (d) являются такими, как определено выше в разделе Способ II получения окисленных лигнинов.Components (a), (b), (c) and (d) are as defined above in section Method II for producing oxidized lignins.

В одном варианте исполнения способ включает стадию предварительного смешения, в которой компоненты приводят в контакт друг с другом.In one embodiment, the method includes a premixing step in which the components are brought into contact with each other.

В стадии предварительного смешения могут быть приведены в контакт между собой следующие компоненты:During the pre-mixing stage, the following components can be brought into contact with each other:

компонент (а) и компонент (b); или компонент (а), и компонент (b), и компонент (с); или компонент (а), и компонент (b), и компонент (d); или компонент (а), и компонент (b), и компонент (с), и компонент (d).component (a) and component (b); or component (a), and component (b), and component (c); or component (a), and component (b), and component (d); or component (a), and component (b), and component (c), and component (d).

В одном варианте исполнения возможно, что стадию предварительного смешения проводят как отдельную стадию и после стадии предварительного смешения проводят стадию смешения/окисления. ВIn one embodiment, it is possible that the premixing step is carried out as a separate step and after the premixing step, a mixing/oxidation step is carried out. IN

- 19 045582 таком варианте осуществления изобретения особенно предпочтительно приводить в контакт друг с другом компонент (а) и компонент (b), а также необязательно компонент (d) в стадии предварительного смешения. Затем в последующей стадии смешения/окисления к предварительной смеси, образованной в стадии предварительного смешения, добавляют компонент (с).- 19 045582 In this embodiment of the invention it is particularly preferred to bring component (a) and component (b), and optionally component (d) into contact with each other in a pre-mixing step. Then, in a subsequent mixing/oxidation step, component (c) is added to the premix formed in the premixing step.

В одном варианте исполнения возможно, что стадия предварительного смешения соответствует стадии смешения/окисления. В этом варианте осуществления изобретения смешивают компоненты, например компонент (а), компонент (b) и компонент (с), и процесс окисления начинают в то же время. Возможно, что последующее время выдерживания проводят в том же устройстве, какое было использовано для выполнения стадии смешения/окисления. Такой вариант осуществления изобретения является особенно благоприятным, если компонент (с) представляет собой воздух.In one embodiment, it is possible that the premixing stage corresponds to the mixing/oxidation stage. In this embodiment of the invention, components such as component (a), component (b) and component (c) are mixed and the oxidation process is started at the same time. It is possible that subsequent holding times are carried out in the same apparatus as was used to perform the mixing/oxidation step. This embodiment of the invention is particularly advantageous if component (c) is air.

Авторы настоящего изобретения нашли, что проведение стадии смешения/окисления с последующей стадией окисления, в которой предпочтительно не продолжают перемешивание реакционной смеси, скорость окисления можно регулировать очень эффективным путем. В то же время сокращаются расходы на исполнение способа, поскольку для стадии окисления, выполняемой после стадии смешения/окисления, требуется менее сложное оборудование.The inventors of the present invention have found that by carrying out a mixing/oxidation step followed by an oxidation step in which preferably the reaction mixture is not further stirred, the rate of oxidation can be controlled in a very efficient manner. At the same time, the cost of running the process is reduced since the oxidation step carried out after the mixing/oxidation step requires less complex equipment.

Еще одно преимущество состоит в том, что окисленный лигнин, который получен, является особенно стабильным. Еще одно неожиданное преимущество заключается в том, что полученный лигнин является очень хорошо регулируемым в плане вязкости. Еще одно неожиданное преимущество состоит в том, что концентрация окисленного лигнина может быть очень высокой.Another advantage is that the oxidized lignin that is obtained is particularly stable. Another unexpected advantage is that the resulting lignin is very controllable in terms of viscosity. Another unexpected advantage is that the concentration of oxidized lignin can be very high.

В одном варианте исполнения длительность выдерживания выбирают так, что реакцию окисления доводят до желательной степени завершения, предпочтительно до полной завершенности.In one embodiment, the residence time is selected such that the oxidation reaction is brought to the desired degree of completion, preferably complete completion.

Система I для исполнения способа III.System I for execution of method III.

В одном варианте исполнения система для исполнения способа включает по меньшей мере одно роторно-статорное устройство;In one embodiment, a system for executing the method includes at least one rotor-stator device;

один или более впускных каналов для воды и компонентов (а) и (b);one or more inlets for water and components (a) and (b);

один или более выпускных каналов в роторно-статорном устройстве;one or more outlet channels in the rotor-stator device;

по меньшей мере одно реакционное устройство, в частности по меньшей мере одну реакционную трубу, которая размещена ниже по потоку в направлении технологического потока к одному или более выпускным каналам.at least one reaction device, in particular at least one reaction pipe, which is located downstream in the direction of the process flow to one or more outlet channels.

В одном варианте исполнения система включает один или более впускных каналов для компонента (с) и/или компонента (d).In one embodiment, the system includes one or more inlet ports for component (c) and/or component (d).

В одном варианте исполнения система включает устройство для предварительного смешения.In one embodiment, the system includes a premixing device.

Устройство для предварительного смешения может включать один или более впускных каналов для воды, и/или компонента (а), и/или компонента (b), и/или компонента (с), и/или компонента (d).The premixing device may include one or more inlets for water and/or component (a) and/or component (b) and/or component (c) and/or component (d).

В одном варианте осуществления изобретения устройство для предварительного смешения включает впускные каналы для воды и компонента (а), и компонента (b).In one embodiment of the invention, the premix device includes water inlets for both component (a) and component (b).

Возможно, что в стадии предварительного смешения компонент (с) также смешивают с тремя упомянутыми ингредиентами (водой, компонентом (а) и компонентом (b)). Тогда возможно, что устройство для предварительного смешения имеет дополнительный впускной канал для компонента (с). Если компонент (с) представляет собой воздух, возможно, что устройство для предварительного смешения сформировано открытым смесительным резервуаром так, что в этом случае компонент (с) уже приведен в контакт с другими компонентами (водой, компонентом (а) и компонентом (b)) через отверстие в резервуаре. Кроме того, в этом варианте осуществления изобретения возможно, что устройство для предварительного смешения необязательно включает впускной канал для компонента (d).It is possible that in the pre-mixing step, component (c) is also mixed with the three mentioned ingredients (water, component (a) and component (b)). It is then possible that the premixing device has an additional inlet for component (c). If component (c) is air, it is possible that the premixing device is formed by an open mixing tank so that in this case component (c) is already brought into contact with other components (water, component (a) and component (b)) through a hole in the tank. Moreover, in this embodiment of the invention, it is possible that the premixing device optionally includes an inlet port for component (d).

В одном варианте исполнения система сформирована таким образом, что впускные каналы для компонентов (а), (b) и (d) представляют собой впускные каналы устройства для предварительного смешения, в частности открытого роторно-статорного устройства, тем самым система, кроме того, включает дополнительное роторно-статорное устройство, причем указанное дополнительное роторно-статорное устройство имеет впускной канал для компонента (с) и указанное дополнительное роторно-статорное устройство имеет выпускной канал для окисленного лигнина.In one embodiment, the system is configured such that the inlet ports for components (a), (b) and (d) are inlet ports of a premixing device, in particular an open rotor-stator device, whereby the system further includes an additional rotor-stator device, wherein said additional rotor-stator device has an inlet port for component (c) and said additional rotor-stator device has an outlet port for oxidized lignin.

Возможно, что стадию предварительного смешения и стадию смешения/окисления проводят одновременно. В этом случае устройство для предварительного смешения и устройство для смешения/окисления представляют собой единое устройство, т.е. роторно-статорное устройство.It is possible that the premixing step and the mixing/oxidation step are carried out simultaneously. In this case, the premixing device and the mixing/oxidizing device are a single device, i.e. rotor-stator device.

В одном варианте исполнения одно роторно-статорное устройство, используемое в способе согласно настоящему изобретению, включает статор с зубчатыми венцами, и ротор с зубом в зацеплении с зубом статора. В этом варианте исполнения роторно-статорное устройство имеет следующие признаки: между спицами ротора выступает направляющая воронка, которая концентрирует поток материала, поступающего сверху в центральную часть контейнера. Наружная поверхность направляющей воронки определяет кольцевой зазор, дросселирующий течение материала. На роторе предусмотрен подающий шнек, который подает материал в сторону рабочей части устройства. Направляющая воронка удерживает продукт в активной зоне устройства, и подающий шнек создает повышенное давление материала в центре.In one embodiment, a single rotor-stator device used in the method of the present invention includes a stator with ring gears, and a rotor with a tooth in mesh with the stator tooth. In this embodiment, the rotor-stator device has the following features: a guide funnel protrudes between the rotor spokes, which concentrates the flow of material entering from above into the central part of the container. The outer surface of the guide funnel defines an annular gap that throttles the flow of material. The rotor is equipped with a feed auger, which delivers the material towards the working part of the device. The guide funnel holds the product in the active zone of the device, and the feed auger creates increased pressure of the material in the center.

Система II для исполнения способа IIISystem II for execution of method III

- 20 045582- 20 045582

В одном варианте исполнения система для исполнения способа включает один или более впускных каналов для воды и компонентов (а) и (b);In one embodiment, a system for executing the method includes one or more inlet channels for water and components (a) and (b);

по меньшей мере одно устройство для смешения и окисления с одним или более выпускными каналами; и по меньшей мере один смеситель/теплообменник, который размещен ниже по потоку в направлении технологического потока по меньшей мере к одному или более выпускным каналам, в каковом случае смеситель/теплообменник включает устройство для регулирования температуры.at least one mixing and oxidation device with one or more outlet channels; and at least one mixer/heat exchanger that is positioned downstream of the process stream of at least one or more outlet passages, wherein the mixer/heat exchanger includes a temperature control device.

В одном варианте исполнения система включает дополнительные один или более впускных каналов для компонента (с) и/или компонента (d).In one embodiment, the system includes an additional one or more inlet ports for component (c) and/or component (d).

В одном варианте исполнения система включает устройство для предварительного смешения.In one embodiment, the system includes a premixing device.

Устройство для предварительного смешения может включать один или более впускных каналов для воды, и/или компонента (а), и/или компонента (b), и/или компонента (с), и/или компонента (d).The premixing device may include one or more inlets for water and/or component (a) and/or component (b) and/or component (c) and/or component (d).

В одном варианте осуществления изобретения устройство для предварительного смешения включает впускные каналы для воды и компонента (а), и компонента (b).In one embodiment of the invention, the premix device includes water inlets for both component (a) and component (b).

Возможно, что в стадии предварительного смешения компонент (с) также смешивают с тремя упомянутыми ингредиентами (водой, компонентом (а) и компонентом (b)). Тогда возможно, что устройство для предварительного смешения имеет дополнительный впускной канал для компонента (с). Если компонент (с) представляет собой воздух, возможно, что устройство для предварительного смешения сформировано открытым смесительным резервуаром так, что в этом случае компонент (с) уже приведен в контакт с другими компонентами (водой, компонентом (а) и компонентом (b)) через отверстие в резервуаре. Кроме того, в этом варианте осуществления изобретения возможно, что устройство для предварительного смешения необязательно включает впускной канал для компонента (d).It is possible that in the pre-mixing step, component (c) is also mixed with the three mentioned ingredients (water, component (a) and component (b)). It is then possible that the premixing device has an additional inlet for component (c). If component (c) is air, it is possible that the premixing device is formed by an open mixing tank so that in this case component (c) is already brought into contact with other components (water, component (a) and component (b)) through a hole in the tank. Moreover, in this embodiment of the invention, it is possible that the premixing device optionally includes an inlet port for component (d).

В одном варианте исполнения система сформирована таким образом, что впускные каналы для компонентов (а), (b) и (d) представляют собой впускные каналы открытого роторно-статорного устройства, тем самым система, кроме того, включает смеситель/теплообменник, имеющий впускной канал для компонента (с) и выпускной канал для окисленного лигнина.In one embodiment, the system is configured such that the inlet ports for components (a), (b) and (d) are inlet ports of an open rotor-stator device, whereby the system further includes a mixer/heat exchanger having an inlet port for component (c) and an outlet for oxidized lignin.

Возможно, что стадию предварительного смешения и стадию смешения/окисления проводят одновременно. В этом случае устройство для предварительного смешения и устройство для смешения/окисления представляют собой единое устройство.It is possible that the premixing step and the mixing/oxidation step are carried out simultaneously. In this case, the premixing device and the mixing/oxidizing device are a single device.

В одном варианте исполнения одно роторно-статорное устройство, используемое в способе согласно настоящему изобретению, включает статор с зубчатыми венцами, и ротор с зубом в зацеплении с зубом статора. В этом варианте исполнения роторно-статорное устройство имеет следующие признаки: между спицами ротора выступает направляющая воронка, которая концентрирует поток материала, поступающего сверху в центральную часть контейнера. Наружная поверхность направляющей воронки определяет кольцевой зазор, дросселирующий течение материала. На роторе предусмотрен подающий шнек, который подает материал в сторону рабочей части устройства. Направляющая воронка удерживает продукт в активной зоне устройства, и подающий шнек создает повышенное давление материала в центре.In one embodiment, a single rotor-stator device used in the method of the present invention includes a stator with ring gears, and a rotor with a tooth in mesh with the stator tooth. In this embodiment, the rotor-stator device has the following features: a guide funnel protrudes between the rotor spokes, which concentrates the flow of material entering from above into the central part of the container. The outer surface of the guide funnel defines an annular gap that throttles the flow of material. The rotor is equipped with a feed auger, which delivers the material towards the working part of the device. The guide funnel holds the product in the active zone of the device, and the feed auger creates increased pressure of the material in the center.

Конечно, в качестве устройства для предварительного смешения могут быть также применены другие устройства. Кроме того, возможно, что стадию предварительного смешения проводят в устройстве для смешения и окисления.Of course, other devices can also be used as premixing devices. It is further possible that the premixing step is carried out in a mixing and oxidation apparatus.

В одном варианте исполнения устройство для смешения и окисления представляет собой статический смеситель. Статический смеситель представляет собой устройство для непрерывного перемешивания материалов текучих сред без движущихся деталей. Одна конструкция статического смесителя представляет собой смеситель пластинчатого типа, и еще одно устройство общеизвестного типа состоит из смесительных элементов, содержащихся в цилиндрическом (трубчатом) или квадратном корпусе.In one embodiment, the mixing and oxidation device is a static mixer. A static mixer is a device for continuously mixing fluid materials without moving parts. One design of a static mixer is a plate type mixer, and another device of a commonly known type consists of mixing elements contained in a cylindrical (tubular) or square body.

В одном варианте исполнения смеситель/теплообменник сформирован как многотрубный теплообменник со смесительными элементами. Смесительные элементы предпочтительно представляют собой фиксированные конструкции, через которые должна протекать смесь, тем самым происходит перемешивание в результате протекания через них. Смеситель/теплообменник может быть сформирован как реактор в режиме пробкового потока.In one embodiment, the mixer/heat exchanger is formed as a multi-tube heat exchanger with mixing elements. The mixing elements are preferably fixed structures through which the mixture must flow, thereby causing mixing to occur as a result of flowing through them. The mixer/heat exchanger can be configured as a reactor in slug flow mode.

В способе согласно изобретению вододренажное устройство размещают в контакте с грунтом и, по меньшей мере частично, заглубленным внутри грунта. Вододренажное устройство предпочтительно полностью размещают заглубленным в грунте, например полностью покрытым землей. Земля включает осадочную породу, песок, глину, почву, гравий и т.п. Например, вододренажное устройство может быть зарыто на глубину по меньшей мере 20 см земли, предпочтительно по меньшей мере на 40 см земли, наиболее предпочтительно по меньшей мере на 50 см земли.In the method according to the invention, the water drainage device is placed in contact with the ground and, at least partially, buried within the ground. The water drainage device is preferably located completely buried in the ground, for example completely covered with earth. Earth includes sediment, sand, clay, soil, gravel, etc. For example, the drainage device may be buried to a depth of at least 20 cm of soil, preferably at least 40 cm of soil, most preferably at least 50 cm of soil.

В способе согласно изобретению вододренажное устройство поглощает воду и высвобождает воду в приемник. Устройство может поглощать воду непосредственно из окружающего грунта, или она может передаваться в устройство некоторыми путями, например, по трубе. Устройство может удерживать воду и затем высвобождать ее в приемник. Приемник может быть окружающим грунтом, т.е. вода из устройства рассеивается обратно в грунт, как только грунт становится сухим. Приемник также может быть местом сбора воды, резервуаром, баком, сточной канавой, дренажной трубой или канализационным кол- 21 045582 лектором.In the method according to the invention, the water drainage device absorbs water and releases the water into a receptacle. The device may absorb water directly from the surrounding soil, or it may be transferred to the device through some means, such as a pipe. The device can hold water and then release it into a receptacle. The receiver may be the surrounding ground, i.e. Water from the device disperses back into the ground as soon as the ground becomes dry. The receptacle may also be a water collection point, reservoir, tank, drain, drainage pipe or sewer.

Вододренажное устройство предпочтительно включает первый трубопровод. Первый трубопровод предпочтительно пропускает воду в вододренажное устройство. Этим обеспечивают то, что вода может протекать вдоль первого трубопровода и непосредственно в вододренажное устройство. Первый трубопровод предпочтительно имеет первый открытый конец и второй открытый конец, причем первый открытый конец находится в сообщении по текучей среде с MMVF вододренажного устройства. Конечно, предусматривается, что вододренажное устройство может примыкать к первому трубопроводу, предпочтительно к трубе, через которую будет протекать дождевая вода, чтобы достигать этого сообщения по текучей среде. Однако для эффективности первого трубопровода предпочтительно, чтобы он, по меньшей мере частично, был встроен в вододренажное устройство. Встроенная часть первого трубопровода может иметь отверстие в его наружной стенке, предпочтительно более, чем одно отверстие. Наличие отверстия обеспечивает преимущество наличия большей площади, через которую вода может протекать в вододренажное устройство.The water drainage device preferably includes a first pipeline. The first conduit preferably passes water into the water drainage device. This ensures that water can flow along the first pipeline and directly into the water drainage device. The first conduit preferably has a first open end and a second open end, the first open end being in fluid communication with the MMVF of the water drainage device. Of course, it is envisaged that the water drainage device may be adjacent to the first pipeline, preferably a pipe through which rainwater will flow, in order to reach this fluid communication. However, for the effectiveness of the first pipeline, it is preferable that it is at least partially integrated into the drainage device. The built-in portion of the first conduit may have an opening in its outer wall, preferably more than one opening. The presence of the hole provides the advantage of having a larger area through which water can flow into the drainage device.

Первый трубопровод может представлять собой открытый канал, и вода может протекать вдоль этого канала в вододренажное устройство, например, из основной дренажной системы или с кровельных желобов. Трубопровод предпочтительно представляет собой трубу. Преимущество трубы состоит в том, что она является полой, и поэтому может свободно передавать воду под землю в вододренажное устройство. Кроме того, стенка трубы предотвращает попадание обломков породы в трубу.The first conduit may be an open channel, and water may flow along this channel into a drainage device, such as from a main drainage system or roof gutters. The conduit is preferably a pipe. The advantage of the pipe is that it is hollow and therefore can freely transfer water underground to the drainage device. In addition, the pipe wall prevents rock debris from entering the pipe.

Первый трубопровод, предпочтительно трубу, предпочтительно размещают в сообщении по текучей среде с нижней секцией вододренажного устройства. Это значит, что при монтаже первый трубопровод позиционируют в сообщении по текучей среде с нижней половиной вододренажного устройства по объему. Это делается для того, чтобы заполнять все устройство достаточно быстро, так, что должен быть вытеснен воздух, который присутствует в устройстве до начала дождя. Это происходит быстрее всего в вышеописанной конфигурации.The first conduit, preferably a pipe, is preferably placed in fluid communication with the lower section of the water drainage device. This means that during installation the first pipeline is positioned in fluid communication with the lower half of the water drainage device by volume. This is done in order to fill the entire device quickly enough so that the air that is present in the device before the rain begins to be displaced. This happens fastest in the above configuration.

Трубопровод, предпочтительно труба, находится в сообщении по текучей среде с вододренажным устройством, и может быть в сообщении по текучей среде с системой трубопроводов, предпочтительно труб, и одной или более водосточными трубами так, что вода, которая стекает с крыши в желоб и далее в водосточную трубу, могла удерживаться внутри вододренажного устройства во время сырой погоды. Это в дополнение к воде, которую устройство может поглощать из окружающего грунта (т.е. сокращая поверхностную воду). Когда окружающий грунт высыхает, вода постепенно рассеивается из вододренажного устройства в грунт. Тем самым вододренажное устройство создает эффективный путь устранения дождевой воды, который не предусматривает никакого нагнетания под давлением из существующих основных дренажных систем. Нет необходимости в отведении воды куда-нибудь, хотя это возможно; вода может быть удержана внутри грунта. Например, строение может иметь одно или несколько вододренажных устройств, соединенных с его кровельными желобами, и тем самым способным удалять эту поверхностную воду внутри собственного земельного участка.The piping, preferably a pipe, is in fluid communication with the drainage device, and may be in fluid communication with a piping system, preferably pipes, and one or more downpipes such that water that flows from the roof into the gutter and then into drainpipe, could be held inside the drainage device during wet weather. This is in addition to the water that the device can absorb from the surrounding soil (i.e. reducing surface water). When the surrounding soil dries out, water gradually dissipates from the drainage device into the soil. The drainage device thereby creates an efficient path for eliminating rainwater that does not require any pressurized injection from existing main drainage systems. There is no need to drain the water anywhere, although this is possible; water can be retained within the soil. For example, a structure may have one or more water drainage devices connected to its roof gutters, thereby being able to remove this surface water within its own property.

Вододренажное устройство может иметь канал, который является протяженным от первого конца вододренажного устройства в сторону второго конца вододренажного устройства, причем первый и второй концы размещены противоположно и причем первый конец канала предпочтительно находится в сообщении по текучей среде с водой из трубопровода, предпочтительно трубы.The water drainage device may have a channel that extends from the first end of the water drainage device towards the second end of the water drainage device, wherein the first and second ends are located oppositely and wherein the first end of the channel is preferably in fluid communication with water from a pipeline, preferably a pipe.

Канал может быть протяженным на расстояние от 10 до 100% пути через вододренажное устройство, предпочтительно от 20 до 99% пути через вододренажное устройство, предпочтительно от 50 до 99% пути через вододренажное устройство, более предпочтительно от 80 до 95% пути через подложку. Преимущество канала состоит в том, что имеется увеличенная площадь, через которую вода может протекать в вододренажное устройство. Канал может иметь любое поперечное сечение, предпочтительно круглое, треугольное или квадратное.The channel may extend from 10 to 100% of the way through the drainage device, preferably from 20 to 99% of the way through the drainage device, preferably from 50 to 99% of the way through the drainage device, more preferably from 80 to 95% of the way through the substrate. The advantage of the channel is that there is an increased area through which water can flow into the drainage device. The channel can have any cross-section, preferably circular, triangular or square.

Канал может быть сформирован встраиванием трубопровода, предпочтительно трубы, в вододренажное устройство, как описано выше. Трубопровод предпочтительно имеет отверстие в его наружной стенке, предпочтительно более чем одно отверстие. Наличие отверстия обеспечивает преимущество большей площади, через которую вода может протекать в вододренажное устройство.The channel can be formed by embedding a conduit, preferably a pipe, into a water drainage device as described above. The conduit preferably has an opening in its outer wall, preferably more than one opening. The presence of the hole provides the advantage of a larger area through which water can flow into the drainage device.

Канал может быть сформирован в виде отдельной трубы, которая имеет по меньшей мере одно отверстие. Труба предпочтительно представляет собой перфорированную пластиковую трубу, такую как труба из поливинилхлорида (PVC). Труба придает прочность дренажному устройству и предотвращает возможность того, что канал становится перекрытым. Труба перфорирована для обеспечения течения воды в канал. Встроенная труба создает опору каналу, делая его более упругим или устойчивым к давлению. При отсутствии трубы канал мог бы становиться перекрытым под давлением на вододренажное устройство, таким как от транспортного средства, проходящего над вододренажным устройством.The channel may be formed as a separate pipe that has at least one opening. The pipe is preferably a perforated plastic pipe such as polyvinyl chloride (PVC) pipe. The pipe gives strength to the drainage device and prevents the channel from becoming blocked. The pipe is perforated to allow water to flow into the channel. The built-in pipe provides support to the channel, making it more resilient or pressure resistant. In the absence of a pipe, the channel could become blocked by pressure on the drainage device, such as from a vehicle passing over the drainage device.

Канал может быть сформирован удалением секции вододренажного устройства, таким как высверливание. Полученный канал будет пористым и тем самым обеспечивающим возможность поглощения воды вододренажным устройством из канала.The channel can be formed by removing a section of the drainage device, such as drilling. The resulting channel will be porous and thereby allow the water drainage device to absorb water from the channel.

Вододренажное устройство может включать первую часть в контакте со второй частью, причем канал размещен между первой частью и второй частью. Это значит, что первая часть может быть предваThe water drainage device may include a first portion in contact with a second portion, with a channel disposed between the first portion and the second portion. This means that the first part can be pre-

- 22 045582 рительно сформирована с канавкой вдоль по меньшей мере части длины вододренажного устройства, и когда соединяют друг с другом первую часть и вторую часть, канал становится образованным канавкой и второй частью. В альтернативном варианте как первая, так и вторая части могут иметь канавку, и канавки могут быть совмещены с образованием канала, когда первую часть и вторую часть соединяют между собой. Канавка или канавки могут иметь любую форму, которая требуется для образования канала. Поэтому канавка или канавки могут иметь поперечное сечение, которое является полукруглым, треугольным, прямоугольным или т.п.- 22 045582 is strictly formed with a groove along at least part of the length of the water drainage device, and when the first part and the second part are connected to each other, the channel becomes formed by the groove and the second part. Alternatively, both the first and second portions may have a groove, and the grooves may be aligned to form a channel when the first portion and the second portion are coupled together. The groove or grooves may have any shape that is required to form the channel. Therefore, the groove or grooves may have a cross-section that is semicircular, triangular, rectangular, or the like.

Первая и вторая части вододренажного устройства могут быть соединены совместным размещением двух частей или с использованием адгезива.The first and second parts of the water drainage device can be connected by placing the two parts together or using an adhesive.

Канал может быть сформирован комбинацией описанных выше подходов.The channel can be formed by a combination of the approaches described above.

Площади поперечного сечения первого и второго концов канала предпочтительно составляют величину в диапазоне от 2 до 200 см2, предпочтительно от 5 до 100 см2.The cross-sectional areas of the first and second ends of the channel are preferably in the range from 2 to 200 cm 2 , preferably from 5 to 100 cm 2 .

Площадь поперечного сечения первого конца канала составляет от 0,5 до 15% площади поперечного сечения первого конца вододренажного устройства, предпочтительно от 1 до 10%.The cross-sectional area of the first end of the channel is from 0.5 to 15% of the cross-sectional area of the first end of the water drainage device, preferably from 1 to 10%.

Площадь поперечного сечения второго конца канала составляет от 0,5 до 15% площади поперечного сечения второго конца вододренажного устройства, предпочтительно от 1 до 10%.The cross-sectional area of the second end of the channel is from 0.5 to 15% of the cross-sectional area of the second end of the water drainage device, preferably from 1 to 10%.

Отверстия занимают столь малую долю площади поперечного сечения концов вододренажного устройства, поскольку преобладающую часть вододренажного устройства используют для накопления количества воды, которая попадает в вододренажное устройство. Чем больше доля вододренажного устройства, тем больший объем воды может быть накоплен вододренажным устройством при данной площади поперечного сечения.The holes occupy such a small proportion of the cross-sectional area of the ends of the drainage device because the majority of the drainage device is used to store the amount of water that enters the drainage device. The larger the proportion of the water drainage device, the greater the volume of water that can be accumulated by the water drainage device for a given cross-sectional area.

Площадь поперечного сечения канала предпочтительно является по существу постоянной вдоль его длины. Под по существу постоянной подразумевают, что площадь поперечного сечения составляет величину в пределах 10% средней площади поперечного сечения, предпочтительно в пределах 5%, наиболее предпочтительно в пределах 1%. Однако, если необходимо, площадь поперечного сечения может варьировать согласно требованиям к каналу быть уменьшенным или увеличенным.The cross-sectional area of the channel is preferably substantially constant along its length. By substantially constant is meant that the cross-sectional area is within 10% of the average cross-sectional area, preferably within 5%, most preferably within 1%. However, if necessary, the cross-sectional area can be varied according to the requirements for the channel to be reduced or enlarged.

Канал может быть прямолинейным сквозь вододренажное устройство, т.е. канал создает самый прямой путь в сторону второго конца вододренажного устройства, чтобы вода могла иметь самый прямой путь вдоль канала.The channel can be straight through the water drainage device, i.e. the channel creates the most direct path towards the second end of the drainage device so that water can have the most direct path along the channel.

Канал может следовать непрямому пути через вододренажное устройство для увеличения площади поверхности канала так, что вода может поступать в вододренажное устройство с более высокой скоростью.The channel may follow an indirect path through the drainage device to increase the surface area of the channel so that water can flow into the drainage device at a higher velocity.

Может присутствовать более чем один канал через вододренажное устройство для увеличения площади поверхности канала так, что вода может поступать в вододренажное устройство с более высокой скоростью. Где имеется более чем один канал, каналы предпочтительно соединены с образованием сетчатой структуры каналов так, что вода может протекать через сетчатую структуру каналов. Каждый канал может быть в сообщении по текучей среде с другим каналом, тем самым создавая возможность поступления воды из различных источников для поглощения вододренажным устройством.There may be more than one channel through the drainage device to increase the surface area of the channel so that water can flow into the drainage device at a higher rate. Where there is more than one channel, the channels are preferably connected to form a network of channels so that water can flow through the network of channels. Each channel may be in fluid communication with another channel, thereby allowing water to flow from various sources for absorption by the drainage device.

Каналы могут быть в нижней части, а также в верхней части вододренажного устройства. Преимущество наличия каналов в верхней части и в нижней части состоит в том, что, когда вода поступает через нижний канал, весь воздух, который присутствует в устройстве до начала заполнения водой, может быть вытеснен через верхний канал в устройстве.Channels can be in the lower part, as well as in the upper part of the water drainage device. The advantage of having channels at the top and at the bottom is that when water enters through the bottom channel, any air that is present in the device before water begins to fill can be forced out through the top channel in the device.

Канал может иметь треугольное поперечное сечение. При монтаже основание треугольника предпочтительно является параллельным основанию вододренажного устройства. В альтернативном варианте канал может иметь полукруглое поперечное сечение. Опять же основание вододренажного устройства предпочтительно является параллельным основанию полукруга. В альтернативном варианте канал может иметь круглое или прямоугольное поперечное сечение. Преимущество этих поперечных сечений состоит в том, что наибольшая площадь поверхности канала находится в самой нижней точке, что создает наибольшую площадь поверхности для протекающей через него воды.The channel may have a triangular cross-section. During installation, the base of the triangle is preferably parallel to the base of the water drainage device. Alternatively, the channel may have a semicircular cross-section. Again, the base of the drainage device is preferably parallel to the base of the semicircle. Alternatively, the channel may have a circular or rectangular cross-section. The advantage of these cross sections is that the largest surface area of the channel is at the lowest point, creating the largest surface area for water to flow through it.

Канал предпочтительно размещают по центру ширины поперечного сечения вододренажного устройства. Обоснование такого по существу центрального размещения состоит в том, что течение воды, которая должна быть поглощена, будет под центром вододренажного устройства. Это имеет то преимущество, что прочность вододренажного устройства сохраняется по сторонам вододренажного устройства. Однако, если канал размещен ближе к одной стороне вододренажного устройства, это может вызывать ослабление конструкции.The channel is preferably placed at the center of the cross-sectional width of the drainage device. The rationale for this essentially central placement is that the flow of water to be absorbed will be under the center of the drainage device. This has the advantage that the strength of the drainage device is maintained at the sides of the drainage device. However, if the channel is placed closer to one side of the drainage device, this may cause weakening of the structure.

При применении, когда канал является протяженным от первого конца до второго конца вододренажного устройства, второй конец канала предпочтительно закрыт для предотвращения попадания земли в канал и сокращения размера канала. Второй конец канала может быть закрыт размещением пластины над отверстием, такой, как пластина из MMVF, металлическая пластина, пластиковая пластина или т.п. В альтернативном варианте второй конец канала может быть закупорен пробкой, такой как пробка, выполненная из MMVF, металла, пластика, или т.п. Второй конец может быть завернут в геотекстильный материал для закупоривания второго конца канала.In applications where the channel extends from the first end to the second end of the drainage device, the second end of the channel is preferably closed to prevent soil from entering the channel and reducing the size of the channel. The second end of the channel may be closed by placing a plate over the hole, such as an MMVF plate, a metal plate, a plastic plate, or the like. Alternatively, the second end of the channel may be plugged with a plug, such as a plug made of MMVF, metal, plastic, or the like. The second end may be wrapped in geotextile material to seal the second end of the channel.

Преимущество применения вододренажного устройства согласно изобретению состоит в том, чтоThe advantage of using the water drainage device according to the invention is that

- 23 045582 оно может поглощать воду из грунта, и удерживать ее внутри своей открытопористой структуры. Вододренажное устройство также может пропускать воду вдоль необязательного канала в сторону второго отверстия. Это значит, что вододренажное устройство может удерживать воду, когда это требуется, и также проводить воду к приемнику, например, к устройству для утилизации, когда потребуется.- 23 045582 it can absorb water from the soil and hold it inside its open-porous structure. The water drainage device may also pass water along an optional channel towards the second opening. This means that the drainage device can hold water when required and also conduct water to a receiver, such as a disposal device, when required.

В этом варианте применения вододренажное устройство будет размещено для дренажа насыщенного водой грунта, в частности, когда такие осадки, как дождь, снег, мокрый снег, град и т.п., приводят к накоплению поверхностной воды, которая вызывает насыщение грунта водой. Это обычно может происходить вблизи зданий, в частности, где часть окружающего грунта покрыта зданиями, тротуаром, бетонированной площадкой или т.п., без надлежащего дренажа. Если нет должного дренажа, это создает давление на грунт, окружающий эту область, с распределением поверхностной воды, которая накопилась. Это приводит к тому, что окружающая область становится заболоченной и нуждается в дренировании.In this application, a water drainage device will be positioned to drain water-saturated soil, particularly when precipitation such as rain, snow, sleet, hail, etc. results in the accumulation of surface water which causes the soil to become saturated. This can typically occur near buildings, particularly where part of the surrounding ground is covered by buildings, pavement, concrete pads or the like, without proper drainage. If there is no proper drainage, it puts pressure on the soil surrounding the area, distributing the surface water that has accumulated. This causes the surrounding area to become waterlogged and require drainage.

Дополнительное преимущество применения устройства согласно настоящему изобретению состоит в том, что оно задерживает воду, поступающую в место сбора воды, такое как бак или резервуар. Когда происходит мощный ливень, резервуар или бак могут становиться переполненными внезапным наплывом воды. Применением устройства согласно настоящему изобретению задерживают поступление обильной воды к резервуар или бак и тем самым помогают предотвратить затопление.An additional advantage of using the device according to the present invention is that it retains water entering a water collection area such as a tank or reservoir. When a heavy rainstorm occurs, the reservoir or tank may become overfilled with a sudden influx of water. By using the device according to the present invention, the flow of abundant water into the reservoir or tank is delayed and thereby helps prevent flooding.

Как обсуждалось выше, вододренажное устройство не требует применения любых трубопроводов и может действовать как дренажное устройство поглощением избыточной воды из окружающего грунта в периоды высоких уровней поступления воды и высвобождением воды обратно в грунт в периоды низких уровней поступления воды. Тем самым вододренажное устройство согласно настоящему изобретению может быть использовано для дренирования насыщенного водой грунта. Это может быть достигнуто поглощением избыточной воды открытопористой структурой вододренажного устройства и удерживанием воды, пока грунт не высохнет, и затем постепенным рассеиванием воды в грунт.As discussed above, a water drainage device does not require any piping and can act as a drainage device by absorbing excess water from the surrounding soil during periods of high water input levels and releasing water back into the soil during periods of low water input levels. Thus, the water drainage device according to the present invention can be used for draining water-saturated soil. This can be achieved by absorbing excess water into the open-pore structure of the drainage device and retaining the water until the soil dries out, and then gradually dissipating the water into the soil.

Вододренажное устройство необязательно может иметь первый трубопровод и второй трубопровод. Первый трубопровод передает воду в вододренажное устройство и предпочтительно размещен в нижней половине устройства. Второй трубопровод предпочтительно размещен в верхней половине устройства. Главным назначением второго трубопровода является вытеснение воздуха из устройства. Однако он также может действовать как сливная труба. Это значит, что, когда устройство насыщается водой, второй трубопровод отводит воду в водосборный бак, в водопроводную сеть или водосборный дренажный резервуар.The water drainage device may optionally have a first conduit and a second conduit. The first pipeline conveys water to the water drainage device and is preferably located in the lower half of the device. The second pipeline is preferably located in the upper half of the device. The main purpose of the second pipeline is to displace air from the device. However, it can also act as a drain pipe. This means that when the device becomes saturated with water, a second pipe drains the water to a holding tank, water mains, or drainage collection tank.

В альтернативном варианте первый трубопровод и второй трубопровод могут быть соединены каналом, как обсуждалось выше. Происходит дренаж насыщенного водой грунта, которая отводится вдоль канала вододренажного устройства в сторону второго отверстия и в систему утилизации, такую как бак, водопроводная сеть или водосборный дренажный резервуар. Если имеет место низкий уровень избыточной воды в грунте, вододренажное устройство может удерживать эту избыточную воду, пока грунт не станет достаточно сухим для рассеивания воды обратно в грунт. Если возникает высокий уровень избыточной воды, она может быть направлена вдоль канала в систему утилизации.Alternatively, the first conduit and the second conduit may be connected by a channel, as discussed above. Water-saturated soil is drained, which is discharged along the channel of the water drainage device towards the second hole and into a disposal system, such as a tank, water supply network or drainage collection tank. If there is a low level of excess water in the soil, a drainage device can hold that excess water until the soil is dry enough to dissipate the water back into the soil. If high levels of excess water occur, it can be directed along the channel to a disposal system.

Вода может быть пропущена вдоль необязательного канала под действием силы тяжести, например, размещением вододренажного устройства с наклоном так, что второй конец вододренажного устройства находится ниже, чем первый конец вододренажного устройства. Угол наклона предпочтительно составляет от 2 до 10° от горизонтали. Преимущество размещения дренажной системы с наклоном состоит в том, что нет необходимости в откачивании воды из дренажного элемента.Water may be forced along the optional channel by gravity, for example by positioning the drainage device at an angle such that the second end of the drainage device is lower than the first end of the drainage device. The tilt angle is preferably from 2 to 10° from the horizontal. The advantage of placing a drainage system on a slope is that there is no need to pump water out of the drainage element.

В альтернативном варианте в сообщении по текучей среде со вторым отверстием канала может быть насос, причем насос направляет воду в сторону второго отверстия канала. Насос может быть в сообщении по текучей среде со вторым отверстием трубопровода, таким как труба. Вода может быть прокачана вдоль канала к системе утилизации воды, такой как бак, водопроводная сеть или водосборный дренажный резервуар. Преимущество применения насоса состоит в том, что дренажный элемент может быть размещен без наклона, и поэтому при монтаже не требуется выкапывание глубже на одном конце конструкции.Alternatively, a pump may be in fluid communication with the second channel opening, the pump directing water toward the second channel opening. The pump may be in fluid communication with a second conduit opening, such as a pipe. Water can be pumped along a channel to a water disposal system such as a tank, mains water supply, or drainage catch basin. The advantage of using a pump is that the drainage element can be placed without tilting and therefore installation does not require digging deeper at one end of the structure.

Возможно размещение как вододренажного устройства с наклоном, так и насосной системы.It is possible to place both a water drainage device with an inclination and a pumping system.

При применении канал предпочтительно смещен в сторону первого направления и вододренажное устройство ориентировано так, что первое направление представляет собой направление вниз. Для канала является благоприятным размещение у нижней части вододренажного устройства.In use, the channel is preferably offset towards the first direction and the drainage device is oriented such that the first direction is a downward direction. It is favorable for the channel to be located at the bottom of the water drainage device.

Водоудерживающая способность вододренажного устройства предпочтительно составляет по меньшей мере 80% объема, предпочтительно 80-99%, наиболее предпочтительно 85-95%. Чем выше водоудерживающая способность, тем больше воды может удержано для данного объема. Водоудерживающая способность вододренажного устройства является высокой благодаря открытопористой структуре и гидрофильности.The water holding capacity of the water drainage device is preferably at least 80% by volume, preferably 80-99%, most preferably 85-95%. The higher the water holding capacity, the more water can be held for a given volume. The water-holding capacity of the water drainage device is high due to its open-pore structure and hydrophilicity.

Количество воды, которое удерживается вододренажным устройством, когда оно высвобождает воду, составляет менее 20 об.%, предпочтительно менее 10 об.%, наиболее предпочтительно менее 5 об.%. Удерживаемая вода может составлять от 2 до 20 об.%, такое как от 5 до 10 об.%. Чем меньше количество воды, удерживаемой вододренажным устройством, тем выше способность вододренажного устройстваThe amount of water that is retained by the water drainage device when it releases water is less than 20% by volume, preferably less than 10% by volume, most preferably less than 5% by volume. The retained water may be from 2 to 20% by volume, such as from 5 to 10% by volume. The smaller the amount of water retained by the water drainage device, the higher the capacity of the water drainage device

- 24 045582 принимать больше воды. Вода может выходить из вододренажного устройства в результате рассеивания в грунт, когда окружающий грунт является сухим, и капиллярный баланс является таким, что вода рассеивается в грунт.- 24 045582 take more water. Water may exit the drainage device by dispersing into the soil when the surrounding soil is dry and the capillary balance is such that the water dissipates into the soil.

Буферная емкость вододренажного устройства, т.е. разность между максимальным количеством воды, которое может быть удержано, и количеством воды, которое удерживается, когда вододренажное устройство выделяет воду, предпочтительно составляет по меньшей мере 60 об.%, предпочтительно по меньшей мере 70 об.%, предпочтительно по меньшей мере 80 об.%. Буферная емкость может составлять величину от 60 до 90 об.%, такую как от 60 до 85 об.%. Преимущество такой высокой буферной емкости для накопления состоит в том, что вододренажное устройство может удерживать большой объем воды для данного объема, т.е. вододренажное устройство может удерживать большой объем воды, когда идет дождь, и высвобождать большой объем воды в высохший окружающий грунт. Буферная емкость является столь высокой, поскольку вододренажное устройство требует низкого давления всасывания для удаления воды из нее.Buffer capacity of the water drainage device, i.e. the difference between the maximum amount of water that can be retained and the amount of water that is retained when the water drainage device releases water is preferably at least 60 vol.%, preferably at least 70 vol.%, preferably at least 80 vol. %. The buffer capacity may be 60 to 90 vol.%, such as 60 to 85 vol.%. The advantage of such a high buffer storage capacity is that the drainage device can hold a large volume of water for a given volume, i.e. A drainage device can hold a large volume of water when it rains and release a large volume of water into the dry surrounding soil. The buffer capacity is so high because the water drainage device requires low suction pressure to remove water from it.

Водоудерживающая способность, количество удерживаемой воды и буферная емкость вододренажного устройства могут быть измерены в соответствии со стандартом EN 13041:1999.The water holding capacity, amount of water retained and buffer capacity of a drainage device can be measured in accordance with the EN 13041:1999 standard.

Вода удерживается в вододренажном устройстве, когда окружающий грунт является насыщенным, т.е. капиллярный баланс означает, что вода удерживается внутри вододренажного устройства. Когда окружающий грунт высыхает, капиллярный баланс смещается, и вода рассеивается из вододренажного устройства в окружающий грунт. Тем самым вода удерживается внутри вододренажного устройства, когда окружающий грунт является насыщенным. Когда окружающий грунт высыхает, вода рассеивается из вододренажного устройства в грунт. Тогда вододренажное устройство способно принимать больше воды, например, через трубу или трубопровод.Water is retained in the drainage device when the surrounding soil is saturated, i.e. capillary balance means that water is retained within the drainage device. When the surrounding soil dries out, the capillary balance shifts and water dissipates from the drainage device into the surrounding soil. Thus, water is retained inside the drainage device when the surrounding soil is saturated. When the surrounding soil dries out, water dissipates from the drainage device into the soil. The water drainage device is then able to receive more water, for example through a pipe or pipeline.

Структура вододренажного устройства является такой, что, когда вода может рассеиваться из подложки в грунт, вододренажное устройство не загрязняет землю. Это обеспечивается малым размером пор внутри вододренажного устройства. Поэтому нет необходимости в заворачивании вододренажного устройства в геотекстиль для предотвращения загрязнения. Это имеет то преимущество, что при сборке монтажнику не нужно вручную заворачивать вододренажное устройство в геотекстильный материал. Стадия заворачивания других вододренажных устройств является неудобной и занимающей много времени, поскольку ее выполняют на этапе монтажа. Вододренажное устройство согласно этому изобретению не создает эту проблему.The structure of the water drainage device is such that when water can disperse from the substrate into the ground, the water drainage device does not pollute the ground. This is ensured by the small pore size inside the water drainage device. Therefore, there is no need to wrap the drainage device in geotextile to prevent contamination. This has the advantage that during assembly the installer does not have to manually wrap the drainage device in geotextile material. The screwing step of other water drainage devices is inconvenient and time-consuming because it is performed during the installation phase. The water drainage device according to this invention does not pose this problem.

Вододренажное устройство может включать распределяющий нагрузку слой.The water drainage device may include a load distribution layer.

Распределяющий нагрузку слой предпочтительно размещают на верхней поверхности вододренажного устройства при его применении.The load distribution layer is preferably placed on the top surface of the water drainage device when it is used.

Распределяющий нагрузку слой может представлять собой связанный MMVF-слой, он предпочтительно имеет прочность на сжатие по меньшей мере 200 кПа, и прочность на сжатие может составлять вплоть до 1 МПа. Она предпочтительно составляет от 200 до 500 кПа, более предпочтительно от 300 до 400 кПа. Прочность на сжатие измеряют согласно Европейскому Стандарту EN 826:1996. Распределяющие нагрузку слои с такой прочностью на сжатие в особенности пригодны для применения в настоящем изобретении, так как они обеспечивают то, что нагрузки, воздействующие с поверхности грунта, не концентрируются в одной точке дренажного устройства, но вместо этого распределяются по большой площади.The load distribution layer may be a bonded MMVF layer, it preferably has a compressive strength of at least 200 kPa, and the compressive strength may be up to 1 MPa. It is preferably 200 to 500 kPa, more preferably 300 to 400 kPa. Compressive strength is measured according to European Standard EN 826:1996. Load-distributing layers with such compressive strength are particularly suitable for use in the present invention because they ensure that loads applied from the soil surface are not concentrated at one point in the drainage device, but are instead distributed over a large area.

Когда распределяющий нагрузку слой представляет собой связанный MMVF-слой, он предпочтительно имеет плотность по меньшей мере 100 кг/м3, такую как от 100 до 280 кг/м3, предпочтительно от 150 до 200 кг/м3, и плотность может быть до 600 кг/м3. Распределяющие нагрузку слои с такой плотностью особенно пригодны для применения в настоящем изобретении, так как они обеспечивают то, что нагрузки, воздействующие с поверхности грунта, не концентрируются в одной точке дренажного устройства, но вместо этого распределяются по большой площади.When the load distribution layer is a bonded MMVF layer, it preferably has a density of at least 100 kg/m 3 , such as 100 to 280 kg/m 3 , preferably 150 to 200 kg/m 3 , and the density can be up to 600 kg/ m3 . Load-distributing layers of this density are particularly suitable for use in the present invention because they ensure that loads acting from the soil surface are not concentrated at one point in the drainage device, but are instead distributed over a large area.

Когда распределяющий нагрузку слой представляет собой связанный MMVF-слой, он предпочтительно является гидрофильным, т.е. привлекает воду. MMVF-слой находится в форме связанной массы. Т.е. MMVF-слой, как правило, представляет собой связанную матрицу из MMVF-волокон, которые были получены как есть, но она также может быть сформирована гранулированием пластины из MMVF и уплотнением гранулированного материала.When the load distribution layer is a bonded MMVF layer, it is preferably hydrophilic, i.e. attracts water. The MMVF layer is in the form of a bound mass. Those. The MMVF layer is typically a bonded matrix of MMVF fibers that have been produced as is, but it can also be formed by granulating a plate of MMVF and compacting the granular material.

Вододренажное устройство может дополнительно включать верхний слой над распределяющим нагрузку слоем. Верхний слой предпочтительно представляет собой траву, землю, искусственную траву, песок, гравий, глину, или их комбинации.The water drainage device may further include a top layer above the load distribution layer. The top layer is preferably grass, dirt, artificial grass, sand, gravel, clay, or combinations thereof.

В одном варианте исполнения вододренажное устройство может дополнительно включать непроницаемое для жидкостей покрытие. Непроницаемое для жидкостей покрытие окружает вододренажное устройство. Непроницаемое для жидкостей покрытие может включать одно или более отверстий в местах размещения любого трубопровода. Например, непроницаемое для жидкостей покрытие может включать первое отверстие для описываемого здесь первого трубопровода. Оно также может включать второе отверстие для описываемого здесь второго трубопровода. Это обеспечивает возможность протекания воды в устройство или вытекание ее из устройства через трубопроводы. Однако предотвращается выходIn one embodiment, the water drainage device may further include a liquid impermeable cover. A liquid-impermeable coating surrounds the water drainage device. The liquid impervious coating may include one or more openings at the locations of any conduit. For example, the liquid impervious coating may include a first opening for the first conduit described herein. It may also include a second opening for the second conduit described herein. This allows water to flow into or out of the device through the piping. However, exit is prevented

- 25 045582 воды из устройства в иных местах, нежели у трубопроводов, благодаря непроницаемому для жидкостей покрытию.- 25 045582 water from the device in places other than near the pipelines, thanks to the liquid-impermeable coating.

Это покрытие было найдено благоприятным, когда вододренажное устройство размещено в местах, где нежелательно возникновение просачивания воды в окружающий грунт. Это может потребовать соблюдения правительственных постановлений.This coating has been found beneficial when the drainage device is located in areas where it is not desirable for water to seep into the surrounding soil. This may require compliance with government regulations.

Например, дождевая вода, которая была собрана посредством дренажной системы с твердых поверхностей, таких как дорожное покрытие или автостоянки, считается загрязненной водой. Это обусловлено остатками на твердой поверхности, такими как бензин, дизельное топливо и твердые металлы, которые могут быть унесены водой. Нежелательно, чтобы такая вода проникала в окружающий грунт, но вододренажное устройство согласно настоящему изобретению способно предотвращать затопление удерживанием избыточной воды и отведением ее надежно через трубопроводы в место утилизации воды.For example, rainwater that has been collected through a drainage system from hard surfaces such as road surfaces or parking lots is considered contaminated water. This is caused by residues on hard surfaces such as gasoline, diesel and hard metals that can be carried away by water. It is not desirable for such water to permeate the surrounding soil, but the water drainage device of the present invention is capable of preventing flooding by retaining excess water and transporting it securely through conduits to a water disposal site.

Кроме того, также может быть нежелательным рассеивание воды в окружающий грунт из вододренажного устройства, когда сам окружающий грунт непригоден для просачивания. Это может быть обусловлено тем, что окружающий грунт загрязнен, и такая рассеянная вода вызывала бы распределение загрязняющих элементов в грунте. Это также может быть обусловлено тем, что грунт не способен поглощать воду, например, если он содержит большое количество глины. Опять же вододренажное устройство согласно настоящему изобретению может предотвращать затопление удерживанием избыточной воды и отведением ее надежно через трубопроводы в место утилизации воды.In addition, it may also be undesirable for water to be dispersed into the surrounding soil from a drainage device when the surrounding soil itself is unsuitable for percolation. This may be due to the fact that the surrounding soil is contaminated and such dispersed water would cause the distribution of contaminant elements in the soil. It may also be because the soil is unable to absorb water, for example if it contains a large amount of clay. Again, the water drainage device of the present invention can prevent flooding by retaining excess water and transporting it securely through pipes to a water disposal site.

Непроницаемое для жидкостей покрытие согласно изобретению может включать материал, выбранный из следующего списка: термопластичный полимер, термореактивный полимер, эластомер, природный полимер, синтетический полимер, фольга, такая как фольга, применяемая в сельском хозяйстве, бентонит, глина, спрессованные MMVF, или любой другой известный пластик. Непроницаемое для жидкостей покрытие согласно изобретению может включать поли(парафениленовый) простой эфир (РРЕ), полиэтилен (РЕ), поливинилхлорид (PVC), или этилен-пропилен-диеновый мономер (EPDM).The liquid impermeable coating of the invention may include a material selected from the following list: thermoplastic polymer, thermosetting polymer, elastomer, natural polymer, synthetic polymer, foil such as agricultural foil, bentonite, clay, compressed MMVF, or any other famous plastic. The liquid impermeable coating of the invention may include poly(paraphenylene)ether (PPE), polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC), or ethylene propylene diene monomer (EPDM).

Непроницаемое для жидкостей покрытие также может быть названо оберткой или манжетой. Вододренажное устройство может включать один или более слоев непроницаемого для жидкостей покрытия.The liquid impervious covering may also be called a wrap or cuff. The water drainage device may include one or more layers of liquid impervious coating.

Настоящее изобретение также направлено на вододренажное устройство, включающее искусственные стекловидные волокна (MMVF), связанные водной связующей композицией, причем водная связующая композицией перед отверждением включает компонент (i) в форме одного или более окисленных лигнинов;The present invention is also directed to a water drainage device comprising man-made vitreous fibers (MMVF) bonded by an aqueous binder composition, wherein the aqueous binder composition, before curing, comprises component (i) in the form of one or more oxidized lignins;

компонент (ii) в форме одного или более сшивающих агентов; и компонент (iii) в форме одного или более пластификаторов.component (ii) in the form of one or more cross-linking agents; and component (iii) in the form of one or more plasticizers.

Вододренажное устройство является таким, как описано выше. Этот вариант исполнения может иметь любой из предпочтительных признаков, описанных выше для способа согласно изобретению.The water drainage device is as described above. This embodiment may have any of the advantageous features described above for the method according to the invention.

Настоящее изобретение также относится к группе по меньшей мере из двух вододренажных устройств, причем вододренажные устройства включают искусственные стекловидные волокна (MMVF), связанные водной связующей композицией, причем водная связующая композицией перед отверждением включает компонент (i) в форме одного или более окисленных лигнинов;The present invention also relates to a group of at least two water drainage devices, wherein the water drainage devices include man-made vitreous fibers (MMVF) bonded by an aqueous binder composition, wherein the aqueous binder composition, before curing, includes component (i) in the form of one or more oxidized lignins;

компонент (ii) в форме одного или более сшивающих агентов; и компонент (iii) в форме одного или более пластификаторов.component (ii) in the form of one or more cross-linking agents; and component (iii) in the form of one or more plasticizers.

В группе согласно изобретению по меньшей мере два вододренажных устройства могут быть идентичными. В альтернативном варианте по меньшей мере два вододренажных устройства могут не быть идентичными.In the group according to the invention, at least two water drainage devices can be identical. Alternatively, the at least two drainage devices may not be identical.

Группа может состоять по меньшей мере из двух вододренажных устройств, размещенных рядом друг с другом, или в контакте друг с другом, так, что вода может рассеиваться из одного вододренажного устройства в следующее. Могут быть более чем два вододренажных устройства, например столь многочисленные устройства, как требуется для занятия желательной области.The group may consist of at least two drainage devices placed adjacent to each other, or in contact with each other, so that water can disperse from one drainage device to the next. There may be more than two drainage devices, for example as many devices as are required to occupy the desired area.

Одно или более вододренажных устройств могут иметь любые из описанных выше предпочтительных признаков.One or more water drainage devices may have any of the preferred features described above.

Одно из по меньшей мере двух вододренажных устройств предпочтительно включает первый трубопровод, как описанный выше.One of the at least two water drainage devices preferably includes a first pipeline as described above.

Второе вододренажное устройство предпочтительно включает второй трубопровод, как описанный выше.The second water drainage device preferably includes a second pipeline as described above.

Одно из вододренажных устройств предпочтительно включает первый конец и второй конец, а также канал, который является протяженным от первого отверстия на первом конце до второго отверстия на втором конце. В группе согласно настоящему изобретению одно или более из вододренажных устройств могут включать канал.One of the water drainage devices preferably includes a first end and a second end, and a channel that extends from a first opening at the first end to a second opening at the second end. In the group according to the present invention, one or more of the water drainage devices may include a channel.

В одном варианте исполнения первое отверстие канала в первом вододренажном устройстве может быть в контакте с первым концом канала во втором вододренажном устройстве. Например, два или более вододренажных устройств могут быть в сообщении по текучей среде между собой, будучи соединенными каналом. Первое отверстие канала в первом вододренажном устройстве может быть в сообщении поIn one embodiment, the first channel opening in the first drainage device may be in contact with the first end of the channel in the second drainage device. For example, two or more drainage devices may be in fluid communication with each other by being connected by a channel. The first channel opening in the first drainage device may be in communication with

- 26 045582 текучей среде с первым отверстием канала во втором вододренажном устройстве. Второе отверстие канала в первом вододренажном устройстве может быть в сообщении по текучей среде с первым трубопроводом, принимающим воду, например, с кровельных желобов. Второе отверстие канала во втором вододренажном устройстве может быть в сообщении по текучей среде с первым отверстием канала в третьем вододренажном устройстве или может быть в сообщении по текучей среде со вторым трубопроводом для переноса воды в водосборный бак. Тем самым может быть сформирована сетчатая структура из вододренажных устройств, все в сообщении по текучей среде. Каналы двух или более вододренажных устройств предпочтительно выстроены в линию, чтобы образовать более длинный канал.- 26 045582 fluid with the first channel opening in the second water drainage device. The second channel opening in the first water drainage device may be in fluid communication with a first pipeline receiving water, for example, from roof gutters. The second channel opening in the second water drainage device may be in fluid communication with the first channel opening in the third water drainage device or may be in fluid communication with a second conduit for transferring water to a catch basin. In this way, a network structure of water drainage devices can be formed, all in fluid communication. The channels of two or more drainage devices are preferably lined up to form a longer channel.

Группа согласно изобретению является предпочтительной, так как она увеличивает объем воды, которая может удерживаться и затем быть рассеянной.The group according to the invention is preferred because it increases the volume of water that can be retained and then dispersed.

Настоящее изобретение также относится к применению вододренажного устройства для дренажа воды, причем вододренажное устройство включает искусственные стекловидные волокна (MMVF), связанные водной связующей композицией, причем водная связующая композицией перед отверждением включает компонент (i) в форме одного или более окисленных лигнинов;The present invention also relates to the use of a water drainage device for draining water, the water drainage device comprising man-made vitreous fibers (MMVF) bonded by an aqueous binder composition, wherein the aqueous binder composition, before curing, comprises component (i) in the form of one or more oxidized lignins;

компонент (ii) в форме одного или более сшивающих агентов; и компонент (iii) в форме одного или более пластификаторов.component (ii) in the form of one or more cross-linking agents; and component (iii) in the form of one or more plasticizers.

Этот вариант осуществления изобретения может иметь любой из дополнительных признаков, описанных выше для способа согласно изобретению.This embodiment of the invention may have any of the additional features described above for the method according to the invention.

Настоящее изобретение также относится к способу получения вододренажного устройства. Способ включает стадии (i) обеспечения искусственных стекловидных волокон;The present invention also relates to a method for producing a water drainage device. The method includes the steps of (i) providing artificial vitreous fibers;

(ii) распыления на искусственные стекловидные волокна водной связующей композиции; и (iii) сбора и уплотнения искусственных стекловидных волокон и отверждения водной связующей композиции с образованием вододренажного устройства, причем водная связующая композиция перед отверждением включает компонент (i) в форме одного или более окисленных лигнинов;(ii) spraying the artificial vitreous fibers with an aqueous binder composition; and (iii) collecting and compacting the artificial vitreous fibers and curing the aqueous binder composition to form a water drainage device, the aqueous binder composition, before curing, comprising component (i) in the form of one or more oxidized lignins;

компонент (ii) в форме одного или более сшивающих агентов; и компонент (iii) в форме одного или более пластификаторов.component (ii) in the form of one or more cross-linking agents; and component (iii) in the form of one or more plasticizers.

Вододренажное устройство может иметь любые из предпочтительных признаков, подробно обсуждаемых выше.The water drainage device may have any of the preferred features discussed in detail above.

Искусственные стекловидные волокна могут быть сформированы из минерального расплава. Минеральный расплав получают стандартным способом, получением минеральных материалов и расплавлением их в печи. Эта печь может быть печью любого типа, известного для получения минеральных расплавов для MMVF, например, представлять собой шахтную печь, такую как вагранка, ванная печь или циклонная печь.Artificial glassy fibers can be formed from a mineral melt. Mineral melt is obtained in a standard way, by obtaining mineral materials and melting them in a furnace. This furnace may be any type of furnace known for producing mineral melts for MMVF, for example a shaft furnace such as a cupola furnace, a bath furnace or a cyclone furnace.

Для формирования MMVF из минерального расплава может быть использован любой подходящий способ фиберизации. Фиберизация может представлять собой способ прядения с использованием вращающегося стакана, в котором расплав подвергают центробежно-экструзионной обработке через отверстия в стенках вращающегося стакана (прядильного стакана, также известного как внутреннее центрифугирование). В альтернативном варианте фиберизация может представлять собой центробежную фиберизацию продавливанием расплава на наружную сторону одного измельчительного ротора с образованием волокон и прядением на нем или на каскад многочисленных измельчительных роторов, которые вращаются вокруг по существу горизонтальной оси (каскадного прядильного устройства).Any suitable fiberization method can be used to form MMVF from a mineral melt. Fiberization may be a spinning process using a spinning bowl, in which the melt is centrifugally extruded through holes in the walls of the spinning bowl (the spinning bowl, also known as internal centrifugation). Alternatively, the fiberization may be centrifugal fiberization by forcing the melt onto the outside of a single grinding rotor to form fibers and spin thereon, or onto a cascade of multiple grinding rotors that rotate about a substantially horizontal axis (cascade spinning device).

Затем расплав, сформированный таким образом в волокнистую массу, увлекается воздухом, и волокна собираются в ленту на конвейере, и выводятся из фиберизующего устройства. Затем ленту из волокон уплотняют, что может включать образование холста, и/или продольное сжатие, и/или вертикальное сжатие, и/или намотку вокруг оправки для получения цилиндрического продукта для изоляции труб. Уплотнение также может быть выполнено другими способами.Then the melt, thus formed into a fibrous mass, is entrained by air, and the fibers are collected into a belt on a conveyor and removed from the fiberizing device. The fiber tape is then compacted, which may include web formation, and/or longitudinal compression, and/or vertical compression, and/or winding around a mandrel to produce a cylindrical pipe insulation product. Compaction can also be accomplished in other ways.

Связующую композицию предпочтительно наносят на волокна, когда они в виде комка увлекаются воздухом. В альтернативном варианте она может быть нанесена после сбора на конвейере, но это является менее предпочтительным.The binder composition is preferably applied to the fibers when they are entrained in air in the form of a lump. Alternatively, it may be applied after collection on the conveyor, but this is less preferred.

После уплотнения уплотненную ленту из волокон пропускают в отверждающее устройство для отверждения связующего материала.After compaction, the compacted fiber ribbon is passed into a curing device to cure the binder material.

В одном варианте исполнения отверждение проводят при температурах от 100 до 300°С, таких как от 170 до 270°С, таких как от 180 до 250°С, таких как от 190 до 230°С.In one embodiment, curing is carried out at temperatures from 100 to 300°C, such as from 170 to 270°C, such from 180 to 250°C, such from 190 to 230°C.

В предпочтительном варианте исполнения отверждение происходит в традиционной вулканизационной печи для получения минеральной ваты, предпочтительно действующей при температуре от 150 до 300°С, такой как от 170 до 270°С, такой как от 180 до 250°С, такой как от 190 до 230°С.In a preferred embodiment, curing occurs in a conventional mineral wool curing oven, preferably operating at a temperature of 150 to 300°C, such as 170 to 270°C, such as 180 to 250°C, such as 190 to 230 °C.

В одном варианте исполнения отверждение происходит в течение времени от 30 с до 20 мин, такого как от 1 до 15 мин, такого как от 2 до 10 мин.In one embodiment, curing occurs over a period of 30 seconds to 20 minutes, such as 1 to 15 minutes, such as 2 to 10 minutes.

- 27 045582- 27 045582

В типичном варианте исполнения отверждение происходит при температуре от 150 до 250°С, в течение времени от 30 с до 20 мин.In a typical embodiment, curing occurs at a temperature of 150 to 250°C, for a time of 30 s to 20 min.

Процесс отверждения может начинаться непосредственно после нанесения связующего материала на волокна. Отверждение определяется как процесс, в котором связующую композицию подвергают воздействию в условиях физической и/или химической реакции, причем в случае химической реакции обычно возрастает молекулярная масса соединений в связующей композиции, и тем самым повышается вязкость связующей композиции, обычно, пока связующая композиция не достигнет твердого состояния. Отвержденная связующая композиция связывает волокна с образованием структурно связанной матрицы из волокон.The curing process can begin immediately after applying the binder material to the fibers. Curing is defined as a process in which a binder composition is subjected to conditions of physical and/or chemical reaction, wherein the chemical reaction typically increases the molecular weight of the compounds in the binder composition and thereby increases the viscosity of the binder composition, typically until the binder composition reaches a solid state. condition. The cured binder composition binds the fibers to form a structurally bonded matrix of fibers.

В одном варианте исполнения отверждение связующего материала в контакте с минеральными волокнами происходит в термопрессе.In one embodiment, curing of the binder material in contact with mineral fibers occurs in a heat press.

Отверждение связующего материала в контакте с минеральными волокнами в термопрессе имеет особенное преимущество в том, что оно позволяет получать высокоплотные изделия.Curing the binder material in contact with mineral fibers in a heat press has the particular advantage of producing high-density products.

В одном варианте исполнения процесс отверждения включает высушивание под давлением. Давление может быть приложено нагнетанием воздуха или газа через смесь минеральных волокон и связующего материала или над нею.In one embodiment, the curing process includes pressure drying. Pressure can be applied by forcing air or gas through or over the mixture of mineral fibers and binder material.

Подробное описание фигурDetailed description of the figures

Фиг. 5 показывает вододренажное MMVF-устройство 1 согласно одному аспекту изобретения, которое было зарыто в грунт 2 и вблизи здания 3. Здание 3 имеет кровельные желоба 4, которые собирают воду с крыши 5 и направляет ее в вододренажное MMVF-устройство 1 через сточную трубу 6 и трубопровод 7. Трубопровод 7 находится в сообщении по текучей среде с вододренажным MMVF-устройством 1. Трубопровод 7 может примыкать к вододренажному MMVF-устройству 1, но предпочтительно он частично заделан в вододренажное MMVF-устройство 1, чтобы обеспечивать то, что обломки породы не будут попадать в трубопровод 7. В части, которая заглублена в вододренажное MMVF-устройство 1, трубопровод 7 может быть снабжен отверстием 8 для усиления сообщения по текучей среде между трубопроводом 7 и вододренажным MMVF-устройством 1.Fig. 5 shows an MMVF water drainage device 1 according to one aspect of the invention that has been buried in the ground 2 and adjacent to a building 3. The building 3 has roof gutters 4 that collect water from the roof 5 and directs it to the MMVF water drainage device 1 through a waste pipe 6 and pipeline 7. Pipeline 7 is in fluid communication with water drainage MMVF device 1. Pipeline 7 may be adjacent to water drainage MMVF device 1, but preferably it is partially embedded in water drainage MMVF device 1 to ensure that rock debris does not fall into the pipeline 7. In the part that is recessed into the water drainage MMVF device 1, the pipeline 7 can be provided with a hole 8 to enhance fluid communication between the pipeline 7 and the water drainage MMVF device 1.

Фиг. 6 показывает вододренажное устройство 100 с каналом 200, который является протяженным от первого конца вододренажного MMVF-устройства до второго конца вододренажного MMVF-устройства. Канал смещен в сторону нижней части вододренажного MMVF-устройства.Fig. 6 shows a water drainage device 100 with a channel 200 that extends from a first end of the water drainage MMVF device to a second end of the water drainage MMVF device. The channel is shifted towards the lower part of the MMVF water drainage device.

ПримерыExamples

Пример 1. Прочность на сжатие.Example 1: Compressive strength.

Прочность на сжатие (по Y-направлению) определяли на восьми кубиках из MMVF с плотностью 75 кг/м3, имеющих размеры 10x10x10 см. Табл. 1 показывает результаты для кубиков с 2,1 вес.% связующего материала согласно изобретению и без любого смачивающего агента. Табл. 2 показывает результаты для кубиков с 2,1 вес.% связующего материала согласно изобретению и с лаурилэфирсульфатом натрия (SLES) в качестве смачивающего агента.Compressive strength (in the Y-direction) was determined on eight MMVF cubes with a density of 75 kg/m 3 and dimensions 10x10x10 cm. Table. 1 shows the results for cubes with 2.1 wt.% binder according to the invention and without any wetting agent. Table 2 shows the results for cubes with 2.1 wt.% binder according to the invention and with sodium lauryl ether sulfate (SLES) as a wetting agent.

Связующий материал согласно изобретению имел следующий состав:The binder material according to the invention had the following composition:

AOL (аммонийный окисленный лигнин): 1000 кг (284 кг лигнина UPM BioPiva 100, 57 кг Н2О2 (35%-ного), 53 кг NH4OH (24,7%-ного), 506 кг воды);AOL (ammonium oxidized lignin): 1000 kg (284 kg UPM BioPiva 100 lignin, 57 kg H 2 O 2 (35%), 53 kg NH4OH (24.7%), 506 kg water);

пластификатор (PEG 200): 44 кг;plasticizer (PEG 200): 44 kg;

сшивающий агент (Primid XL552 - сшивающий агент β-гидроксиалкиламид (НАА), поставляемый фирмой EMS-Chemie AG): 22 кг.crosslinker (Primid XL552 - crosslinker β-hydroxyalkylamide (HAA), supplied by EMS-Chemie AG): 22 kg.

Primid XL552 имеет следующую структуру:Primid XL552 has the following structure:

ОНHE

- 28 045582- 28 045582

Таблица 1Table 1

Связующий материал согласно изобретению без смачивающего агентаBinder material according to the invention without wetting agent

Образец Sample Модуль упругое ти (Emod) (МПа) Elastic modulus (Emod) (MPa) dl потока (мм) dl flow (mm) Fmax (Н) Fmax (N) dl Fmax (мм) dl Fmax (mm) F конечный (Н) F final (N) Fmax (кПа) Fmax (kPa) 1 1 1,39 1.39 0,463 0.463 363,59 363.59 3,37 3.37 360,67 360.67 36,4 36.4 2 2 1,95 1.95 0,397 0.397 489,16 489.16 3,55 3.55 479,38 479.38 48,9 48.9 3 3 1,12 1.12 0,475 0.475 401,84 401.84 9,93 9.93 399,44 399.44 40,2 40.2 4 4 1,80 1.80 0,410 0.410 448,55 448.55 9,88 9.88 445,16 445.16 44,9 44.9 5 5 1,42 1.42 0,461 0.461 454,64 454.64 9,86 9.86 451,63 451.63 45,5 45.5 6 6 1,24 1.24 0,487 0.487 324,91 324.91 9,89 9.89 322,08 322.08 32,5 32.5 7 7 1,42 1.42 0,447 0.447 410,38 410.38 8,32 8.32 406,56 406.56 41,0 41.0 8 8 1,68 1.68 0,426 0.426 430,11 430.11 9,86 9.86 427,66 427.66 43,0 43.0 Среднее значение Average value 1,49 1.49 0,45 0.45 415 415 8,08 8.08 412 412 42 42 Стандартное отклонение Standard deviation 0,32 0.32 0,03 0.03 53 53 2,90 2.90 51 51 5 5

Таблица 2table 2

Связующий материал согласно изобретению со смачивающим агентомBinder material according to the invention with a wetting agent

Образец Sample Emod (МПа) Emod (MPa) dl потока (мм) dl flow (mm) Fmax (И) Fmax (I) dl Fmax (мм) dl Fmax (mm) F конечный (Н) F final (N) Fmax (кПа) Fmax (kPa) 1 1 1,46 1.46 0,473 0.473 431,06 431.06 9,87 9.87 426,86 426.86 43,1 43.1 2 2 1,42 1.42 0,485 0.485 458,25 458.25 9,93 9.93 456,24 456.24 45,8 45.8 3 3 1,14 1.14 0,501 0.501 344,85 344.85 9,86 9.86 342,79 342.79 34,5 34.5 4 4 0,98 0.98 0,534 0.534 328,68 328.68 9,69 9.69 326,83 326.83 32,9 32.9 5 5 1,35 1.35 0,473 0.473 389,8 389.8 3,82 3.82 370,93 370.93 39,0 39.0 6 6 1,29 1.29 0,520 0.520 427,97 427.97 9,83 9.83 425,19 425.19 43,8 43.8 7 7 1,67 1.67 0,488 0.488 473,18 473.18 9,73 9.73 468,93 468.93 47,3 47.3 8 8 1,17 1.17 0,498 0.498 375,65 375.65 9,80 9.80 372,34 372.34 37,6 37.6 Среднее значение Average value 1,27 1.27 0,50 0.50 404 404 9,07 9.07 399 399 41 41 Стандартное отклонение Standard deviation 0,18 0.18 0,02 0.02 52 52 2,12 2.12 53 53 5 5

Прочность на сжатие вододренажных устройств со связующим материалом согласно изобретению со смачивающим агентом и без него является сравнимой для других образцов минеральной ваты с плотностью 75 кг/м3.The compressive strength of water drainage devices with a bonding material according to the invention with and without a wetting agent is comparable to other mineral wool samples with a density of 75 kg/m 3 .

Пример 2.Example 2.

Получили шесть различных подложек, и проанализировали на прочность при сжатии.Six different substrates were prepared and analyzed for compressive strength.

Продукт 1. MMVF-подложка, включающая 2,1 вес.% не содержащего формальдегид связующего материала согласно настоящему изобретению; плотность 76 кг/м3; 3,5 л/т смачивающего агента (Texapon®). Связующий материал в этом продукте имел следующий состав:Product 1. MMVF substrate including 2.1 wt.% formaldehyde-free binder material according to the present invention; density 76 kg/ m3 ; 3.5 l/t wetting agent (Texapon®). The binder material in this product had the following composition:

AOL (аммонийный окисленный лигнин): 1000 кг (284 кг лигнина UPM BioPiva 100, 57 кг Н2О2 (35%-ного), 53 кг NH4OH (24,7%-ного), 506 кг воды);AOL (ammonium oxidized lignin): 1000 kg (284 kg UPM BioPiva 100 lignin, 57 kg H2O2 (35% strength), 53 kg NH 4 OH (24.7% strength), 506 kg water);

пластификатор (PEG 200): 44 кг;plasticizer (PEG 200): 44 kg;

сшивающий агент (Primid XL552 - сшивающий агент (3-гидроксиалкиламид (НАА), поставляемый фирмой EMS-Chemie AG): 22 кг.crosslinker (Primid XL552 - crosslinker (3-hydroxyalkylamide (HAA), available from EMS-Chemie AG): 22 kg.

Продукт 2. MMVF-подложка, включающая 2,1 вес.% не содержащего формальдегид связующего материала согласно настоящему изобретению; плотность 76 кг/м3; без смачивающего агента. Связующий материал в этом продукте является таким же, как описанный выше в продукте 1.Product 2. MMVF substrate comprising 2.1 wt.% formaldehyde-free binder material according to the present invention; density 76 kg/ m3 ; without wetting agent. The binder material in this product is the same as described in Product 1 above.

- 29 045582- 29 045582

Сравнительный продукт 1: MMVF-подложка, включающая 2,6 вес.% связующего материала на основе карбамидофенолформальдегидной смолы (PUF); плотность 77 кг/м3; 5,7 л/т смачивающего агента (линейный алкилбензолсульфонат). Связующий материал в этом продукте был образован из следующего:Comparative Product 1: MMVF substrate including 2.6 wt.% urea phenol formaldehyde resin (PUF) binder material; density 77 kg/ m3 ; 5.7 l/t wetting agent (linear alkylbenzenesulfonate). The binder material in this product was formed from the following:

329 л карбамидофенолформальдегидной смолы;329 l of urea-phenol-formaldehyde resin;

1337 л воды;1337 liters of water;

л водного аммиака;l aqueous ammonia;

30,5 л сульфата аммония;30.5 l ammonium sulfate;

1,6 л аминосилана VS-142 от фирмы Momentive.1.6 l of aminosilane VS-142 from Momentive.

Сравнительный продукт 2. MMVF-подложка, включающая 2,6 вес.% связующего PUF-материала; плотность 77 кг/м3; 3,5 л/т смачивающего агента (Texapon®). Связующий материал в этом продукте является таким же, как описанный выше в сравнительном продукте 1.Comparative Product 2: MMVF substrate comprising 2.6 wt.% PUF binder material; density 77 kg/ m3 ; 3.5 l/t wetting agent (Texapon®). The binder material in this product is the same as that described in Comparative Product 1 above.

Сравнительный продукт 3: MMVF-подложка, включающая 2,8 вес.% не содержащего формальдегид связующего материала; плотность 78 кг/м3; 6,7 л/т смачивающего агента (линейный алкилсульфонат). Связующий материал в этом продукте был образован реакцией друг с другом следующих компонентов:Comparative Product 3: MMVF substrate including 2.8 wt.% formaldehyde-free binder material; density 78 kg/ m3 ; 6.7 l/t wetting agent (linear alkyl sulfonate). The binder in this product was formed by the reaction of the following components with each other:

185 кг ААА-смолы;185 kg AAA resin;

239 кг декстрозы: 575 кг воды;239 kg dextrose: 575 kg water;

1,1 кг силана.1.1 kg silane.

ААА-смолу получили следующим образом:AAA resin was prepared as follows:

кг диэтаноламина (DEA) поместили в реактор емкостью 400 л и нагревали до 60°С. Затем добавили 75 кг тетрагидрофталевого ангидрида (ТНРА). После повышения температуры и выдерживания ее при 130°С в течение 1 ч добавили 50 кг тримеллитового ангидрида (ТМА). Реакционную смесь охладили до 95°С, добавили воду и смесь перемешивали в течение 1 ч.kg of diethanolamine (DEA) was placed in a 400 L reactor and heated to 60°C. Then 75 kg of tetrahydrophthalic anhydride (THPA) was added. After increasing the temperature and maintaining it at 130°C for 1 hour, 50 kg of trimellitic anhydride (TMA) was added. The reaction mixture was cooled to 95°C, water was added and the mixture was stirred for 1 hour.

Сравнительный продукт 4. MMVF-подложка, включающая 2,8 вес.% не содержащего формальдегид связующего материала; плотность 78 кг/м3; 3,5 л/т смачивающего агента (Texapon®). Связующий материал в этом продукте является таким же, как описанный выше в сравнительном продукте 3.Comparative Product 4: MMVF substrate comprising 2.8 wt.% formaldehyde-free binder material; density 78 kg/ m3 ; 3.5 l/t wetting agent (Texapon®). The binder material in this product is the same as that described above in comparative product 3.

Результаты показаны в фиг. 1А-1Е. Сжатие измеряли как во влажном, так и в сухом состоянии согласно стандарту EN826 от 1996 г. для изоляционных материалов со следующими отклонениями: в стандарте EN 826 начальную деформацию Х0 и критическую прочность на сжатие σε и σе не рассчитывают.The results are shown in Fig. 1A-1E. The compression was measured in both wet and dry conditions according to the EN826 standard of 1996 for insulating materials with the following deviations: in the EN 826 standard, the initial deformation X 0 and the critical compressive strength σ ε and σ e are not calculated.

Европейские (EN) стандарты для изоляционных материалов требуют, что испытательные образцы нужно хранить и измерять при (23±5)°С. В случае разногласий хранение и измерение должны проводиться при (23±2)°С и (50±5)%-ной относительной влажности (R.H.), так как это считается не оказывающим никакого влияния на минеральную вату.European (EN) standards for insulating materials require that test specimens be stored and measured at (23±5)°C. In case of doubt, storage and measurement should be carried out at (23±2)°C and (50±5)% relative humidity (R.H.) as this is considered to have no effect on the mineral wool.

Количество связующего материала, используемого в продуктах 1 и 2 согласно изобретению, является значительно более низким, чем количества, применяемые в сравнительных продуктах 1-4. Однако несмотря на это результаты сравнительного сжатия видны, когда сравнивают со связующим PUF-материалом и еще одним не содержащим формальдегид связующим материалом. Поэтому с использованием меньших количеств связующего материала согласно изобретению достигают эквивалентной прочности на сжатие. Следовало ожидать, что увеличение количества связующего материала согласно изобретению до 2,8 вес.% приводило бы к повышению прочности на сжатие. Однако достижение сравнимой прочности на сжатие при меньших количествах создает дополнительное преимущество в сокращении общего количества связующего материала в продукте.The amount of binder material used in products 1 and 2 according to the invention is significantly lower than the amounts used in comparative products 1-4. However, despite this, comparative compression results are visible when compared with a PUF binder material and another formaldehyde-free binder material. Therefore, using smaller amounts of binder material according to the invention, equivalent compressive strength is achieved. It would be expected that increasing the amount of binder material according to the invention to 2.8 wt.% would lead to an increase in compressive strength. However, achieving comparable compressive strength with lower amounts has the added benefit of reducing the total amount of binder material in the product.

Пример 3.Example 3.

Были измерены величины накопления, среднего дренирования и среднего просачивания образцами MMVF.Storage, average drainage, and average seepage values of MMVF samples were measured.

Накопление, дренирование и просачивание были измерены, как обсуждается ниже.Storage, drainage and seepage were measured as discussed below.

Сначала формируют плексигласовую колонку с использованием песка и испытуемого образца MMVF. Колонку сначала наполняют песком до высоты приблизительно 25 см. Затем размещают вододренажное устройство на верху песка. Затем колонку наполняют водой из соседнего резервуара.First, a plexiglass column is formed using sand and the MMVF test sample. The column is first filled with sand to a height of approximately 25 cm. The drainage device is then placed on top of the sand. The column is then filled with water from a nearby reservoir.

Регистрируют увеличение веса и количество времени, затраченного на добавление 5 л воды в колонку. Колонку наполняют, пока воду можно было увидеть поверх минеральной ваты. Затем добавление воды прекращают. Теперь вся вода накоплена в вате.The weight gain and the amount of time taken to add 5 L of water to the column are recorded. The column is filled until water can be seen on top of the mineral wool. Then the addition of water is stopped. Now all the water has accumulated in the cotton wool.

Затем колонку дренируют. Для каждых 2 л воды, дренированной из колонки, отмечают время и вес. Это проводят в течение приблизительно 2 ч. Затем клапан для дренирования закрывают.Then the column is drained. For every 2 liters of water drained from the column, time and weight are noted. This is carried out for approximately 2 hours. The drainage valve is then closed.

Оставшаяся вода просачивается в песчаный наполнитель, которая выходит из колонки через шланг в ведра. Вес и время после выведения 2 л воды измеряют как можно дольше.The remaining water seeps into the sand filler, which exits the column through a hose into buckets. Weight and time after removing 2 liters of water are measured for as long as possible.

Повторяют цикл накопления, дренирования и просачивания.The cycle of accumulation, drainage and seepage is repeated.

Были протестированы подложки, описанные ниже в табл. 3, и результаты показаны в фиг. 2, 3 и 4.The substrates described below in the table were tested. 3 and the results are shown in FIG. 2, 3 and 4.

- 30 045582- 30 045582

Таблица 3Table 3

Образец Sample Тип Type Плотность (кг/м3)Density (kg/m 3 ) Смачивающий агент Wetting agent 1 1 Связующий материал согласно изобретению; без смачивающего агента Binding material according to the invention; without wetting agent 75 75 нет No 2 2 Связующий материал согласно изобретению, смачивающий агент (Техароп®) Binder material according to the invention, wetting agent (Teharop®) 75 75 да (Техароп) yes (Teharope) 3 3 Связующий PUF-материал; смачивающий агент (Rewopal) PUF binder material; wetting agent (Rewopal) 120 120 да (Rewopal) yes (Rewopal) 4 4 Связующий PUF-материал: без смачивающего агента PUF binder material: no wetting agent 120 120 нет No 5 5 Связующий PUF-материал; без смачивающего агента PUF binder material; without wetting agent 75 75 нет No

Связующий материал согласно изобретению и связующий PUF-материал были получены, как описано выше в примере 2.The binder material according to the invention and the PUF binder material were prepared as described above in Example 2.

Из результатов можно видеть, что образцы согласно изобретению со смачивающим агентом или без него проявляют сходные свойства. Поэтому смачивающий агент не оказывает значительное действие.From the results it can be seen that the samples according to the invention with or without a wetting agent exhibit similar properties. Therefore, the wetting agent does not have a significant effect.

Образцы согласно изобретению (образцы 1 и 2) накапливают быстрее, чем все другие сравниваемые типы минеральной ваты.The samples according to the invention (samples 1 and 2) accumulate faster than all other types of mineral wool compared.

Дренирование образцами 1 и 2 (согласно изобретению) происходит быстрее, чем образцами 3 и 4, и подобно образцу 5.Drainage with samples 1 and 2 (according to the invention) occurs faster than with samples 3 and 4, and similar to sample 5.

Просачивание через образцы 1 и 2 (согласно изобретению) протекает быстрее, чем через все сравниваемые типы минеральной ваты.Percolation through samples 1 and 2 (according to the invention) occurs faster than through all comparable types of mineral wool.

Пример 4.Example 4.

Связующий материал, как применяемый в вододренажном устройстве согласно изобретению, получили следующим образом.The binder material used in the water drainage device according to the invention was prepared as follows.

3267 кг Воды загружают в реактор емкостью 6000 л и затем добавляют 287 кг водного аммиака (24,7%-ного). Затем 1531 кг лигнина UPM BioPiva 100 медленно добавляют на протяжении периода времени от 30 до 45 мин. Смесь нагревают до 40°С и выдерживают при этой температуре в течение 1 ч. После 1 ч проводят проверку наличия нерастворенного лигнина. Это делают проверкой раствора на стеклянной пластинке или прибором Хегмана. Нерастворенный лигнин виден как мелкие частицы в коричневом связующем материале. Во время стадии растворения раствор лигнина будет изменять цвет от коричневого до блестящего черного.3267 kg of water is charged into a 6000 l reactor and then 287 kg of aqueous ammonia (24.7%) is added. 1531 kg of UPM BioPiva 100 lignin is then added slowly over a period of 30 to 45 minutes. The mixture is heated to 40°C and maintained at this temperature for 1 hour. After 1 hour, the presence of undissolved lignin is checked. This is done by checking the solution on a glass plate or with a Hegman device. Undissolved lignin is visible as fine particles in the brown binder material. During the dissolution stage, the lignin solution will change color from brown to shiny black.

После полного растворения лигнина добавляют 1 литр пеногасителя (Skumd^mper 11-10 от NCA-Verodan). Температуру партии поддерживают при 40°С.After the lignin has completely dissolved, add 1 liter of defoamer (Skumd^mper 11-10 from NCA-Verodan). The batch temperature is maintained at 40°C.

Затем начинают добавление 307,5 кг 35%-ного пероксида водорода. Пероксид водорода дозируют со скоростью 200-300 л/ч. Первую половину пероксида водорода добавляют со скоростью 200 л/ч, после чего скорость дозирования увеличивают до 300 л/ч.The addition of 307.5 kg of 35% hydrogen peroxide is then started. Hydrogen peroxide is dosed at a rate of 200-300 l/h. The first half of hydrogen peroxide is added at a rate of 200 l/h, after which the dosing rate is increased to 300 l/h.

Во время добавления пероксида водорода температуру реакционной смеси регулируют нагреванием или охлаждением таким образом, что достигают конечной температуры реакции 65°С.During the addition of hydrogen peroxide, the temperature of the reaction mixture is controlled by heating or cooling so that a final reaction temperature of 65°C is reached.

После 15 мин протекания реакции при 65°С реакционную смесь охлаждают до температуры ниже 50°С. Тем самым получают смолу, имеющую СООН-значение 1,2 ммол/г твердых веществ.After 15 minutes of reaction at 65°C, the reaction mixture is cooled to a temperature below 50°C. A resin is thereby obtained having a COOH value of 1.2 mmol/g solids.

Из вышеуказанной AOL-смолы связующий материал был образован добавлением 270 кг полиэтиленгликоля 200 и 433 кг 31%-ного раствора Primid XL-552 в воде.From the above AOL resin, a binder material was formed by adding 270 kg of polyethylene glycol 200 and 433 kg of a 31% solution of Primid XL-552 in water.

Анализ конечного связующего материала показал следующие данные:Analysis of the final binder material showed the following data:

содержание твердых веществ 18,9%;solids content 18.9%;

значение рН: 9,7;pH value: 9.7;

вязкость 25,5 мПа-с;viscosity 25.5 mPa-s;

плотность 1,066 кг/л.density 1.066 kg/l.

Примеры окисления лигнина.Examples of lignin oxidation.

Примеры I.Examples I.

Пример IA. Окисление лигнина в водном растворе аммиака пероксидом водорода.Example IA. Oxidation of lignin in an aqueous ammonia solution with hydrogen peroxide.

Количества ингредиентов, использованных согласно примеру IA, приведены в табл. IA1.1 и IA1.2.The amounts of ingredients used according to example IA are given in table. IA1.1 and IA1.2.

Хотя крафт-лигнин растворим в воде при относительно высоком значении рН, известно, что при определенном процентном по весу содержании вязкость раствора будет резко возрастать. Как правило,Although kraft lignin is soluble in water at a relatively high pH, it is known that at a certain percentage by weight the viscosity of the solution will increase sharply. Usually,

- 31 045582 представляется, что причиной возрастания вязкости является сочетание образования прочных водородных связей и взаимодействия π-электронов многочисленных ароматических циклов, присутствующих в лигнине. Для крафт-лигнина резкое возрастание вязкости наблюдалось при содержании около- 31 045582 it appears that the reason for the increase in viscosity is a combination of the formation of strong hydrogen bonds and the interaction of π electrons of the numerous aromatic rings present in lignin. For kraft lignin, a sharp increase in viscosity was observed at a content of about

21-22 вес.% в воде и в представленном примере использовали 19 вес.% крафт-лигнина.21-22 wt.% in water and in the presented example 19 wt.% kraft lignin was used.

Водный раствор аммиака был использован как основание в стадии корректирования величины рН. Количество было фиксированным при 4 вес.% в расчете на общий вес реакционной смеси. Значение рН после стадии корректирования величины рН и в начале окисления составляло 10,7.An aqueous solution of ammonia was used as a base in the pH adjustment step. The amount was fixed at 4 wt.% based on the total weight of the reaction mixture. The pH value after the pH adjustment step and at the beginning of oxidation was 10.7.

Табл. IA2 показывает результаты элементного анализа на CHNS до и после окисления крафтлигнина. Перед анализом образцы были подвергнуты тепловой обработке при 160°С для удаления адсорбированного аммиака. Анализ показал, что определенное количество азота становилось частью структуры окисленного лигнина во время процесса окисления.Table IA2 shows elemental analysis results for CHNS before and after kraft lignin oxidation. Before analysis, the samples were heat treated at 160°C to remove adsorbed ammonia. Analysis showed that a certain amount of nitrogen became part of the oxidized lignin structure during the oxidation process.

Во время тестирования в группах экспериментов было определено, что для окисления является благоприятным добавление всего количества пероксида водорода на протяжении короткого интервала времени в отличие от добавления пероксида водорода малыми порциями в течение длительного периода времени. В настоящем примере использовали 2,0 вес.% Н2О2 в расчете на общий вес реакционной смеси.During testing in batches of experiments, it was determined that oxidation was favored by adding the entire amount of hydrogen peroxide over a short period of time, as opposed to adding hydrogen peroxide in small portions over a long period of time. In the present example, 2.0 wt.% H 2 O 2 was used based on the total weight of the reaction mixture.

Окисление представляет собой экзотермическую реакцию, и при добавлении пероксида отмечено повышение температуры. В этом примере температуру поддерживали при 60°С в течение трехчасовой реакции.Oxidation is an exothermic reaction and an increase in temperature was noted when peroxide was added. In this example, the temperature was maintained at 60°C for a three hour reaction.

После окисления увеличилось количество функциональных групп лигнина на грамм образца по определению методом 31Р ЯМР и титрования в водной среде. Приготовление образца для снятия 31Р ЯМРспектра было выполнено с использованием 2-хлор-4,4,5,5-тетраметил-1,2,3-диоксафосфолана (TMDP) в качестве реагента фосфитилирования и холестерин в качестве внутреннего стандарта. Были сняты ЯМРспектры крафт-лигнина до и после окисления, и результаты обобщены в табл. IA3.After oxidation, the number of lignin functional groups per gram of sample increased, as determined by 31 P NMR and titration in an aqueous medium. Sample preparation for the 31 P NMR spectrum was performed using 2-chloro-4,4,5,5-tetramethyl-1,2,3-dioxaphospholane (TMDP) as the phosphitylation reagent and cholesterol as the internal standard. NMR spectra of kraft lignin were recorded before and after oxidation, and the results are summarized in Table. IA3.

Изменение содержания СООН-групп было определено титрованием в водной среде и с использованием следующей формулы:The change in the content of COOH groups was determined by titration in an aqueous medium and using the following formula:

|„ _ (г25,мл Ги|МЛ) - мл — Р1£>,мл) * Скислота. моль/л ^(СООН, ммол/г ) ~ '%,г где V2s и V1s представляют предварительно установленные конечные объемы образца; тогда как|„ _ (g 2 5, ml - Gi |ML ) - ml - P1 £>, ml) * Acid. mol/l ^(COOH, mmol/g) - ~ '%,g where V 2s and V 1s represent predetermined final volumes of the sample; whereas

V2b и V1b представляют объем для контрольного опыта;V 2b and V 1b represent the volume for the control experiment;

Скислота представляет 0,1 М раствор HCl в этом случае; и ms представляет вес образца.The acid is a 0.1 M HCl solution in this case; and m s represents the weight of the sample.

Значения, полученные титрованием в водной среде до и после окисления, показаны в табл. IA4.The values obtained by titration in an aqueous medium before and after oxidation are shown in table. IA4.

Средняя СООН-функциональность может быть также количественно определена числом омыления, которое представляет количество мг КОН, необходимое для омыления 1 г лигнина. Такой способ можно найти в инструкции Американского общества нефтехимиков AOCS Official Method Cd 3-25.Average COOH functionality can also be quantified by the saponification number, which represents the number of mg of KOH required to saponify 1 g of lignin. This method can be found in the instructions of the American Petrochemical Society AOCS Official Method Cd 3-25.

Среднюю молекулярную массу также определяли до и после окисления с использованием колонки для гель-проникающей хроматографии PSS PolarSil с системой диметилсульфоксид/вода в качестве элюента (9:1 (объем/объем), с 0,05 М LiBr) и УФ-детектором при 280 нм. Комбинация концентрации СООН-групп и средней молекулярной массы также позволяла рассчитать среднее содержание карбоксильных кислотных групп на макромолекулу лигнина, и эти результаты показаны в табл. IA5.Average molecular weight was also determined before and after oxidation using a PSS PolarSil gel permeation chromatography column with dimethyl sulfoxide/water as eluent (9:1 (v/v), with 0.05 M LiBr) and a UV detector at 280 nm. The combination of the concentration of COOH groups and the average molecular weight also made it possible to calculate the average content of carboxylic acid groups per lignin macromolecule, and these results are shown in Table. IA5.

Пример IB. Масштабирование окисления лигнина в аммиаке пероксидом водорода до полузаводского масштаба.Example IB. Scaling up lignin oxidation in ammonia with hydrogen peroxide to semi-plant scale.

Окисление лигнина пероксидом водорода представляет собой экзотермический процесс, и значительное повышение температуры было отмечено при добавлении пероксида даже в лабораторном масштабе. Это естественно составляет проблему при масштабировании химических процессов, поскольку количество выделяемого тепла соотносится с размерами в третьей степени (по объему), тогда как охлаждение обычно возрастает с размерами только в квадратной степени (по площади). В дополнение вследствие высокой вязкости липких промежуточных продуктов технологическое оборудование должно быть тщательно выбрано или спроектировано. Таким образом, масштабирование было тщательно разработано и выполнено в несколько этапов.Oxidation of lignin by hydrogen peroxide is an exothermic process, and significant temperature increases have been noted with the addition of peroxide even on a laboratory scale. This naturally poses a problem when scaling chemical processes, since the amount of heat generated scales with size to the third power (by volume), whereas cooling typically increases with size only to the square power (by area). In addition, due to the high viscosity of sticky intermediates, processing equipment must be carefully selected or designed. Thus, the scaling was carefully designed and carried out in several stages.

Первый этап масштабирования был выполнен от 1 л (лабораторный масштаб) до 9 л, с использованием профессионального смесителя из нержавеющей стали с очень эффективным механическим перемешиванием. Масштабирование привело только к слегка более высокой конечной температуре, нежели полученная в лабораторном масштабе, что было отнесено на счет эффективного воздушного охлаждения реактора и медленного добавления пероксида водорода.The first scaling step was carried out from 1 L (lab scale) to 9 L, using a professional stainless steel mixer with very efficient mechanical stirring. Scale-up resulted in only a slightly higher final temperature than that obtained at laboratory scale, which was attributed to efficient air cooling of the reactor and slow addition of hydrogen peroxide.

Следующий этап масштабирования был проведен в закрытом реакторе емкостью 200 л с эффективной водяной рубашкой и эффективной пропеллерной мешалкой. Масштаб в это время составлял 180 л, и пероксид водорода добавляли в две стадии с приблизительно 30-минутным интервалом. Это масштабирование оказалось относительно удачным, хотя довольно существенное пенообразование составляло определенную проблему вследствие высокой степени заполнения реактора. Для регулирования вспенивания на пену набрызгивали небольшое количество пеногасителя пищевого сорта. Наиболее важным былоThe next scale-up step was carried out in a closed 200 L reactor with an efficient water jacket and an efficient propeller stirrer. The scale at this time was 180 L and hydrogen peroxide was added in two stages at approximately 30 minute intervals. This scale-up proved to be relatively successful, although quite significant foaming was a problem due to the high reactor filling ratio. To control foaming, a small amount of food grade defoamer was sprayed onto the foam. The most important thing was

- 32 045582 достижение регулируемой температуры, и с использованием внешнего водяного охлаждения были получены конечные температуры ниже 70°С.- 32 045582 achieving controlled temperatures, and using external water cooling, final temperatures below 70°C were achieved.

Реакции в полупромышленном масштабе были проведены в реакторе емкостью 800 л с рубашкой водяного охлаждения и при перемешивании с использованием пропеллерной мешалки с двойными лопатками. 158 кг Лигнина (UPM LignoBoost TM BioPiva 100) с содержанием сухого вещества 67 вес.% были измельчены для разрушения комков и суспендированы в 224 кг воды и перемешаны с образованием однородной суспензии. При непрерывном перемешивании в реактор закачали 103 кг 25%-ного раствора аммиака в воде и перемешивали в течение дополнительных 2 ч с образованием темного вязкого раствора лигнина.The pilot-scale reactions were carried out in an 800 L reactor with a water-cooled jacket and stirred using a double-bladed propeller mixer. 158 kg of Lignin (UPM LignoBoost TM BioPiva 100) with a dry matter content of 67 wt.% was crushed to break up lumps and suspended in 224 kg of water and mixed to form a homogeneous suspension. With continuous stirring, 103 kg of a 25% ammonia solution in water was pumped into the reactor and stirred for an additional 2 hours to form a dark, viscous lignin solution.

К перемешиваемому раствору лигнина в течение 15 мин добавляли 140 кг 7,5 вес.% при температуре 20-25°С пероксида водорода. Температуру и уровень пены тщательно контролировали во время и после добавления пероксида водорода и в охлаждающую рубашку подавали охлаждающую воду, чтобы поддерживать приемлемый уровень пены и повышение температуры менее 4°С/мин, а также конечной температуры ниже 70°С. После того как повышение температуры прекратилось, охлаждение отключили, и смесь продуктов перемешивали еще в течение дополнительных 2 ч перед переносом в транспортный контейнер.140 kg of 7.5 wt.% hydrogen peroxide at a temperature of 20-25°C was added to the stirred lignin solution over 15 minutes. The temperature and foam level were carefully controlled during and after the addition of hydrogen peroxide, and cooling water was supplied to the cooling jacket to maintain acceptable foam levels and a temperature rise of less than 4°C/min and a final temperature below 70°C. Once the temperature had stopped rising, refrigeration was turned off and the product mixture was stirred for an additional 2 hours before transferring to the shipping container.

На основе опытов с масштабированием можно было бы сделать вывод, что, даже если реакции являются экзотермическими, большая часть теплоты реакции фактически сбалансирована теплоемкостью воды, нагреваемой от комнатной температуры до около 60°С, и только последняя часть должна быть отведена охлаждением. Следует отметить, что благодаря этому и ввиду короткого времени реакции этот способ был бы идеальным для масштабирования и способа интенсификации с использованием реакторов непрерывного действия, таких как магистральные смесители, трубчатые реакторы или реакторы CSTRтипа (непрерывного действия с одновременным поступлением реагентов и выведением продуктов). Это обеспечивало бы хороший контроль температуры и более четко определенный реакционный процесс.Based on scale-up experiments, one could conclude that even if the reactions are exothermic, most of the heat of reaction is actually balanced by the heat capacity of the water being heated from room temperature to about 60°C, and only the latter part must be removed by cooling. It should be noted that due to this and due to the short reaction time, this method would be ideal for scale-up and intensification using continuous reactors such as inline mixers, tube reactors or CSTR reactors. This would provide good temperature control and a more well-defined reaction process.

Испытания масштабированных партий показали, что полученный окисленный лигнин имел свойства в соответствии с партиями, образованными в лаборатории.Tests on scaled batches showed that the resulting oxidized lignin had properties consistent with those produced in the laboratory.

Таблица IA1.1Table IA1.1

Количества материалов, использованных в форме их поставкиQuantities of materials used in the form of their delivery

Материал Material Вес.% Weight.% Крафт-лигнин UPM BioPiva 100 Kraft lignin UPM BioPiva 100 28 28 Н2О2, 30%-ный по весу раствор в воде H2O2, 30% by weight solution in water 6,6 6.6 NH3, 25%-ный по весу водный раствор NH3, 25% by weight aqueous solution 16 16 Вода Water 49,4 49.4

Таблица IA1.2Table IA1.2

Количества использованного активного материалаAmounts of active material used

Материал Material Вес.% Weight.% Крафт-лигнин Kraft lignin 19 19 Н2О2 H 2 O 2 2 2 NH3 NH 3 4 4 Вода Water 75 75

Таблица IA2Table IA2

Элементный анализ крафт-лигнина до и после окисленияElemental analysis of kraft lignin before and after oxidation

Образец Sample N (вес.%) N (wt.%) С (вес.%) C (wt.%) Н (вес.%) N (wt.%) S (вес.%) S (wt.%) Крафт-лигнин Kraft lignin 0,1 0.1 64,9 64.9 5,8 5.8 1,7 1.7 Аммонийный окисленный крафтлигнин Ammonium oxidized kraft lignin 1,6 1.6 65,5 65.5 5,7 5.7 1,6 1.6

- 33 045582- 33 045582

Таблица IA3Table IA3

Распределение функциональных групп в крафт-лигнине до и после окисления, полученное 31Р ЯМР-методомDistribution of functional groups in kraft lignin before and after oxidation, obtained by 31 P NMR method

Концентрация (ммол/г) Concentration (mmol/g) Образец Sample Алифатические ОН Aliphatic OH Фенольные ОН Phenolic OH Кислотные ОН Acidic OH Крафт-лигнин Kraft lignin 1,60 1.60 3,20 3.20 0,46 0.46 Аммонийный окисленный крафт-лигнин Ammonium Oxidized Kraft Lignin 2,11 2.11 3,60 3.60 0,80 0.80

Таблица IA4Table IA4

Содержание СООН-групп в ммол/г по определению титрованием в водной средеContent of COOH groups in mmol/g as determined by titration in an aqueous medium

Образец Sample СООН-группы (ммол/г) COOH groups (mmol/g) Крафт-лигнин Kraft lignin 0,5 0.5 Аммонийный окисленный крафт-лигнин Ammonium Oxidized Kraft Lignin 0,9 0.9

Таблица IA5 Среднечисленная (Mn) и средневзвешенная (Mw) молекулярные массы, как определенные гель-проникающей хроматографией, выраженные в г/моль, вместе со средним содержанием карбоксильных кислотных групп на макромолекулу лигнина до и после окисленияTable IA5 Number average (Mn) and weight average (Mw) molecular weights, as determined by gel permeation chromatography, expressed in g/mol, together with the average content of carboxylic acid groups per lignin macromolecule before and after oxidation

Образец Sample Мп, г/моль MP, g/mol Mw, г/моль Mw, g/mol Средняя СООНфункциональность Average COOH functionality Крафт-лигнин Kraft lignin 1968 1968 21105 21105 0,9 0.9 Аммонийный окисленный крафтлигнин Ammonium oxidized kraft lignin 2503 2503 34503 34503 2,0 2.0

Примеры II.Examples II.

В нижеследующих примерах были получены некоторые окисленные лигнины.In the following examples, some oxidized lignins were prepared.

Были определены следующие свойства окисленных лигнинов.The following properties of oxidized lignins were determined.

Содержание твердых компонентов.Content of solid components.

Содержание каждого из компонентов в данном растворе окисленного лигнина приведено в расчете на безводную массу компонентов или как указано ниже.The content of each component in a given solution of oxidized lignin is given based on the anhydrous mass of the components or as indicated below.

Крафт-лигнин был поставлен фирмой UPM как продукт BioPiva100™ в виде сухого порошка. 25%-ный Раствор NH4OH был приобретен у фирмы Sigma-Aldrich и использован в форме поставки. Н2О2, 30%-ный Раствор (CAS № 7722-84-1) был приобретен у фирмы Sigma-Aldrich и использован в форме поставки или с разбавлением водой. PEG 200 был приобретен у фирмы Sigma-Aldrich, считался безводным для простоты и был использован, как есть. PVA (Mw 89000-98000, Mw 85000-124000, Mw 130000, Mw 146000-186000) (CAS № 9002-89-5) были приобретены у фирмы Sigma-Aldrich, считались безводными для простоты и были использованы, как есть. Мочевина (CAS № 57-13-6) была приобретена у фирмы Sigma-Aldrich и использована в форме поставки или разбавлена водой. Глицерин (CAS № 56-81-5) был приобретен у фирмы Sigma-Aldrich, считался безводным для простоты и был использован, как есть.Kraft lignin was supplied by UPM as BioPiva100™ in dry powder form. 25% NH 4 OH Solution was purchased from Sigma-Aldrich and used as supplied. H2O2, 30% Solution (CAS No. 7722-84-1) was purchased from Sigma-Aldrich and used as supplied or diluted with water. PEG 200 was purchased from Sigma-Aldrich, considered anhydrous for simplicity, and used as is. PVA (Mw 89000-98000, Mw 85000-124000, Mw 130000, Mw 146000-186000) (CAS No. 9002-89-5) were purchased from Sigma-Aldrich, considered anhydrous for simplicity and used as is. Urea (CAS No. 57-13-6) was purchased from Sigma-Aldrich and used as supplied or diluted with water. Glycerol (CAS No. 56-81-5) was purchased from Sigma-Aldrich, considered anhydrous for simplicity, and used as is.

Твердые компоненты окисленного лигнина.Solid components of oxidized lignin.

Содержание окисленного лигнина после нагревания до 200°С в течение 1 ч обозначено как сухой твердый материал и указано как процентное содержание оставшегося веса после нагревания.The oxidized lignin content after heating to 200°C for 1 hour is designated as dry solid material and is reported as the percentage of the remaining weight after heating.

Дискообразные образцы каменной ваты (диаметр: 5 см; высота 1 см) были вырезаны из каменной ваты и подвергнуты предварительному нагреванию при 580°С в течение по меньшей мере 30 мин для удаления всех органических компонентов. Твердые вещества связующей смеси были измерены распределением образца связующей смеси (приблизительно 2 г) на термически обработанном диске каменной ваты в контейнере из оловянной фольги. Вес контейнера из оловянной фольги, содержащего диск каменной ваты, определили до и сразу после добавления связующей смеси. Изготовили два таких содержащих связующую смесь диска каменной ваты в контейнерах из оловянной фольги, и затем нагревали их при 200°С в течение 1 ч. После охлаждения и выдерживания при комнатной температуре в течение 10 мин образцы взвесили и содержание твердых материалов рассчитали как среднее значение из двух результатов.Disc-shaped rock wool samples (diameter: 5 cm; height 1 cm) were cut from the rock wool and preheated at 580°C for at least 30 min to remove all organic components. Binder mixture solids were measured by spreading a sample of the binder mixture (approximately 2 g) onto a heat-treated rock wool disk in a tin foil container. The weight of a tin foil container containing a disc of rock wool was determined before and immediately after the addition of the binder mixture. Two such binder-containing rock wool discs were prepared in tin foil containers and then heated at 200°C for 1 hour. After cooling and standing at room temperature for 10 minutes, the samples were weighed and the solid content was calculated as the average of two results.

Содержание СООН-групп.Content of COOH groups.

Изменение содержания СООН-групп также определили титрованием в водной среде и с использованием следующей формулы:The change in the content of COOH groups was also determined by titration in an aqueous medium and using the following formula:

„ _ (^25, МЛ (^2Ь,МЛ ^1Ь,Мл) * ^кислота, моль/л L(COOH, ММОЛ/Г ) ~ ~„ _ (^25, ML (^2b,ML ^1b,Ml) * ^acid, mol/l L (COOH, mmol/g) ~ ~

- 34 045582 где V2s и V1s представляют предварительно установленные конечные объемы образца; тогда как- 34 045582 where V 2s and V 1s represent predetermined final volumes of the sample; whereas

V2b и V1b представляют объем для контрольного опыта;V 2b and V 1b represent the volume for the control experiment;

Скислота представляет 0,1 М раствор HCl в этом случае, и ms представляет вес образца.C acid represents 0.1 M HCl solution in this case, and ms represents the weight of the sample.

Способ получения окисленного лигнина.Method for producing oxidized lignin.

1) Воду и лигнин смешали в 3-горлой стеклянной круглодонной колбе в водяной бане при комнатной температуре (20-25°С) во время перемешивания, соединенной с холодильником и устройством регистрации температуры. Перемешивание проводили в течение 1 ч.1) Water and lignin were mixed in a 3-neck glass round-bottom flask in a water bath at room temperature (20-25°C) while stirring, connected to a refrigerator and a temperature recording device. Stirring was carried out for 1 hour.

2) Добавили аммиак 1 порцией при перемешивании.2) Add ammonia in 1 portion while stirring.

3) Повышали температуру до 35°С нагреванием, если слегка экзотермическая реакция с аммиаком не обеспечивала повышения температуры.3) Raise the temperature to 35°C by heating if the slightly exothermic reaction with ammonia did not provide an increase in temperature.

4) Измеряли значение рН.4) The pH value was measured.

5) Добавили пластификатор PEG200 и перемешивали в течение 10 мин.5) Add plasticizer PEG200 and mix for 10 minutes.

6) После того как лигнин полностью растворился после приблизительно 1 ч, медленно одной порцией добавили 30%-ный Н2О2.6) After the lignin had completely dissolved after approximately 1 hour, 30% H 2 O 2 was added slowly in one portion.

7) Экзотермическая реакция при добавлении Н2О2 повысила температуру в стеклянной круглодонной колбе; если температура реакционной смеси была ниже 60°С, температуру повышали до 60°С и образец выдерживали при 60°С в течение 1 ч.7) The exothermic reaction by adding H 2 O 2 increased the temperature in the glass round bottom flask; if the temperature of the reaction mixture was below 60°C, the temperature was increased to 60°C and the sample was kept at 60°C for 1 hour.

8) Затем круглодонную колбу извлекли из водяной бани и оставили остывать до комнатной температуры.8) The round bottom flask was then removed from the water bath and allowed to cool to room temperature.

9) Отобрали образцы для определения содержания сухого твердого материала, СООН, вязкости, плотности и рН.9) Samples were taken to determine dry solids content, COOH, viscosity, density and pH.

Композиции окисленного лигнина.Compositions of oxidized lignin.

Далее приведены кодовые номера примера окисленного лигнина, соответствующие кодовым номерам, использованным в табл. II.The following are code numbers for an example of oxidized lignin, corresponding to the code numbers used in the table. II.

Пример IIA.Example IIA.

71,0 г Лигнина UPM Biopiva 100 растворили в 149,0 г воды при 20°С, и добавили 13,3 г 25%-ного NH4OH, и перемешивали в течение 1 ч на магнитной мешалке, после чего медленно добавили 16,8 г 30%-ого Н2О2 при перемешивании. Температуру повысили до 60°С в водяной бане. После 1 ч окисления водяную баню охладили и тем самым остановили реакцию. Полученный материал анализировали на СООН, содержание сухого твердого материала, рН, вязкость и плотность.71.0 g of UPM Biopiva 100 Lignin was dissolved in 149.0 g of water at 20°C, and 13.3 g of 25% NH4OH was added, and stirred for 1 hour on a magnetic stirrer, after which 16.8 g were slowly added 30% H 2 O 2 with stirring. The temperature was increased to 60°C in a water bath. After 1 hour of oxidation, the water bath was cooled and thereby stopped the reaction. The resulting material was analyzed for COOH, dry solids content, pH, viscosity and density.

Пример IIE.Example IIE.

71,0 г лигнина UPM Biopiva 100 растворили в 88,8 г воды при 20°С, и добавили 13,3 г 25%-ного NH4OH, и перемешивали в течение 1 ч на магнитной мешалке. Добавили PEG 200, 22,8 г и перемешивали в течение 10 мин, после чего медленно добавили 16,7 г 30%-ого Н2О2 при перемешивании. Температуру повысили до 60°С в водяной бане. После 1 ч окисления водяную баню охладили и тем самым остановили реакцию. Полученный материал анализировали на СООН, содержание сухого твердого материала, рН, вязкость и плотность.71.0 g of UPM Biopiva 100 lignin was dissolved in 88.8 g of water at 20°C, and 13.3 g of 25% NH4OH was added and stirred for 1 hour on a magnetic stirrer. PEG 200, 22.8 g was added and stirred for 10 min, after which 16.7 g of 30% H2O2 was slowly added with stirring. The temperature was increased to 60°C in a water bath. After 1 hour of oxidation, the water bath was cooled and thereby stopped the reaction. The resulting material was analyzed for COOH, dry solids content, pH, viscosity and density.

Пример IIC.Example IIC.

71,0 г Лигнина UPM Biopiva 100 растворили в 57,1 г воды при 20°С, и добавили 13,3 г 25%-ного NH4OH, и перемешивали в течение 1 ч с использованием механической мешалки, после чего медленно добавили 16,6 г 30%-ого Н2О2 при перемешивании. Температуру повысили до 60°С в водяной бане. После 1 ч окисления водяную баню охладили и тем самым остановили реакцию. Полученный материал анализировали на СООН, содержание сухого твердого материала, рН, вязкость и плотность.71.0 g of UPM Biopiva 100 Lignin was dissolved in 57.1 g of water at 20°C and 13.3 g of 25% NH 4 OH was added and stirred for 1 hour using a mechanical stirrer, after which 16 .6 g of 30% H2O2 with stirring. The temperature was increased to 60°C in a water bath. After 1 hour of oxidation, the water bath was cooled and thereby stopped the reaction. The resulting material was analyzed for COOH, dry solids content, pH, viscosity and density.

Пример IIF.Example IIF.

71,0 г Лигнина UPM Biopiva 100 растворили в 57,1 г воды при 20°С, и добавили 13,3 г 25%-ного NH4OH, и перемешивали в течение 1 ч с использованием механической мешалки. Добавили PEG 200, 19,0 г, и перемешивали в течение 10 мин, после чего медленно добавили 16,6 г 30%-ого Н2О2 при перемешивании. Температуру повысили до 60°С в водяной бане. После 1 ч окисления водяную баню охладили и тем самым остановили реакцию. Полученный материал анализировали на СООН, содержание сухого твердого материала, рН, вязкость и плотность.71.0 g of UPM Biopiva 100 Lignin was dissolved in 57.1 g of water at 20° C. and 13.3 g of 25% NH 4 OH was added and stirred for 1 hour using a mechanical stirrer. PEG 200, 19.0 g was added and stirred for 10 minutes, after which 16.6 g of 30% H 2 O 2 was slowly added with stirring. The temperature was increased to 60°C in a water bath. After 1 hour of oxidation, the water bath was cooled and thereby stopped the reaction. The resulting material was analyzed for COOH, dry solids content, pH, viscosity and density.

- 35 045582- 35 045582

Таблица ПАPA table

Пример Example Пример ПА PA example Пример ПВ Example PV Пример ПС PS example Пример IID Example IID Пример ПЕ Example PE Пример IIF Example IIF Пример IIG Example IIG Пример ПН Example PN Пример III Example III Пример Ш Example Ш Пример ПК PC example Пример IIL IIL Example Пример ИМ IM example Пример ΠΝ Example ΠΝ Пример ПО Sample software Пример ПР PR example Пример IIQ Example IIQ Пример IIR Example IIR Пример IIS IIS Example Материалы, вес в граммах: Materials, weight in grams: Лигнин Lignin о O о O о O о O о O о O о O о O о O о O о O о O о O о O о O о O о O 112,3 112.3 149,5 149.5 Вода Water 149,0 149.0 88,8 88.8 Ч H 88,8 88.8 Ч H 88,8 88.8 ι/ч ι/h Ч H 00 00 ι/ч ι/h 88,8 88.8 Ч H о O NH4OH (25 вес.%, раствор в воде) NH4OH (25 wt.%, solution in water) £ £ 2 2 £ £ ч h £ £ ч h Ч H Ч H 2 2 ч h Ч H 2 2 ч h ч h 22 22 ч h ч h η η ci ci Н2О2 (30 вес.%, раствор в воде) H2O2 (30 wt.%, solution in water) о O <4 <4 о O ч h Ч H о O ю 45 Yu 45 ч h 45 45 45 О 45 O ч h о O О 45 O 45 ч h СЦ SC £ £ PEG200 PEG200 о. O. о. O. о. O. о. O. 22,8 22.8 о O ? ? о. O. СО CO с With О ABOUT о O О ABOUT о. O. о. O. о. O. о. O. PVA PVA О ABOUT О ABOUT О ABOUT О ABOUT о O О ABOUT о O ЧП Emergency о O £ £ О ABOUT о O о O О ABOUT о O о O О ABOUT О ABOUT О ABOUT Мочевина (25 вес.%, раствор в воде) Urea (25 wt.%, solution in water) о O О ABOUT О ABOUT о O о O О ABOUT о O О ABOUT О ABOUT о O Ч H ОС OS о O О ABOUT О ABOUT О ABOUT о O О ABOUT О ABOUT Глицерин Glycerol о O О ABOUT о O о O о O о O о O о O о O о O о O о O о O О ABOUT 21,0 21.0 o' o' о O о O о O Сорбит Sorbitol о O о O о O о O о O о O о O о O о O о O о O о O о O о O о O о O о O 21,0 21.0 30,0 30.0 Сухой твердый материал в %, 200°С, 1 час Dry solids %, 200°C, 1 hour X X сч sch о O o' o' о O сэ se о O 00 00 34,4 34.4 46,3 46.3 ci ci о O 40,2 40.2 ci ci ri ri o' o' ri ri о O оо oo pH pH о O о O о O о O о? O? σ? σ? О ABOUT О ABOUT σ? σ? σΓ σΓ о O о O о O о O о O о O Вязкость, 20°С, сП Viscosity, 20°С, cP o' o' 25000 25000 выше 100000 above 100000 выше 100000 above 100000 15000 15000 25000 25000 50000 50000 15000 15000 25000 25000 50000 50000 15000 15000 25000 25000 50000 50000 о о о ooo 25000 25000 50000 50000 15000 15000 25000 25000 50000 50000 Внешний вид Appearance * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * СООН, ммол/г COOH, mmol/g ч h оу OU 00 00 o' o' ч h 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 Начальный лигнин, конц. Весовая доля водного раствора Initial lignin, conc. Weight fraction of aqueous solution 0,32 0.32 0,44 0.44 0,55 0.55 0,80 0.80 0,44 0.44 0,55 0.55 0,80 0.80 0,44 0.44 o' o' 0,80 0.80 0,44 0.44 ^П o' ^P o' 0,80 0.80 о O 0,55 0.55 0,80 0.80 0,44 0.44 0,55 0.55 о 00 о o 00 o

* Неоднородный черный густой раствор.* Heterogeneous black thick solution.

** Черный раствор.** Black solution.

*** Однородный черный густой раствор.*** Homogeneous black thick solution.

Пример III.Example III.

Смешали 8,5 л горячей воды (50°С) и 1,9 л NH4OH (24,7%-ного), после чего медленно добавили 9,0 кг лигнина (UPM biopiva 100) в течение 10 мин при интенсивном перемешивании (660 об/мин, 44 Гц).Mix 8.5 liters of hot water (50°C) and 1.9 liters of NH 4 OH (24.7%) and then slowly add 9.0 kg of lignin (UPM biopiva 100) over 10 minutes with vigorous stirring (660 rpm, 44 Hz).

Температура повысилась вследствие высоких сдвиговых нагрузок. Через 30 мин добавили 4 л горячей воды и материал перемешивали в течение дополнительных 15 мин перед добавлением оставшейся части горячей воды (5 л). Отобрали образцы для анализа нерастворенного лигнина с использованием шкалы Хегмана и измерений величины pH.The temperature increased due to high shear loads. After 30 minutes, 4 L of hot water was added and the material was stirred for an additional 15 minutes before adding the remainder of the hot water (5 L). Samples were taken for analysis of undissolved lignin using the Hegman scale and pH measurements.

Эту предварительную смесь затем перенесли в роторно-статорное устройство и устройство для проведения реакции, где было выполнено окисление с использованием Н2О2 (17,5 об.%). Устройство дляThis pre-mixture was then transferred to the rotor-stator and reaction apparatus where oxidation was performed using H 2 O 2 (17.5 vol.%). Device for

-36045582 проведения реакции, использованное в этом случае, имеет, по меньшей мере частично, реакционную трубу и реакционный резервуар. Дозирование предварительной смеси составляло 150 л/ч, и Н2О2 дозировали с расходом 18 л/ч.-36045582 reaction apparatus used in this case has, at least in part, a reaction tube and a reaction vessel. The premix dosage was 150 l/h and H2O2 was dosed at 18 l/h.

В данном случае использовали роторно-статорное устройство Cavitron CD1000 для проведения стадии смешения/окисления. Роторно-статорное устройство действовало со скоростью 250 Гц (с окружной скоростью 55 м/с) с противодавлением 2 бар (0,2 МПа). Время выдерживания в реакционной трубе составляло 3,2 мин и в реакционном резервуаре - 2 ч.In this case, a Cavitron CD1000 rotor-stator device was used to carry out the mixing/oxidation step. The rotor-stator device operated at a speed of 250 Hz (with a peripheral speed of 55 m/s) with a back pressure of 2 bar (0.2 MPa). The holding time in the reaction tube was 3.2 minutes and in the reaction tank - 2 hours.

Температура предварительной смеси составляла 62°С и в стадии окисления температура повысилась до 70°С.The premix temperature was 62°C and during the oxidation stage the temperature increased to 70°C.

Конечный продукт анализировали на содержание СООН-групп, сухого твердого материала, рН, вязкость и остаточное количество Н2О2.The final product was analyzed for COOH groups, dry solids, pH, viscosity and residual H2O2.

Таблица IIITable III

Пример Example Сухой твердый материал, 200°С, 1 час, % Dry solid material, 200°C, 1 hour, % СООН, ммол/г твердых веществ COOH, mmol/g solids substances pH pH Вязкость Viscosity III III 22,3 22.3 1,13 1.13 9,6 9.6 средняя average

Пример IV.Example IV.

Смешали 484 л горячей воды (70°С) и 47,0 л NH4OH (24,7%-ного) и после этого медленно добавляли 224,0 кг лигнина (UPM biopiva 100) в течение 15 мин при интенсивном перемешивании. Отобрали образцы для анализов нерастворенного лигнина с использованием шкалы Хегмана и измерений величины рН.484 L of hot water (70°C) and 47.0 L of NH 4 OH (24.7%) were mixed and then 224.0 kg of lignin (UPM biopiva 100) was slowly added over 15 minutes with vigorous stirring. Samples were collected for undissolved lignin analyzes using the Hegman scale and pH measurements.

Эту предварительную смесь затем перенесли в статический смеситель и смеситель/теплообменник, где проводили окисление с использованием Н2О2 (35 об.%). Дозирование предварительной смеси составляло 600 л/ч, и Н2О2 дозировали с расходом 17,2 л/ч. Время выдерживания в смесителе/теплообменнике составляло 20 мин.This pre-mixture was then transferred to a static mixer and mixer/heat exchanger where oxidation was carried out using H 2 O 2 (35 vol.%). The dosage of the premix was 600 l/h, and H 2 O 2 was dosed at a flow rate of 17.2 l/h. The residence time in the mixer/heat exchanger was 20 minutes.

Температура смеси во время стадии окисления повышалась до 95 °С.The temperature of the mixture during the oxidation stage increased to 95 °C.

Конечный продукт анализировали на содержание СООН-групп, сухого твердого материала, рН, вязкость и остаточное количество Н2О2.The final product was analyzed for COOH groups, dry solids, pH, viscosity and residual H 2 O 2 .

Связующий материал был получен на основе этого AOL: 49,3 г AOL (19,0% твердых веществ), 0,8 г Primid XL552 (100% твердых веществ) и 2,4 г PEG200 (100% твердых веществ) смешали с 0,8 г воды для получения 19% твердых веществ; и затем использовали для испытания механических свойств в стержневых испытаниях.A binder material was prepared from this AOL: 49.3 g AOL (19.0% solids), 0.8 g Primid XL552 (100% solids) and 2.4 g PEG200 (100% solids) mixed with 0 .8 g water to obtain 19% solids; and then used to test the mechanical properties in rod tests.

Стержневые испытания.Rod tests.

Механическую прочность связующих материалов тестировали в стержневом испытании. Для каждого связующего материала изготовили 16 стержней из смеси связующего материала и порциями каменной ваты из процесса прядения каменной ваты.The mechanical strength of the binder materials was tested in a rod test. For each binder material, 16 rods were prepared from a mixture of binder material and batches of rock wool from the rock wool spinning process.

Образец этого связующего раствора, имеющего 15% сухого твердого материала (16,0 г), тщательно смешали с порциями (80,0 г). Затем полученной смесью заполнили четыре желобка в форме из термостойкого силикона для получения маленьких стержней (4x5 желобков на форму; верхний размер желобка: длина=5,6 см, ширина=2,5 см; нижний размер желобка: длина=5,3 см, ширина=2,2 см; высота желобка=1,1 см). Затем смеси, помещенные в желобки, спрессовали плоским металлическим стержнем подходящего размера для формирования ровных поверхностей стержней. Этим путем изготовили 16 стержней из каждого связующего материала. Затем полученные стержни отвердили при 200°С. Длительность отверждения составляла 1 ч. После охлаждения до комнатной температуры стержни осторожно извлекли из контейнеров. Пять из стержней были выдержаны в водяной бане при 80°С в течение 3 ч.A sample of this binder solution having 15% dry solids (16.0 g) was thoroughly mixed into portions (80.0 g). The resulting mixture was then filled into four grooves in a heat-resistant silicone mold to produce small rods (4x5 grooves per mold; top groove size: length=5.6 cm, width=2.5 cm; bottom groove size: length=5.3 cm, width=2.2 cm; groove height=1.1 cm). The mixtures placed in the grooves were then pressed with a suitably sized flat metal rod to form smooth surfaces of the rods. In this way, 16 rods were prepared from each binder material. Then the resulting rods were cured at 200°C. The curing time was 1 hour. After cooling to room temperature, the rods were carefully removed from the containers. Five of the rods were kept in a water bath at 80°C for 3 h.

После высушивания в течение 1-2 дней состаренные образцы, а также пять несостаренных стержней, были разрушены в 3 точках испытанием на изгиб (скорость испытания: 10,0 мм/мин; уровень излома: 50%; номинальная прочность: 30 Н/мм2; дистанция опоры: 40 мм; максимальный прогиб 20 мм; номинальный модуль упругости 10000 Н/мм2;) на приборе Bent Tram, для исследования механической прочности их. Стержни были помещены в прибор верхней поверхностью вверх (т.е. поверхностью с размерами длины=5,3 см, ширины=2,5 см).After drying for 1-2 days, the aged specimens, as well as five unaged rods, were fractured at 3 points by a bending test (test speed: 10.0 mm/min; fracture level: 50%; nominal strength: 30 N/ mm2 ; support distance: 40 mm; maximum deflection 20 mm; nominal modulus of elasticity 10000 N/mm 2 ;) on the Bent Tram device, to study their mechanical strength. The rods were placed into the device with the top surface facing up (i.e., the surface with dimensions of length = 5.3 cm, width = 2.5 cm).

--

Claims (10)

Характеристики AOL Стержневые испытанияAOL Features Rod tests Название образца Твердые материалы, 200°С, 1 час, % СООН (ммол/г твердых веществ) Вязкость Начальная прочность (кН) Прочность после состаривания (кН)Sample name Solid materials, 200°C, 1 hour, % COOH (mmol/g solids) Viscosity Initial strength (kN) Strength after aging (kN) Пример IV 17,7 1,69 низкая 0,28 0,11Example IV 17.7 1.69 low 0.28 0.11 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ дренажа воды, включающий стадии обеспечения вододренажного устройства, причем вододренажное устройство включает искусственные стекловидные волокна (MMVF), связанные отвержденной водной связующей композицией; и размещения вододренажного устройства в контакте с грунтом, причем вододренажное устройство поглощает воду и высвобождает воду в приемник;1. A method of water drainage, comprising the steps of providing a water drainage device, the water drainage device comprising man-made vitreous fibers (MMVF) bonded with a cured aqueous binder composition; and placing a water drainage device in contact with the ground, the water drainage device absorbing water and releasing water into a receptacle; причем водная связующая композиция перед отверждением включает компонент (i) в форме одного или более окисленных лигнинов;wherein the aqueous binder composition, before curing, includes component (i) in the form of one or more oxidized lignins; компонент (iia) в форме одного или более модификаторов.component (iia) in the form of one or more modifiers. 2. Способ по п.1, в котором компонент (i) находится в форме одного или более аммонийных окисленных лигнинов (AOL).2. The method according to claim 1, wherein component (i) is in the form of one or more ammonium oxidized lignins (AOL). 3. Способ по п.1 или 2, в котором компонент (iia) включает один или более модификаторов, выбранных из группы, состоящей из эпоксидированных масел на основе триглицеридов жирных кислот;3. The method according to claim 1 or 2, in which component (iia) includes one or more modifiers selected from the group consisting of epoxidized fatty acid triglyceride oils; молекул, имеющих 3 или более эпоксидных групп;molecules having 3 or more epoxy groups; одного или более гибких олигомеров или полимеров, содержащих функциональные группы, где предпочтительно (a) полимер на акриловой основе с низким значением Tg, полимер на винильной основе с низким Tg, простой полиэфир с низким Tg, и/или (b) реакционноспособные функциональные группы выбирают из карбодиимидных групп, ангидридных группы, оксазолиновых групп, аминогрупп, эпоксидных групп;one or more flexible oligomers or polymers containing functional groups, where preferably (a) a low Tg acrylic based polymer, a low Tg vinyl based polymer, a low Tg polyester, and/or (b) the reactive functional groups are selected from carbodiimide groups, anhydride groups, oxazoline groups, amino groups, epoxy groups; полиэтиленимина, поливиниламина или жирных аминов;polyethyleneimine, polyvinylamine or fatty amines; алифатических полифункциональных карбодиимидов.aliphatic polyfunctional carbodiimides. 4. Способ по любому предшествующему пункту, в котором водная связующая композиция включает компонент (iia) в количестве от 1 до 40 вес.%, предпочтительно от 4 до 20 вес.%, более предпочтительно от 6 до 12 вес.%, в расчете на сухой вес компонента (i).4. The method according to any preceding claim, wherein the aqueous binder composition includes component (iia) in an amount of from 1 to 40 wt.%, preferably from 4 to 20 wt.%, more preferably from 6 to 12 wt.%, based on dry weight of component (i). 5. Способ по любому предшествующему пункту, дополнительно включающий компонент (ii) в форме одного или более сшивающих агентов; и компонент (iii) в форме одного или более пластификаторов.5. The method according to any of the preceding paragraphs, further comprising component (ii) in the form of one or more cross-linking agents; and component (iii) in the form of one or more plasticizers. 6. Способ по п.5, в котором компонент (ii) включает по меньшей мере один из следующих компонентов:6. The method according to claim 5, wherein component (ii) includes at least one of the following components: один или более сшивающих агентов, выбранных из β-гидроксиалкиламидных сшивающих агентов и/или оксазолиновых сшивающих агентов;one or more cross-linking agents selected from β-hydroxyalkylamide cross-linking agents and/or oxazoline cross-linking agents; один или более сшивающих агентов, выбранных из группы, состоящей из полиэтиленимина, поливиниламина, жирных аминов; и/или один или более сшивающих агентов в форме жирных амидов; и/или один или более сшивающих агентов, выбранных из группы, состоящей из диметоксиэтаналя, гликолевого альдегида, глиоксалевой кислоты; и/или один или более сшивающих агентов, выбранных из сложнополиэфирных полиолов, таких как поликапролактон; и/или один или более сшивающих агентов, выбранных из группы, состоящей из крахмала, модифицированного крахмала, карбоксиметилцеллюлозы (CMC); и/или один или более сшивающих агентов в форме алифатических полифункциональных карбодиимидов; и/или один или более сшивающих агентов, выбранных из сшивающих агентов на основе меламина, таких как сшивающие агенты на основе гексакис(метилметокси)меламина (НМММ).one or more cross-linking agents selected from the group consisting of polyethylenimine, polyvinylamine, fatty amines; and/or one or more cross-linking agents in the form of fatty amides; and/or one or more cross-linking agents selected from the group consisting of dimethoxyethanal, glycolaldehyde, glyoxalic acid; and/or one or more cross-linking agents selected from polyester polyols such as polycaprolactone; and/or one or more cross-linking agents selected from the group consisting of starch, modified starch, carboxymethylcellulose (CMC); and/or one or more cross-linking agents in the form of aliphatic polyfunctional carbodiimides; and/or one or more cross-linkers selected from melamine-based cross-linkers, such as hexakis(methylmethoxy)melamine (HMMM) cross-linkers. 7. Способ по п.5 или 6, в котором компонент (iii) включает по меньшей мере один из следующих компонентов:7. The method according to claim 5 or 6, wherein component (iii) includes at least one of the following components: - 38 045582 один или более пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из полиэтиленгликолей, простых эфиров полиэтиленгликоля, простых полиэфиров, гидрированных сахаров, фталатов и/или кислот, таких как адипиновая кислота, ванилиновая кислота, молочная кислота и/или феруловая кислота, акриловых полимеров, поливинилового спирта, полиуретановых дисперсий, этиленкарбоната, пропиленкарбоната, лактонов, лактамов, лактидов, полимеров на акриловой основе со свободными карбоксильными группами и/или полиуретановых дисперсий со свободными карбоксильными группами; и/или один или более пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из алифатических спиртов, одноатомных спиртов, таких как пентанол, стеариловый спирт; и/или один или более пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из алкоксилатов, таких как этоксилаты, такие как этоксилаты бутанола, такие как бутокситригликоль; и/или один или более пластификаторов в форме пропиленгликолей; и/или один или более пластификаторов в форме сложных эфиров гликолей; и/или один или более пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из адипинатов, ацетатов, бензоатов, циклобензоатов, цитратов, стеаратов, сорбатов, себацинатов, азелаинатов, бутиратов, валератов; и/или один или более пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из фенольных производных, таких как алкил- или арилзамещенные фенолы; и/или один или более пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из силанолов, силоксанов; и/или один или более пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из сульфатов, таких как алкилсульфаты, сульфонатов, таких как алкиларилсульфонаты, такие как алкил; и/или сульфонаты, фосфаты, такие как триполифосфаты; и/или один или более пластификаторов в форме оксикислот; и/или один или более пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из мономерных амидов, таких как ацетамиды, бензамиды, амиды жирных кислот, такие как амиды таллового масла; и/или один или более пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из четвертичных аммониевых соединений, таких как триметилглицин, хлорид дистеарилдиметиламмония; и/или один или более пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из растительных масел, таких как касторовое масло, пальмовое масло, льняное масло, талловое масло, соевое масло; и/или один или более пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из гидрированных масел, ацетилированных масел; и/или один или более пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из метиловых сложных эфиров кислот; и/или один или более пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из алкилполиглюкозидов, глюконамидов, аминоглюкозамидов, сложных эфиров сахаров, сложных эфиров сорбитана; и/или один или более пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из полиэтиленгликолей, простых эфиров полиэтиленгликоля.- 38 045582 one or more plasticizers selected from the group consisting of polyethylene glycols, polyethylene glycol ethers, polyethers, hydrogenated sugars, phthalates and/or acids such as adipic acid, vanillic acid, lactic acid and/or ferulic acid, acrylic polymers , polyvinyl alcohol, polyurethane dispersions, ethylene carbonate, propylene carbonate, lactones, lactams, lactides, acrylic-based polymers with free carboxyl groups and/or polyurethane dispersions with free carboxyl groups; and/or one or more plasticizers selected from the group consisting of aliphatic alcohols, monohydric alcohols such as pentanol, stearyl alcohol; and/or one or more plasticizers selected from the group consisting of alkoxylates, such as ethoxylates, such as butanol ethoxylates, such as butoxytriglycol; and/or one or more plasticizers in the form of propylene glycols; and/or one or more plasticizers in the form of glycol esters; and/or one or more plasticizers selected from the group consisting of adipates, acetates, benzoates, cyclobenzoates, citrates, stearates, sorbates, sebacates, azelainates, butyrates, valerates; and/or one or more plasticizers selected from the group consisting of phenolic derivatives such as alkyl- or aryl-substituted phenols; and/or one or more plasticizers selected from the group consisting of silanols, siloxanes; and/or one or more plasticizers selected from the group consisting of sulfates such as alkyl sulfates, sulfonates such as alkylaryl sulfonates such as alkyl; and/or sulfonates, phosphates such as tripolyphosphates; and/or one or more plasticizers in the form of hydroxy acids; and/or one or more plasticizers selected from the group consisting of monomer amides such as acetamides, benzamides, fatty acid amides such as tall oil amides; and/or one or more plasticizers selected from the group consisting of quaternary ammonium compounds such as trimethylglycine, distearyldimethylammonium chloride; and/or one or more plasticizers selected from the group consisting of vegetable oils such as castor oil, palm oil, linseed oil, tall oil, soybean oil; and/or one or more plasticizers selected from the group consisting of hydrogenated oils, acetylated oils; and/or one or more plasticizers selected from the group consisting of methyl acid esters; and/or one or more plasticizers selected from the group consisting of alkyl polyglucosides, gluconamides, aminoglucosamides, sugar esters, sorbitan esters; and/or one or more plasticizers selected from the group consisting of polyethylene glycols, polyethylene glycol ethers. 8. Способ по любому одному из пп.5-7, в котором (a) компонент (ii) присутствует в количестве от 1 до 40 вес.%, предпочтительно от 4 до 20 вес.%, более предпочтительно от 6 до 12 вес.%, в расчете на сухой вес компонента (i); и/или (b) компонент (iii) присутствует в количестве от 0,5 до 50 вес.%, предпочтительно от 2,5 до 25 вес.%, более предпочтительно от 3 до 15 вес.%, в расчете на сухой вес компонента (i).8. The method according to any one of claims 5 to 7, in which (a) component (ii) is present in an amount of from 1 to 40 wt.%, preferably from 4 to 20 wt.%, more preferably from 6 to 12 wt. %, based on the dry weight of component (i); and/or (b) component (iii) is present in an amount of from 0.5 to 50% by weight, preferably from 2.5 to 25% by weight, more preferably from 3 to 15% by weight, based on the dry weight of the component (i). 9. Способ по любому предшествующему пункту, в котором водная связующая композиция включает один или более из дополнительного компонента (iv) в форме одного или более связующих веществ, таких как органофункциональные силаны; и/или компонента (v) в форме одного или более компонентов, выбранных из группы аммиака, аминов или любых их солей; и/или дополнительного компонента в форме мочевины, в частности, в количестве от 5 до 40 вес.%, таком как от 10 до 30 вес.%, таком как от 15 до 25 вес.%, в расчете на сухой вес компонента (i).9. The method according to any preceding claim, wherein the aqueous binder composition includes one or more of additional component (iv) in the form of one or more binders such as organofunctional silanes; and/or component (v) in the form of one or more components selected from the group of ammonia, amines or any of their salts; and/or an additional component in the form of urea, in particular in an amount of 5 to 40% by weight, such as 10 to 30% by weight, such as 15 to 25% by weight, based on the dry weight of the component (i ). 10. Способ по любому предшествующему пункту, в котором водная связующая композиция по существу состоит из компонента (i) в форме одного или более окисленных лигнинов;10. The method according to any preceding claim, wherein the aqueous binder composition essentially consists of component (i) in the form of one or more oxidized lignins; ком понента (iia) в форме одного или более модификатора, выбранного из эпоксидированных масел на основе триглицеридов жирных кислот;component (iia) in the form of one or more modifiers selected from epoxidized fatty acid triglyceride oils; ком понента (iv) в форме одного или более связующих веществ, таких как органофункциональные силаны;component (iv) in the form of one or more coupling agents such as organofunctional silanes; нео бязательно компонента в форме одного или более соединений, выбранных из группы аммиака, аминов или любых их солей;optionally a component in the form of one or more compounds selected from the group of ammonia, amines or any salts thereof; нео бязательно компонента в форме мочевины;optionally a urea component; нео бязательно компонента в форме более реакционноспособных или нереакционноспособных силиконов;optionally a component in the form of more reactive or non-reactive silicones; нео бязательно углеводородного масла;optionally hydrocarbon oil; необязательно одного или более поверхностно-активных веществ; иoptionally one or more surfactants; And --
EA202391947 2020-04-03 2021-04-01 WATER DRAINAGE METHOD EA045582B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EPPCT/EP2020/059656 2020-04-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA045582B1 true EA045582B1 (en) 2023-12-07

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP4127067A1 (en) Aqueous binder composition
EA045582B1 (en) WATER DRAINAGE METHOD
EA044925B1 (en) WATER DRAINAGE METHOD
US20230202919A1 (en) Method of draining water
US20230329161A1 (en) Method of growing plants
US20230323127A1 (en) Sports field with shock pad comprising lignin-based binder
EA046091B1 (en) SPORTS GROUND WITH SHOCK-ABSORBING FLOORING INCLUDING LIGNIN-BASED BINDING MATERIAL
WO2021197633A1 (en) Roof system
US20240316533A1 (en) Method of draining water
WO2021197624A1 (en) Solid state binder
WO2022144111A1 (en) Method of draining water
US20230141991A1 (en) Roofing system and insulation element for a flat roof or a flat inclined roof
US20230166479A1 (en) Insulation products
EA046095B1 (en) INSULATION PRODUCTS
EA045325B1 (en) ROOFING SYSTEM AND INSULATING ELEMENT FOR FLAT ROOF OR FLAT SLANTED ROOF
EA046801B1 (en) SPORTS COURT WITH IMPACT PAD
WO2021197627A1 (en) Method of making man made vitreous fibre products
US20230142020A1 (en) Façade system and insulation element for a façade system
WO2021197631A1 (en) Method of growing plants
EA045994B1 (en) LOW CHLORIDE CONTENT MINER WOOL PRODUCT
CN115697935A (en) Acoustic product