KR20160068890A - 섬유분리 처리된 셀룰로오스를 함유하는 리그노셀룰로오스 물질 - Google Patents

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Abstract

본 발명은
A) 1종 이상의 리그노셀룰로직 30 내지 98.99　중량%;
B) 미세섬유화된 셀룰로오스 0.01 내지 50　중량%;
C) 임의적으로 경화제와 조합되는, 아미노 수지, 페놀-포름알데하이드 수지, 2개 이상의 이소시아네이트 기를 가지는 유기 이소시아네이트, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 결합제 1 내지 50　중량%;
D) 10 to 150　kg/m3 범위의 벌크 밀도를 가지는 팽창된 플라스틱 입자 0 내지 25　중량%; 및
E) 첨가제 0 내지 68　중량%
를 포함하는, 신규하고 개선된 리그노셀룰로오스 물질을 제공한다.

Description

섬유분리 처리된 셀룰로오스를 함유하는 리그노셀룰로오스 물질{LIGNOCELLULOSIC MATERIALS CONTAINING DEFIBRILLATED CELLULOSE}
본 발명은 1종 이상의 리그노셀룰로직, 미세섬유화된 셀룰로오스 및 결합제, 임의적으로 팽창된 또는 팽창될 수 있는 플라스틱 입자 및 임의적으로 첨가제를 포함하는 리그노셀룰로오스 물질 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
DE 19947856 A1은 목재 섬유 판, 특히 MDF 판을 개시하며, 여기서는 폐지로부터 회수된 셀룰로오스 섬유가 일부 목재 섬유를 대체하였다. 목재 섬유에 대해 폐지 셀룰로오스 섬유를 90%까지 혼합한 혼합물이 여기에서 시험되었다. 그러나, 상기 판의 물리적 성질이 보고되지 않았다.
문헌 [Holz als Roh - und Werkstoff 1970, 28, 3, 101 내지 104 페이지]은 혼합된 폐지 조각을 포함하는 합판을 개시한다. 폐지를 파일 파쇄기로 분쇄하고, 목재 칩과 1:1로 혼합하고, 수지로 처리하고, 합판으로 압축한다. 그러나, 종이를 목재 칩과 혼합하는 데 문제가 있었고, 기계적 성질이 다소 불충분한 점이 있었다.
본 발명의 목적은 전술한 단점을 개선하는 것, 특히 개선된 기계적 성질을 가지는 리그노셀룰로오스 물질을 제조하는 것이다.
본 발명자들은 이 목적이,
A) 1종 이상의 리그노셀룰로직 30 내지 98.99　중량%;
B) 미세섬유화된 셀룰로오스 0.01 내지 50　중량%;
C) 임의적으로 경화제와 조합되는, 아미노 수지, 페놀-포름알데하이드 수지, 2개 이상의 이소시아네이트 기를 가지는 유기 이소시아네이트, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 결합제 1 내지 50　중량%;
D) 10 내지 150　kg/m3 범위의 벌크 밀도를 가지는 팽창된 플라스틱 입자 0 내지 25　중량%; 및
E) 첨가제 0 내지 68　중량%
를 포함하는, 신규하고 개선된 리그노셀룰로오스 물질에 의해 달성될 수 있음을 발견하였다.
뿐만 아니라, 본 발명자들은
A) 1종 이상의 리그노셀룰로직 30 내지 98.99　중량%;
B) 미세섬유화된 셀룰로오스 0.01 내지 50　중량%;
C) 임의적으로 경화제와 조합되는, 아미노 수지, 페놀-포름알데하이드 수지 및 2개 이상의 이소시아네이트 기를 가지는 유기 이소시아네이트, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 결합제 1 내지 50　중량%;
D) 10 내지 150　kg/m3 범위의 벌크 밀도를 가지는 팽창된 플라스틱 입자 0 내지 25　중량%; 및
E) 첨가제 0 내지 68　중량%
를 혼합하고, 이후 승온 및 승압에서 압축하는 것을 포함하는, 신규하고 개선된, 리그노셀룰로오스 물질을 제조하는 방법을 발견하였다.
성분 A), B), C) 및 임의적으로 D) 및 E)의 총합은 100 중량%이다.
용어 "리그노셀룰로오스 물질"은 단층 또는 다층 리그노셀룰로오스 물질, 즉, 1개 내지 5개의 층, 바람직하게는 1개 내지 3개의 층, 더 바람직하게는 1개 또는 3개의 층을 가지는 리그노셀룰로오스 물질을 의미한다. 이 문맥에서 리그노셀룰로오스 물질은 임의적으로 베니어 칩-기재, OSB 또는 섬유-기재 물질, 특히 LDF, MDF 및 HDF 물질 등의 목재 섬유 기재 물질, 바람직하게는 칩 또는 섬유 기재 물질, 더 바람직하게는 칩 기재 물질을 포괄한다. 상기 물질은 판넬, 타일, 몰딩, 반 조립체 또는 복합체, 바람직하게는 판넬, 타일, 몰딩 또는 복합체, 더 바람직하게는 판넬을 포함한다.
성분 A)
리그노셀룰로직은 리그노셀룰로오스를 포함한다. 리그노셀룰로오스 함량은 넓은 허용치 내에서 달라질 수 있으며, 일반적으로 리그노셀룰로오스 20 내지 100 중량%, 바람직하게는 50 내지 100　중량%, 더 바람직하게는 85 내지 100　중량%, 특히 100 중량%이다. 용어 "리그노셀룰로오스"는 당업자에게 공지되어 있다.
1종 이상의 리그노셀룰로직은 적합하게는, 예를 들어, 짚, 목본, 목재 또는 이들의 혼합물이다. 2종 이상의 리그노셀룰로직은 일반적으로 2 내지 10종, 바람직하게는 2 내지 5종, 더 바람직하게는 2 내지 4종, 특히 2 또는 3종의 상이한 리그노셀룰로직이다.
목재는 적합하게는, 목재 졸대(lath), 목재 스트립, 목재 칩, 목재 가루 또는 이들의 혼합물 등의 목재 섬유 또는 목재 입자, 바람직하게는 목재 칩, 목재 섬유, 목재 가루 또는 이들의 혼합물, 더 바람직하게는 목재 칩, 목재 섬유 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 목본은 적합하게는, 예를 들어, 아마(flax), 대마(hemp) 또는 이들의 혼합물이다.
목재 입자 또는 목재 섬유를 위한 출발 물질은 일반적으로 삼림 간벌, 잔류 산업 제재목, 사용된 제재목 및 또한 목본, 식물의 부분이다.
목재 입자 또는 목재 섬유는 임의의 원하는 나무 품종, 예를 들어, 활엽수 또는 침엽수로부터의 연목 또는 견목 등, 그 중에서도 특히 잔류 산업 제재목 또는 조림지 제재목, 바람직하게는 유칼립투스, 가문비나무, 너도밤나무, 소나무, 낙엽송, 보리수, 포플러, 물푸레나무, 밤나무 및 전나무 또는 이들의 혼합물, 더 바람직하게는 유칼립투스, 가문비나무 및 너도밤나무 또는 이들의 혼합물, 특히 유칼립투스 및 가문비나무 또는 이들의 혼합물로부터 유래할 수 있다.
본 발명에서 리그노셀룰로직은 일반적으로 분쇄되어, 입자 또는 섬유로 사용된다.
적합한 입자는 톱밥 칩, 목재 칩, 대패 칩, 목재 입자, 임의적으로 분쇄된 곡물 짚, 외피 조각(shive), 면 줄기 또는 이들의 혼합물, 바람직하게는 톱밥 칩, 대패 칩, 목재 칩, 목재 입자, 외피 조각 또는 이들의 혼합물, 보다 바람직하게는 톱밥 칩, 대패 칩, 목재 칩, 목재 입자 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
리그노셀룰로직은 생산될 리그노셀룰로오스 물질에 따른다는 점에서, 분쇄된 리그노셀룰로직의 크기가 크게 중요하지는 않다.
배향된 스트랜드 판(OSB)은, 예를 들어, 스트랜드로 알려진 큰 칩을 사용하여 제조된다. OSB 제조를 위한 스트랜드의 평균 입자 크기는 일반적으로 20 내지 300　mm, 바람직하게는 25 내지 200　mm, 더 바람직하게는 30 내지 150　mm의 범위이다.
합판은 일반적으로 작은 칩을 사용하여 제조된다. 이를 위해 필요한 입자는 체 분석에 의해 분급된 것일 수 있다. 체 분석은 예를 들어, DIN　4188 또는 DIN　ISO　3310에 설명되어 있다. 평균 입자 크기는 일반적으로 0.01 내지 30　mm, 바람직하게는 0.05 내지 25　mm, 더 바람직하게는 0.1 내지 20　mm의 범위이다.
적합한 섬유는 목재 섬유, 셀룰로오스 섬유, 대마 섬유, 면 섬유, 대나무 섬유, 억새, 버가스(bagasse) 또는 이들의 혼합물, 바람직하게는 목재 섬유, 대마 섬유, 대나무 섬유, 억새, 버가스(사탕수수) 또는 이들의 혼합물, 더 바람직하게는 목재 섬유, 대나무 섬유 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 섬유 길이는 일반적으로 0.01 내지 20　mm, 바람직하게는 0.05 내지 15　mm, 더 바람직하게는 0.1 내지 10　mm의 범위이다.
입자 또는 섬유는 일반적으로 (종류 면에서 순수할 때, 즉, 전술한 종류(예를 들어, 칩, 목재 칩 또는 각 목재 섬유) 중 하나만이 사용될 때 조차도), 혼합물의 형태(이의 각 부분, 입자 또는 섬유가 크기와 모양 면에서 다름)이다.
원하는 리그노셀룰로직을 형성하는 공정은 그 자체로 공지된 방법(예를 들어, 문헌 [M.　Dunky, P.　Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, 91 내지 156 페이지, Springer Verlag Heidelberg, 2002] 참고)에 따라 수행될 수 있다.
리그노셀룰로직은 당업자에 공지된 관례적인 건조 공정 이후에 관례적인 낮은 함수량(잔류 함습량으로 알려져 있는, 관례적으로 좁은 범위)으로 건조된 후에 수득할 수 있다(이 물은 본 발명에 명시 및 기록된 중량에 포함되지 않는다).
본 발명에 따른 리그노셀룰로직의 평균 밀도는 단지 사용된 리그노셀룰로직에만 의존할 뿐 자유롭게 선택 가능하며, 일반적으로 0.2 내지 0.9　g/cm3, 바람직하게는 0.4 내지 0.85　g/cm3, 더 바람직하게는 0.4 내지 0.75　g/cm3, 특히 0.4 내지 0.6　g/cm3의 범위이다.
리그노셀룰로직은, 그 평균 밀도가 601 내지 1200　kg/m3, 바람직하게는 601 내지 850　kg/m3, 보다 바람직하게는 601 내지 800　kg/m3인 경우 고 밀도 리그노셀룰로직으로 알려져 있으며, 그 평균 밀도가 200 내지 600　kg/m3, 바람직하게는 300 내지 600　kg/m3, 더 바람직하게는 350 내지 600　kg/m3인 경우 저 밀도 리그노셀룰로직으로 알려져 있다. 섬유판은 밀도 800　kg/m3 이상에서 고 밀도 섬유판(HDF)으로, 밀도 650 내지 800　kg/m3에서 중 밀도 섬유판(MDF), 그리고 밀도 650　kg/m3 이하에서 경량 섬유판(LDF)으로 알려져 있다.
성분 B)
성분 B)는 적합하게는, 마이크로셀룰로오스, (셀룰로오스) 미세섬유, 나노 섬유화된 셀룰로오스, 나노셀룰로오스 또는 (셀룰로오스) 나노섬유라고도 알려져 있는, 미세섬유화된 셀룰로오스이다(문헌 [Cellulose 2010, 17, 459; 460 페이지, 오른쪽 컬럼]).
미세섬유화된 셀룰로오스는 섬유분리(defibrillation) 처리된 셀룰로오스이다. 결과적으로, 셀룰로오스 섬유의 각 미세섬유가 부분적으로 또는 완전히 서로 분리되어 있다. 미세섬유화된 셀룰로오스는 평균 섬유 길이 0.1 내지 1500　μm, 바람직하게는 1 내지 1500　μm, 더 바람직하게는 500 내지 1300　μm를 가지며, 섬유의 15　중량% 이상이 길이가 200　μm 미만이다.
미세섬유화된 셀룰로오스는 일반적으로 10 내지 500　m2/g, 바람직하게는 20 내지 100　m2/g, 더 바람직하게는 30 내지 75　m2/g의 BET 표면적을 가진다.
미세섬유화된 셀룰로오스는 일반적으로 60 SR 이상, 바람직하게는 75　SR 이상, 더 바람직하게는 80 SR 이상의 탈수능(dewaterability)을 가진다.
평균 섬유 길이는 태피 표준(Tappi standard) T271 (참고: 문헌 [Tappi Journal, 45 (1962), No.　1, 38 내지 45 페이지])에 따라 결정되는 중량-평균 섬유 길이(LW)이다. 특정 길이를 초과하지 않는 섬유의 비율은 유사하게 태피 표준 T271에 따라 결정된다.
미세섬유화된 셀룰로오스의 BET 표면적은 하기 절차에 의해 결정될 수 있다:
미세섬유화된 셀룰로오스의 수성 제형(현탁액, 겔)을 프릿(frit) 상에 위치시키고 tert-부탄올로 세척한다. 생성되는 미세섬유화된 셀룰로오스의 tert-부탄올 현탁액을, 프릿으로부터 유리 뚜껑을 구비한 냉각된 금속 플레이트(약 0℃)(동결 건조기, 냉동 건조기)로 이동시킨다. 시료를 냉각시키면서 밤새 건조한다. tert-부탄올이 점진적으로 승화하여 구조화 및 미세섬유화된 셀룰로오스를 냉동 건조 상태로 남긴다. 수득된 스폰지같은 고체상의 미세섬유화된 셀룰로오스의 표면적을 질소의 물리 흡착에 의해 정량화한다(BET 표면적 측정 기기(마이크로메리틱스(Micromeritics) ASAP2420)로 측정하고; 질소 부하량을 질소 분압에 대해 플롯하고 BET 이론을 사용하여 평가한다).
SR 값은 ISO　5267-1의 쇼퍼-리글러(Schopper-Riegler) 절차에 의해 결정된다.
셀룰로오스는 그 자체로 공지되어 있고/있거나 그 자체로 공지된 방법에 의해 수득할 수 있다.
미세섬유화된 셀룰로오스는 상업적으로 입수가능한 셀룰로오스로부터 수득할 수 있거나, 제지 산업용 셀룰로오스로부터 수득할 수 있다.
미세섬유화된 셀룰로오스는 하기와 같은 몇몇 방법으로 수득할 수 있다:
a) WO-A-2010/149711 또는 WO-A-2011/055148에 기재된 바와 같이, 2축(twin-screw) 압출기에서 셀룰로오스 섬유를 압출하는 방법;
b) WO-A-2011/051882에 기재된 바와 같이, 공정 및/또는 개질제 화학 물질과 함께 셀룰로오스 섬유를 압출하는 방법;
c) EP-A-51230 또는 EP-A-402866의 실시예　1에 기재된 바와 같이, 노즐을 통해 고압 하에서 현탁액에 힘을 가함으로써 셀룰로오스 섬유의 현탁액을 균질화하는 방법; 또는
d) 특히 US-B-6,379,594에 기재된 바와 같이, 개질기(refiner)에서 셀룰로오스 섬유를 연마하는 방법;
e) EP-A-726356에 기재된 바와 같이, 일반적인 물리적 분쇄를 수행하는 방법.
미세섬유화된 셀룰로오스는 바람직하게는 공정 a), b), d), e), 더 바람직하게는 공정 a), b), d), 특히 공정 a), b)에 의해 제조된다.
유용한 셀룰로오스는 재생된 것뿐 아니라 새것 그대로의 셀룰로오스 또는 이들의 혼합물, 특히 재생된 것뿐 아니라 새것 그대로의 섬유 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 이 목적을 위해 사용되는 어떤 등급의 것이라도 사용될 수 있으며, 그 예시는, 기계 펄프로부터 수득한 셀룰로오스 섬유 및 일년생 및 다년생 식물로부터 수득한 임의의 섬유로부터 수득한 셀룰로오스 섬유이다. 기계 펄프는 예를 들어 스톤 연마 목재 또는 압력 연마 목재 등의 연마 펄프, 열기계 펄프(TMP), 화학열기계 펄프(CTMP), 준화학 펄프, 고수율 펄프 및 개질기 기계 펄프(RMP) 및 폐지를 또한 포함한다. 또한, 표백되거나 표백되지 않은 형태로 사용될 수 있는 화학 펄프도 적합하다. 이의 예시는 설페이트, 설파이트 및 소다 펄프이다. 화학 펄프 중에서, 표백된 크래프트 펄프라고도 알려져 있는, 표백된 화학 펄프를 사용하는 것이 바람직하다. 언급된 원료 및/또는 섬유 스톡은 단독으로 또는 혼합물로 사용될 수 있다. 셀룰로오스는 생산된 상태로, 2차 정제를 하거나 2차 정제를 하지 않고, 바람직하게는 2차 정제를 하지 않고, 전술한 제조 공정에 의해 사용되고/되거나 제지에 사용될 수 있다.
유용한 셀룰로오스용 기재 스톡(foundation stock), 구체적으로 기계 펄프 및 화학 펄프는 예를 들어, 셀룰로오스 섬유성 원재료, 예컨대 셀룰로오스, 원 섬유(raw fiber), 섬유를 포함하는 식물 전체, 또는 섬유를 포함하는 줄기 등의 식물 구성 요소, 및 일년생 및 다년생 식물, 연목 또는 견목 등 임의의 종류의 나무, 즉 활엽수 또는 침엽수 등의 임의의 원하는 나무 품종, 그 중에서도 잔류 산업 제재목 또는 조림지 제재목, 예를 들어, 유칼립투스, 가문비나무, 너도밤나무, 소나무, 낙엽송, 보리수, 포플러, 물푸레나무, 밤나무 및 전나무 또는 이들의 혼합물, 바람직하게는 유칼립투스, 가문비나무, 너도밤나무, 소나무, 낙엽송, 보리수, 포플러, 물푸레나무, 밤나무 및 전나무 또는 이들의 혼합물, 더 바람직하게는 유칼립투스, 가문비나무 및 너도밤나무 또는 이들의 혼합물, 특히 유칼립투스 및 가문비 목재 또는 이들의 혼합물, 및 종이, 판, 카드, 폐지, 폐판 및 폐카드를 또한 포함한다.
유용한 일년생 식물은 대마, 아마, 갈대, 면, 밀, 보리, 호밀, 귀리, 사탕수수(버가스), 옥수수 줄기, 해바라기 줄기, 사이잘(sisal) 또는 양마(kenaf)를 포함한다. 옥수수 줄기 또는 해바라기 줄기 등의 섬유 농업 폐기물을 원재료로 사용하는 것 또한 가능하다. 농업 폐기물로부터 섬유를 생산하기 위하여, 귀리 또는 벼 검불(chaff) 등의 곡물 검불 및 예를 들어 밀, 이스트, 호밀 또는 귀리로부터의 곡물 짚을 사용하는 것이 적합하다. 유용한 다년생 식물은 임의의 종류의 나무, 즉, 상기 기재된 임의의 종류의 나무를 포함한다.
이 문맥에서 용어 "펄프"는 기계적 또는 화학적 방법에 의해 수득할 수 있는 포리지 덩어리(매쉬)를 의미하며, 전술한 원재료의 분쇄로부터 비롯된, 고체 함량 0 내지 80　중량%, 바람직하게는 0.1 내지 60　중량%, 더 바람직하게는 0.5 내지 50　중량%를 가지는 것으로 이해된다.
펄프는 또한 쓰레기 종이 및 폐지로부터, 단독으로 또는 다른 섬유성 물질과 혼합물로, 제조될 수 있다. 이를 위해 사용되는 폐지는 탈잉크 공정으로부터 또는 폐골판지 상자(OCC) 펄프로부터 비롯할 수 있다. 또한 사용 후의 것과 새것 그대로의 물질의 혼합물을 사용하는 것도 가능하다.
바람직한 셀룰로오스 섬유는 표백된 화학 펄프, 바람직하게는 표백된 크래프트 펄프, 바람직하게는 연목 크래프트 펄프 및/또는 폐지를 포함한다.
원재료로 사용되는 셀룰로오스 섬유는 사용 전에 전처리될 수 있다. 이러한 전처리는 독성 또는 원하지 않는 화학 물질 제거, 분쇄, 해머링(hammering), 연마, 피닝(pinning), 물질 세척, 또는 이들의 대안적 조합의 형태로 수행될 수 있다.
본 발명에 따르면, 출발 물질로서 수성 혼합물의 형태로 사용되는 셀룰로오스 섬유는 기계적 전단(shearing) 처리된다. 섬유성 혼합물의 고체 함량은 일반적으로 10 내지 100　중량%, 보통 10 내지 90　중량%, 바람직하게는 30 내지 70　중량%, 보다 바람직하게는 40 내지 60　중량%, 특히 50 내지 60　중량%의 범위이다.
성분 B)는 열안정성 살생물제를 포함할 수 있다. 바람직한 열안정성 살생물제는 2H-이소티아졸-3-온 유도체, 글루타르알데하이드, 피리티온 및 이의 유도체 및 벤즈알코늄 클로라이드로 이루어진 군으로부터 선택된다. 2H-이소티아졸-3-온 유도체의 예시는 메틸이소티아졸린온, 클로로메틸이소티아졸린온, 옥틸이소티아졸린온 및 벤즈이소티아졸린온이다. 피리티온 유도체의 예시는 나트륨 피리티온 및 다이피리티온이다. 특히 바람직한 열안정성 살생물제는 메틸이소티아졸린온, 클로로메틸이소티아졸린온, 옥틸이소티아졸린온, 벤즈이소티아졸린온, 글루타르알데하이드, 나트륨 피리티온 및 벤즈알코늄 클로라이드로 이루어진 군으로부터 선택된다.
성분 C)
적합한 결합제는 페놀-포름알데하이드 수지, 아미노 수지, 2개 이상의 이소시아네이트 기를 가지는 유기 이소시아네이트 또는 이들의 혼합물 등의 수지이다. 수지는 그 자체로서, 단일 수지 구성 성분으로서, 또는 페놀-포름알데하이드 수지, 아미노 수지, 2개 이상의 이소시아네이트 기를 가지는 유기 이소시아네이트로 이루어진 군으로부터의 상이한 수지의 2종 이상의 수지 구성 성분의 조합으로서 사용될 수 있다.
페놀-포름알데하이드 수지
페놀-포름알데하이드 수지(PF 수지라고도 칭해짐)는 당업자에게 공지되어 있다 (예를 들어, 문헌 [Kunststoff - Handbuch, 2nd edition, Hanser 1988, volume　10 "Duroplaste", 12 내지 40 페이지] 참고).
아미노 수지
아미노 수지로서, 당업자에게 공지되어 있는 모든 아미노 수지, 바람직하게는 목재 기반 물질의 제조에 대해 공지된 것을 사용할 수 있다. 이러한 종류의 수지 및 이의 제조 또한, 예를 들어, 문헌 [Ullmanns Enzyklopadie der technischen Chemie, 4th, revised and expanded edition, Verlag Chemie, 1973, 403 내지 424 페이지, "Aminoplaste"] 및 [Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol.　A2, VCH Verlagsgesellschaft, 1985, 115 내지 141 페이지, "Amino Resins"], 및 또한 [M.　Dunky, P.　Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, Springer 2002, 251 내지 259 페이지(UF resins) 및　303 내지 313 페이지 (MUF and UF with a small amount of melamine)]에 기재되어 있으며, 카바마이드 기를 함유하는 화합물, 바람직하게는 요소, 멜라민 또는 이들의 혼합물을, 알데하이드(바람직하게는 포름알데하이드)와, 알데하이드에 대한 카바마이드 기의 원하는 몰 비율로, 바람직하게는 용매로서의 물 중에서 반응시킴으로써 제조될 수 있다.
임의적으로 유기 라디칼에 의해 부분적으로 치환되는 아미노 기에 대한 알데하이드(바람직하게는 포름알데하이드)의 원하는 몰 비율의 설정은, 완성된(바람직하게는 상업적인) 비교적 포름알데하이드가 풍부한 아미노 수지에, -NH2 기를 가지는 단량체를 첨가하는 것에 의해서도 수행될 수 있다. NH2 기를 가지는 단량체는 바람직하게는 요소, 멜라민 또는 이들의 혼합물이고, 더 바람직하게는 요소이다.
아미노 수지는 바람직하게는, 1개 이상의 카바마이드 기(임의적으로 일부가 유기 라디칼에 의해 치환됨)(카바마이드 기는 또한 카복사마이드 기라고도 칭해짐)를 가지는 화합물 및 알데하이드(바람직하게는 포름알데하이드)의 중축합 산물로 간주되며, 특히 바람직한 것은 요소-포름알데하이드 수지(UF 수지), 멜라민-포름알데하이드 수지(MF 수지) 또는 멜라민 함유 요소-포름알데하이드 수지(MUF resin), 특히 요소-포름알데하이드 수지(예시로, 바스프 SE로부터의 카우릿(Kaurit)® 글루 제품)이다. 추가로 특히 바람직한 아미노 수지는, 임의적으로 유기 라디칼에 의해 부분적으로 치환된 아미노 기에 대한 알데하이드의 몰 비율이 0.3:1 내지 1:1, 바람직하게는 0.3:1 내지 0.6:1, 더 바람직하게는 0.3:1 내지 0.45:1, 매우 바람직하게는 0.3:1 내지 0.4:1인, 1개 이상의 아미노 기(유기 라디칼에 의해 부분적으로 치환된 아미노 기를 포함한다)를 가지는 화합물 및 알데하이드로부터 만들어진 중축합 산물이다.
상기 아미노 수지는 일반적으로 액체 형태로 사용되며, 보통 액체 매질 중 현탁액으로, 바람직하게는 수성 현탁액으로 사용되며, 그렇지 않으면 고체 형태로 사용된다.
바람직하게는 수성 현탁액인, 아미노 수지 현탁액의 고체 함량은 일반적으로 25 내지 90　중량%, 바람직하게는 50 내지 70　중량%이다.
수성 현탁액 중 아미노 수지의 고체 함량은 문헌 [Gunter　Zeppenfeld, Dirk　Grunwald, Klebstoffe in der Holz - und Mobelindustrie, 2nd edition, DRW-Verlag, 268 페이지]에 따라 결정될 수 있다. 아미노플라스트 글루의 고체 함량을 결정하기 위해, 1 g의 아미노플라스트 글루를 칭량 팬에 정확하게 칭량하고, 베이스 상에 균일하게 분포시키고, 120℃에서 2시간 동안 건조 캐비닛 중에서 건조하였다. 데시케이터 중에서 실온으로 조절한 후, 잔사를 칭량하고 초기 질량에 대한 퍼센티지 비율로 계산하였다.
결합제 중 아미노플라스트 성분에 대한 결합제의 중량 수치는 상응하는 성분의 고체 함량(문헌 [Gunter Zeppenfeld, Dirk Grunwald, Klebstoffe in der Holz - und Mobelindustrie, 2nd edition, DRW-Verlag, 268 페이지]에 따라, 120℃에서 2시간 동안 물을 증발시킴으로써 결정됨)을 기준으로 하고, 이소시아네이트, 특히 PMDI와 관련하여, 이소시아네이트 성분 그 자체(다시 말해, 예를 들어 용매 또는 유화 매질 없이)를 기준으로 한다.
유기 이소시아네이트
적합한 유기 이소시아네이트는 2개 이상의 이소시아네이트 기를 갖는 유기 이소시아네이트 또는 이들의 혼합물, 특히 당업자에게 공지된 모든 유기 이소시아네이트 또는 이들의 혼합물, 바람직하게는 목재 기반 물질 또는 폴리우레탄의 생산에 대해 공지된 것이다. 이러한 종류의 유기 이소시아네이트 또는 이의 제조 및 용도는 예를 들어, 문헌 [Becker/Braun, Kunststoff Handbuch, 3rd revised edition, volume　7 "Polyurethane", Hanser 1993, 17 내지 21 페이지, 76 내지 88 페이지 및 665 내지 671 페이지]에 기재되어 있다.
바람직한 유기 이소시아네이트는, 2 내지 10개, 바람직하게는 2 내지 8개의 단량체 단위를 가지고 단량체 단위 당 평균 1개 이상의 이소시아네이트 기를 가지는 올리고머 이소시아네이트 또는 이들의 혼합물이고, 바람직하게는 포름알데하이드와 아닐린의 축합 및 축합으로 형성된 이성질체 및 올리고머의 포스겐화에 의해 수득할 수 있는 올리고머성 유기 이소시아네이트 PMDI("폴리머성 메틸렌 다이페닐렌 다이이소시아네이트")(예를 들어, 문헌 [Becker/Braun, Kunststoff Handbuch, 3rd revised edition, volume　7 "Polyurethane", Hanser 1993, 18 페이지 마지막 문단부터 19 페이지 두 번째 문단, 및 76 페이지 다섯번 째 문단] 참고)이고, 매우 바람직하게는 바스프 에스이로부터의 루프라나트(LUPRANAT)® 제품 시리즈, 특히 바스프 에스이로부터의 루프라나트® M　20　FB이다.
성분 C) 중의 경화제
결합제 C)는 당업자에 공지된 경화제 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
적합한 경화제는, 아미노 수지 또는 페놀-포름알데하이드 수지의 중축합을 일으키거나 촉진하는 임의의 분자량의 모든 화학적 화합물, 및 2개 이상의 이소시아네이트 기를 가지는 유기 이소시아네이트와 물 또는, -OH, -NH, -NH2 또는 =NH 기를 포함하는 다른 화합물 또는 기재(예를 들어, 목재)의 반응을 초래하거나 촉진하는 것들을 포함한다.
아미노 수지 또는 페놀-포름알데하이드 수지에 적합한 경화제는 추가의 축합에 대해 촉매 작용을 하는 것, 예를 들어 산 또는 그의 염, 또는 이러한 염의 수성 용액이다.
적합한 산은 무기 산(HCl, HBr, HI, H2SO3, H2SO4, 인산, 폴리인산, 질산 등), 설폰산(예를 들어, p-톨루엔설폰산, 메탄설폰산, 트리플루오로메탄설폰산, 노나플루오로부탄설폰산 등), 카르복시산(C1 내지 C8 카르복시산, 예를 들어 포름산, 아세트산, 프로피온산 등) 또는 이들의 혼합물이고, 바람직하게는 무기산(HCl, H2SO3, H2SO4, 인산, 폴리인산, 질산 등), 설폰산(p-톨루엔설폰산, 메탄설폰산 등), 카르복시산(C1 내지 C8 카르복시산, 예를 들어, 포름산, 아세트산 등)이고, 더 바람직하게는 무기산(H2SO4, 인산, 질산 등), 설폰산(p-톨루엔설폰산, 메탄설폰산 등) 및 카르복시산(포름산, 아세트산 등)이다.
적합한 염은 양성자화된, 일차, 이차 및 삼차 지방족 아민, 알칸올아민, C1 내지 C8 아민 등의 고리 방향족 아민, 이소프로필아민, 2-에틸헥실아민, 다이(2-에틸헥실)아민, 다이에틸아민, 다이프로필아민, 다이부틸아민, 다이이소프로필아민, tert-부틸아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 트리이소프로필아민, 트리부틸아민, 모노에탄올아민, 모르폴린, 피페리딘, 피리딘 및 암모니아, 바람직하게는 양성자화된, 일차, 이차 및 삼차 지방족 아민, 알칸올아민, 고리 아민, 고리 방향족 아민 및 암모니아, 더 바람직하게는 양성자화된 알칸올아민, 고리 아민 및 암모니아, 또는 이들의 혼합물의, 할라이드, 설파이트, 설페이트, 수소설페이트(hydrogensulfates), 카보네이트, 수소카보네이트, 나이트라이트, 나이트레이트, 설포네이트, 카르복시산염(포르메이트, 아세테이트 및 프로피오네이트 등)이고, 바람직하게는 설파이트, 카보네이트, 나이트레이트, 설포네이트, 카르복시산염(포르메이트, 아세테이트 및 프로피오네이트 등), 더 바람직하게는 설파이트, 나이트레이트, 설포네이트, 카르복시산염(포르메이트, 아세테이트 및 프로피오네이트 등)이다.
언급될 수 있는 염은 특히 하기를 포함한다: 암모늄 클로라이드, 암모늄 브로마이드, 암모늄 아이오다이드, 암모늄 설페이트, 암모늄 설파이트, 암모늄 수소설페이트, 암모늄 메탄설포네이트, 암모늄-p-톨루엔설포네이트, 암모늄 트리플루오로메탄설포네이트, 암모늄 노나플루오로부탄설포네이트, 암모늄 포스페이트, 암모늄 나이트레이트, 암모늄 포르메이트, 암모늄 아세테이트, 모르폴리늄 클로라이드, 모르폴리늄 브로마이드, 모르폴리늄 아이오다이드, 모르폴리늄 설페이트, 모르폴리늄 설파이트, 모르폴리늄 수소설페이트, 모르폴리늄 메탄설포네이트, 모르폴리늄 p-톨루엔설포네이트, 모르폴리늄 트리플루오로메탄설포네이트, 모르폴리늄 노나플루오로부탄설포네이트, 모르폴리늄 포스페이트, 모르폴리늄 나이트레이트, 모르폴리늄 포르메이트, 모르폴리늄 아세테이트, 모노에탄올 암모늄 클로라이드, 모노에탄올암모늄 브로마이드, 모노에탄올암모늄 아이오다이드, 모노에탄올암모늄 설페이트, 모노에탄올암모늄 설파이트, 모노에탄올암모늄 수소설페이트, 모노에탄올암모늄 메탄설포네이트, 모노에탄올암모늄 p-톨루엔설포네이트, 모노에탄올암모늄 트리플루오로메탄설포네이트, 모노에탄올암모늄 노나플루오로부탄설포네이트, 모노에탄올암모늄 포스페이트, 모노에탄올암모늄 나이트레이트, 모노에탄올암모늄 포르메이트, 모노에탄올암모늄 아세테이트 또는 이들의 혼합물.
염은 특히 바람직하게는 수용액의 형태로 사용된다. 수용액은 이 문맥에서, 희석, 포화, 과포화 및 부분 침전 용액, 및 또한 더 이상 녹지 않는 염의 고체 함량을 가진 포화 용액으로 이해된다.
페놀-포름알데하이드 수지는 또한 알칼리에 의해, 바람직하게는 칼륨 카보네이트 및 나트륨 하이드록사이드 등의 카보네이트 또는 하이드록사이드에 의해 경화될 수 있다.
2개 이상의 이소시아네이트 기를 갖는 유기 이소시아네이트, 예를 들어 PMDI의 매우 적합한 경화제는 네 개의 군으로 나누어질 수 있다: 아민, 다른 염기, 금속 염 및 유기금속 화합물; 아민이 바람직하다. 이러한 종류의 경화제는, 예를 들어, 문헌 [Michael　Szycher, Szycher's Handbook of Polyurethanes, CRC Press, 1999, 10-1 내지 10-20 페이지]에 기재되어 있다.
추가적으로, 반응성 수소 원자, 특히 하이드록시 기를 함유하는 화합물의 유기 이소시아네이트와의 반응을 크게 촉진시키는 화합물이 적합하다.
염기성 폴리우레탄 촉매가 경화제로서 유용하게 사용되며, 그 예는 삼차 아민(트리에틸아민, 트리부틸아민, 다이메틸벤질 아민, 다이사클로헥실메틸아민, 다이메틸사이클로헥실아민, N,N,N',N'-테트라메틸다이아미노다이에틸 에테르, 비스(다이메틸아미노프로필)요소, N-메틸- 및 N-에틸모르폴린, N-사이클로헥실모르폴린, N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌다이아민, N,N,N',N'-테트라메틸부탄다이아민, N,N,N',N'-테트라메틸헥산-1,6-다이아민, 펜타메틸다이에틸렌트리아민, 다이메틸피페라진, N-다이메틸아미노에틸피페리딘, 1,2-다이메틸이미다졸, 1-아자바이사이클로[2.2.0]옥탄, 1,4-다이아자바이시클로[2.2.2]옥탄 (댑코(Dabco) 등), 알칸올아민 화합물(트리에탄올아민, 트리이소프로판올아민, N-메틸- 및 N-에틸다이에탄올아민 등), 다이메틸아미노에탄올, 2-(N,N-다이메틸아미노에톡시)에탄올, N,N',N"-트리스(다이알킬아미노알킬)헥사하이드로트리아진(예를 들어, N,N',N"-트리스(다이메틸아미노프로필)-s-헥사하이드로트리아진) 및 트리에틸렌다이아민이다.
적합한 금속 염은 철(II) 클로라이드, 아연 클로라이드, 납 옥토에이트, 바람직하게는 주석 다이옥토에이트 등의 주석 염이다.
적합한 유기금속 화합물은 주석 다이옥토에이트, 주석 다이에틸헥소에이트 및 다이부틸주석 다이라우레이트, 특히 3차 아민과 유기 주석 염의 혼합물이다.
추가의 염기로서 적합하게는, 2,3-다이메틸-3,4,5,6-테트라하이드로피리미딘 등의 아미딘, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드 등의 테트라알킬암모늄하이드록사이드, 나트륨 하이드록사이드 등의 알칼리 금속 하이드록사이드, 나트륨 메톡사이드 및 칼륨 이소프로폭사이드 등의 알칼리 금속 알콕사이드, 및 10 내지 20개의 C 원자 및 임의적으로 펜던트 OH 기를 가지는 장쇄 지방산의 알칼리 금속 염이 있다.
아미노 수지를 위한 경화제의 추가 예시는 문헌 [M.　Dunky, P.　Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, Springer 2002, 265 내지 269 페이지]에서 발견되며, 페놀-포름알데하이드 수지를 위한 경화제는 문헌 [M.　Dunky, P.　Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, Springer 2002, 341 내지 352 페이지]에서 발견되며, 2개 이상의 이소시아네이트 기를 가지는 유기 이소시아네이트를 위한 경화제는 문헌 [M.　Dunky, P.　Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, Springer 2002, 385 내지 391 페이지]에서 찾을 수 있다.
성분 D)
성분 D)는, 임의적으로 결합제로 코팅된, 팽창된 플라스틱 입자로 구성된다.
팽창된 플라스틱 입자, 바람직하게는 팽창된 열가소성 플라스틱 입자는, 팽창될 수 있는 플라스틱 입자, 바람직하게는 팽창될 수 있는 열가소성 플라스틱 입자로부터 제조된다. 양 쪽 모두 중합체, 바람직하게는 열가소성 플라스틱 중합체(이는 발포될 수 있음)를 기반으로 하거나 이로 이루어진다. 이러한 중합체는 당업자에게 공지되어 있다.
매우 적합한 이러한 중합체의 예시는 폴리케톤, 폴리설폰, 폴리옥시메틸렌, PVC(가소화된 및 가소화되지 않은), 폴리카보네이트, 폴리이소시아누레이트, 폴리카보다이이미드, 폴리아크릴이미드 및 폴리메타크릴이미드, 폴리아마이드, 폴리우레탄, 아미노 수지 및 페놀 수지, 스티렌 단독중합체(하기에서 "폴리스티렌" 또는 "스티렌 중합체"라고도 칭해짐), 스티렌 공중합체, C2-C10-올레핀 단독중합체, C2-C10-올레핀 공중합체, 폴리에스테르 또는 이들의 혼합물이고, 바람직하게는 PVC (가소화된 및 가소화되지 않은), 폴리우레탄, 스티렌 단독중합체, 스티렌 공중합체 또는 이들의 혼합물이고, 더 바람직하게는 스티렌 단독중합체, 스티렌 공중합체 또는 이들의 혼합물이고, 더 특히 스티렌 단독중합체, 스티렌 공중합체 또는 이들의 혼합물이다.
상기 기재된, 바람직한 또는 더 바람직한 팽창될 수 있는 스티렌 중합체 또는 팽창될 수 있는 스티렌 공중합체는 상대적으로 낮은 발포제 함량을 가진다. 이 종류의 중합체는 또한 "저발포제" 유형이라고도 칭해진다. 저발포제 유형의 팽창될 수 있는 폴리스티렌 또는 팽창될 수 있는 스티렌 공중합체를 제조하기 위한 하나의 매우 적합한 공정은, 본원에 참고로서 명시적으로 인용되는 US-A-5,112,875에 기재되어 있다.
기재된 대로, 스티렌 공중합체를 사용하는 것도 가능하다. 이러한 스티렌 공중합체는 유리하게 50 중량% 이상, 바람직하게는 80 중량% 이상의 공중합된 스티렌을 포함한다. 고려되는 공단량체의 예시는 알파-메틸스티렌, 고리-할로겐화 스티렌, 아크릴로니트릴, 아크릴산 또는 메타크릴산과 1 내지 8개의 C 원자를 가지는 알코올의 에스테르, N-비닐카르바졸, 말레산(및/또는 말레산 무수물), (메트)아크릴아마이드 및/또는 비닐 아세테이트를 포함한다.
폴리스티렌 및/또는 스티렌 공중합체는 유리하게는, 공중합된 형태로, 소량의 사슬 분지화제, 즉, 다이비닐벤젠, 부타디엔 및/또는 부탄다이올 다이아크릴레이트 등의, 하나 초과, 바람직하게는 2개의 이중 결합을 가지는 화합물을 포함한다. 일반적으로, 분지화제는 스티렌을 기준으로 0.0005 내지 0.5　mol%의 양으로 사용된다.
상이한 스티렌 (공)중합체의 혼합물 또한 사용될 수 있다.
매우 바람직한 스티렌 단독중합체 또는 스티렌 공중합체는 결정 폴리스티렌(GPPS), 내충격성 폴리스티렌 (HIPS), 음이온 중합된 폴리스티렌 또는 내충격성 폴리스티렌(A-IPS), 스티렌-알파-메틸스티렌 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 중합체(ABS), 스티렌-아크릴로니트릴(SAN), 아크릴로니트릴-스티렌-아크릴레이트(ASA), 메틸 아크릴레이트-부타디엔-스티렌(MBS), 메틸 메타크릴레이트-아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(MABS) 중합체 또는 이들의 혼합물이거나, 또는 폴리페닐렌 에테르(PPE)와 함께 사용된다.
바람직한 것은 70　000 내지 400　000　g/mol, 더 바람직하게는 190　000 내지 400　000　g/mol, 매우 바람직하게는 210　000 내지 400　000　g/mol 범위의 분자량을 가지는 스티렌 중합체, 스티렌 공중합체 또는 스티렌 단독중합체를 사용하는 것이다.
이 종류의 폴리스티렌 및/또는 스티렌 공중합체는 당업자에 공지된 임의의 중합 공정에 의해 제조될 수 있다(예를 들어, 문헌 [Ullmann's Encyclopedia, Sixth Edition, 2000 Electronic Release] 또는 [Kunststoff - Handbuch 1996, volume　4 "Polystyrol", 567 내지 598 페이지] 참고).
팽창된 플라스틱 입자가, 상이한 중합체 종, 즉, 상이한 단량체에 기초한 중합체 종, 예를 들어, 폴리스티렌 및 폴리에틸렌, 또는 폴리스티렌 및 단독-폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 및 단독-폴리프로필렌 등으로 이루어지는 경우, 이러한 상이한 중합체 종은 상이한 중량 비율로 존재한다(그러나, 이것은 중요하지는 않음).
팽창된 플라스틱 입자는, 일반적으로 0.25 내지 10　mm, 바람직하게는 0.4 내지 8.5　mm, 더 바람직하게는 0.4 내지 7　mm, 특히 1.2 내지 7　mm 범위의 평균 직경을 갖는 비즈 또는 펠렛의 형태로 사용되고, 유리하게는, 예를 들어 구 또는 타원의 형태로, 단위 부피 당 적은 표면적을 갖는다.
팽창된 플라스틱 입자는 유리하게는 폐쇄된 셀(closed-cell)이다. DIN-ISO 4590에 따른 개방된 셀(open-cell)의 함량은 일반적으로 30% 미만이다.
팽창된 플라스틱 입자는 10 내지 150　kg/m3, 바람직하게는 30 내지 100　kg/m3, 더 바람직하게는 40 내지 80　kg/m3, 특히 50 내지 70　kg/m3의 벌크 밀도를 가진다. 벌크 밀도는 일반적으로, 벌크 물질로 충전된 한정된 부피를 칭량함으로써 확인된다.
팽창된 플라스틱 입자는 일반적으로, 만약 있다면, 단지 낮은 정도의 발포제만을 함유한다. 팽창된 플라스틱 입자의 발포제 함량은 일반적으로, 각 경우에 팽창된 폴리스티렌 또는 팽창된 스티렌 공중합체를 기준으로, 0 내지 5.5　중량%, 바람직하게는 0 내지 3　중량%, 더 바람직하게는 0 내지 2.5　중량%, 특히 바람직하게는 0 내지 2　중량%의 범위이다. 여기서 0 중량%는 관례적인 검출 방법을 사용할 때 발포제가 검출될 수 없음을 의미한다.
이러한 팽창된 플라스틱 입자는, 발포제의 감소를 위한 추가의 조치 없이 또는 추가의 조치와 함께(바람직하게는 추가의 조치 없이), 더 바람직하게는 추가로 개입되는 단계 없이, 리그노셀룰로직의 제조를 위해 사용될 수 있다.
팽창될 수 있는 폴리스티렌 또는 팽창될 수 있는 스티렌 공중합체, 또는 팽창된 폴리스티렌 또는 팽창된 스티렌 공중합체는 일반적으로 대전 방지 코팅을 가진다.
팽창된 플라스틱 입자는 하기와 같이 수득될 수 있다:
팽창-가능 매질(발포제라고도 칭해짐)을 포함하며 일반적으로 셀(cell) 구조를 갖지 않는 솔리드(solid)인 조밀하고 팽창될 수 있는 플라스틱 입자는 열 노출 또는 압력 변화에 의해 팽창된다(종종 "발포"라고도 칭해짐). 이러한 노출로, 발포제가 팽창하고, 입자의 크기가 커지고, 셀 구조가 형성된다.
이 팽창은 일반적으로, 종종 "예비-팽창기"라고도 칭해지는, 관례적인 발포 장치에서 수행된다. 이 종류의 예비-팽창기는 고정된 설비이거나 그렇지 않으면 이동 가능하다.
팽창은 하나 이상의 단계로 수행될 수 있다. 일반적으로는, 1 단계 공정으로, 팽창될 수 있는 플라스틱 입자는 원하는 최종 크기로 바로 팽창된다.
일반적으로, 다단계 공정의 경우에, 팽창될 수 있는 플라스틱 입자는 먼저 중간 크기로 팽창되고, 이후 상응하는 중간 크기의 개수를 거쳐, 원하는 최종 크기로 하나 이상의 추가의 단계로 팽창된다.
팽창은 바람직하게는 1 단계로 수행된다.
성분 D)로서의 팽창된 폴리스티렌 및/또는 성분 D)로서의 팽창된 스티렌 공중합체의 제조를 위하여, 일반적으로, 팽창될 수 있는 스티렌 단독중합체 또는 팽창될 수 있는 스티렌 공중합체는 예를 들어, 문헌 [Kunststoff Handbuch 1996, volume　4 "Polystyrol", Hanser 1996, 640 내지 673 페이지] 또는 US-A-5,112,875에 기재된 바와 같이, 공지된 방법으로 그들의 연화점을 초과하는 온도로 가열하고(뜨거운 공기 또는 바람직하게는 스팀 사용) 및/또는 압력 변화를 사용하여 팽창된다(이 팽창은 종종 또한 "발포"라고 칭해진다). 팽창될 수 있는 폴리스티렌 또는 팽창될 수 있는 스티렌 공중합체는 일반적으로, 종래의 방법으로 현탁 중합에 의해 또는 상기 기재된 압출 기술에 의해 수득할 수 있다. 팽창 시, 발포제가 팽창하고, 중합체 입자의 크기가 커지고, 셀 구조가 형성된다,
팽창될 수 있는 폴리스티렌 및/또는 스티렌 공중합체는 일반적으로 종래의 방법, 현탁 중합 또는 압출 기술에 의해 제조된다.
현탁 중합의 경우, 스티렌(임의적으로 추가의 공단량체가 첨가됨)은, 종래의 현탁 안정제의 존재 하에 수성 현탁액 중에서 라디칼-형성 촉매를 사용하여 중합된다. 발포제 및 임의적으로 추가의 보조제가 중합의 초기 충전물에 포함되거나, 중합의 진행 중에 배취(batch)에 첨가되거나, 또는 중합 종료 시점에 첨가될 수 있다. 수득된, 발포제로 함침된, 비드형의 팽창될 수 있는 스티렌 중합체는, 중합의 종료 이후에 수상으로부터 분리되고, 세척되고, 건조되고 스크리닝된다.
압출 공정의 경우, 발포제는 예를 들어, 압출기에 의해 중합체 내로 혼합되고, 생성 물질은 다이 플레이트를 통해 운반되고, 압력 하에 펠렛화되어 입자 또는 스트랜드를 형성한다.
생성되는 팽창된 플라스틱 입자 또는 코팅된 팽창된 플라스틱 입자는 일시적으로 저장되고 운반될 수 있다.
적합한 발포제는 당업자에게 공지되어 있는 모든 발포제이고, 그 예시는 지방족 C3 내지 C10 탄화수소(예를 들어, 프로판, n-부탄, 이소부탄, n-펜탄, 이소펜탄, 네오펜탄, 사이클로펜탄 및/또는 헥산, 및 이의 이성질체), 알코올, 케톤, 에스테르, 에테르, 할로겐화 탄화수소, 또는 이들의 혼합물, 바람직하게는, n-펜탄, 이소펜탄, 네오펜탄, 사이클로펜탄 또는 이들의 혼합물, 보다 바람직하게는 n-펜탄 및 이소펜탄으로 구성된 상업적인 펜탄 이성질체 혼합물이다.
팽창될 수 있는 플라스틱 입자의 발포제 함량은 일반적으로, 각 경우에 발포제를 함유하는 팽창될 수 있는 폴리스티렌 또는 스티렌 공중합체를 기준으로, 0.01 내지 7　중량%, 바람직하게는 0.01 내지 4　중량%, 더 바람직하게는 0.1 내지 4　중량%, 매우 바람직하게는 0.5 내지 3.5　중량%의 범위이다.
성분 D)의 코팅
팽창될 수 있는 또는 팽창된 플라스틱 입자를 위한 적합한 코팅 물질은 성분 B) 및 C)의 모든 화합물 및 또한 점착성(tacky) 층을 형성하는 화합물 K, 또는 이들의 혼합물, 바람직하게는 성분 C의 모든 화합물 및 또한 점착성 층을 형성하는 화합물 K, 더 바람직하게는 성분 C의 모든 화합물을 포함한다. 코팅 물질이 성분 C로부터 선택되는 경우, 리그노셀룰로오스 물질 중 코팅 물질 및 성분 C가 동일하거나 상이할 수 있으며, 바람직하게는 동일하다.
점착성 층을 형성하는 적합한 화합물 K는, 비닐 방향족 단량체(예를 들어, 알파-메틸스티렌, p-메틸스티렌, 에틸스티렌, tert-부틸스티렌, 비닐스티렌, 비닐톨루엔, 1,2-다이페닐에틸렌, 1,1-다이페닐에틸렌 등), 알켄(예를 들어, 에틸렌 또는 프로필렌 등), 다이엔(예를 들어, 1,3-부타다이엔, 1,3-펜타다이엔, 1,3-헥사다이엔, 2,3-다이메틸부타다이엔, 이소프렌 또는 피페릴렌 등), 알파,베타-불포화 카르복시산 (예를 들어, 아크릴산 및 메타크릴산 등) 및 그의 에스테르이고, 특히 알킬 에스테르(예를 들어, 아크릴산의 C1 내지 C10 알킬 에스테르, 특히 부틸 에스테르), 바람직하게는 n-부틸 아크릴레이트, 및 메타크릴산의 C1 내지 C10 알킬 에스테르(특히 메틸 메타크릴레이트(MMA)), 또는 카복사마이드(예를 들어, 아크릴아마이드 및 메타크릴아마이드 등) 등의 단량체를 기반으로 하는 중합체이다. 이러한 중합체는 임의적으로 1 내지 5　중량%의 공단량체, 예를 들어 (메트)아크릴로니트릴, (메트)아크릴아마이드, 우레이도(메트)아크릴레이트, 2-하이드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 3-하이드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 아크릴아마이도프로판설폰산, 메틸올아크릴아마이드 또는 비닐설폰산의 나트륨 염을 포함할 수 있다. 이 중합체의 구성 단량체 또는 단량체들은 바람직하게는 하나 이상의 스티렌, 부타다이엔, 아크릴산, 메타크릴산, C1 내지 C4 알킬 아크릴레이트, C1 내지 C4 알킬 메타크릴레이트, 아크릴아마이드, 메타크릴아마이드 및 메틸올아크릴아마이드이다. 추가적으로 특히 적합한 것은 아크릴레이트 수지이고, 더 바람직하게는 수성 중합체 분산액의 형태인 것이고, 또한 알파,베타-불포화 카르복시산 또는 그의 무수물의 단독올리고머 또는 단독중합체이고, 또한 알파,베타-불포화 카르복시산 및/또는 그의 무수물과 에틸렌형 불포화 공단량체의 공올리고머 또는 공중합체이다.
적합한 중합체 분산액은, 예를 들어, WO-A-00/50480에 기재된 바와 같이, 에틸렌형 불포화 단량체, 예컨대 스티렌, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 또는 이들의 혼합물 등, 바람직하게는 순 아크릴레이트 또는 스티렌-아크릴레이트(단량체 스티렌, n-부틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트(MMA), 메타크릴산, 아크릴아마이드 또는 메틸올아크릴아마이드로부터 합성됨)의 라디칼 유화 중합에 의해서 수득할 수 있다.
중합체 분산액 또는 현탁액은 종래 방법, 예를 들어, 유화, 현탁 또는 분산 중합에 의해, 바람직하게는 수상에서 제조될 수 있다. 중합체는 용액 또는 벌크 중합, 임의적으로 분쇄, 및 이후, 물 중 중합체 입자의 통상적인 분산에 의해서 제조될 수 있다.
코팅 물질은 팽창될 수 있는 플라스틱 입자("변형체 I") 또는 팽창된 플라스틱 입자("변형체 II")와 접촉될 수 있으며, 바람직한 것은 변형체 II를 사용하는 것이다.
본 발명의 코팅된 플라스틱 입자는, 예를 들어,
a) 플라스틱 입자, 바람직하게는 팽창될 수 없는 플라스틱 입자를 용융시키고, 1종 이상의 코팅 물질 및 발포제를 임의의 순서로 첨가하고, 매우 균일하게 이들을 혼합하고, 및 혼합물을 발포시켜 발포 입자를 형성하거나;
b) 팽창될 수 있는 플라스틱 입자를 1종 이상의 코팅 물질로 코팅하고 이들을 발포시켜 발포 입자를 형성하거나; 또는
c) 팽창될 수 있는 플라스틱 입자를 예비-팽창 도중 또는 이후에 1종 이상의 코팅 물질로 코팅함으로써 제조될 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 접촉은, 관례적인 방법을 사용하여, 예를 들어, 0 내지 150℃, 바람직하게는 10 내지 120℃, 더 바람직하게는 15 내지 110℃의 온도에서, 0.01 내지 10 바(bar), 바람직하게는 0.1 내지 5 바의 압력, 더 바람직하게는 표준 압력(대기압) 하에서, 상기 팽창될 수 있는 또는 팽창된 플라스틱 입자와 코팅 물질의 분사, 침지, 습윤 또는 드러밍(drumming)에 의해 수행될 수 있고, 코팅 물질은 바람직하게는 상기 명시된 조건 하에서 예비-팽창기 내에서 첨가된다.
성분 E)
본 발명의 리그노셀룰로오스 물질은, 성분 E로서, 당업자에게 공지된 상업적으로 관례적인 첨가제를, 0 내지 68　중량%, 바람직하게는 0 내지 10　중량%, 더 바람직하게는 0.5 내지 8　중량%, 특히 1 내지 3　중량%의 양으로 포함할 수 있다.
적합한 첨가제의 예시는 파라핀 에멀전 등의 소수성화제(hydrophobicizing agent), 항진균제, 요소 또는 폴리아민 등의 포름알데하이드 포집제, 난연제, 증량제 및 충전제를 포함한다. 첨가제의 추가 예시는 문헌 [M.　Dunky, P.　Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, Springer 2002, 436 내지 444 페이지]에서 찾을 수 있다.
리그노셀룰로오스 물질 중의 성분의 양
미세섬유화된 셀룰로오스는 리그노셀룰로직의 건조 중량을 기준으로, 일반적으로 0.01 내지 50　중량%, 바람직하게는 0.05 내지 40　중량%, 더 바람직하게는 0.1 내지 30　중량% 범위의 총 건조 중량을 가진다.
결합제 C)의 총량은, 리그노셀룰로직을 기준으로, 일반적으로 1 내지 50　중량%, 바람직하게는 2 내지 15　중량%, 더 바람직하게는 3 내지 10　중량% 범위의 양이고,
a) 리그노셀룰로직을 기준으로, 페놀-포름알데하이드 수지는 일반적으로 0 내지 50　중량%, 바람직하게는 4 내지 20　중량%, 더 바람직하게는 5 내지 15　중량% 범위의 양,
b) 리그노셀룰로직을 기준으로, 아미노 수지(고체로서 계산됨)는 일반적으로, 0 내지 45　중량%, 바람직하게는 4 내지 20　중량%, 더 바람직하게는 5 내지 15　중량% 범위의 양, 그리고
c) 리그노셀룰로직을 기준으로, 일반적으로 유기 이소시아네이트는 일반적으로 0 내지 7　중량%, 바람직하게는 0.1 내지 5　중량%, 더 바람직하게는 0.5 내지 4　중량% 범위의 양이다.
팽창된 플라스틱 입자 D)에서 코팅 물질의 총량은 (코팅되지 않은 플라스틱 입자의 양을 기준으로) 0 내지 20　중량%, 바람직하게는 0 내지 15　중량%, 더 바람직하게는 0 내지 10　중량%의 범위이다.
리그노셀룰로오스 물질, 바람직하게는 목재 기반 물질, 바람직하게는 다층 리그노셀룰로오스 물질, 더 바람직하게는 다층 목재 기반 물질을 형성하기 위한 프레싱이 수행된 이후에도, 임의적으로 코팅된, 팽창된 플라스틱 입자 D)는 일반적으로 사실상 용융되지 않은 상태로 존재한다. 이는 일반적으로, 플라스틱 입자 D)가 리그노셀룰로오스 입자를 관통하거나 그들을 함침시키지 않고, 대신에 리그노셀룰로오스 입자 사이에 분포되어 있음을 의미한다. 플라스틱 입자 D)는 일반적으로 물리적 방법에 의해, 예를 들어 리그노셀룰로오스 물질의 분쇄 이후에, 리그노셀룰로오스로부터 분리될 수 있다.
코팅된, 팽창될 수 있는 플라스틱 입자 D)의 총량은, 리그노셀룰로오스-함유 물질, 바람직하게는 목재-함유 물질을 기준으로, 0 내지 25　중량%, 바람직하게는 0 내지 20　중량%, 더 바람직하게는 0 내지 15　중량%의 범위이다.
다층 적층 방법
추가로, 본 발명은 단층 리그노셀룰로오스 물질을 제조하는 방법, 또는 중간층만이 또는 중간층의 적어도 일부가 상기 정의된 리그노셀룰로직을 포함하거나, 중간층 또는 중간층의 적어도 일부뿐 아니라 하나 이상의 추가의 층이 상기 정의된 리그노셀룰로직을 포함하는, 3층 이상을 포함하는 다층 리그노셀룰로오스 물질을 제조하는 방법(이때, 각 층의 성분은 서로의 최상부에 적층되고 승온 및 승압에서 압축된다)에 관한 것이다.
본 발명의 다층 리그노셀룰로오스 물질, 바람직하게는 목재 기반 물질, 바람직하게는 3층 리그노셀룰로오스 물질, 바람직하게는 목재 기반 물질의 평균 밀도는 일반적으로 중요하지 않다.
본 발명의 상대적으로 고밀도의 다층(바람직하게는 3층) 리그노셀룰로오스 물질, 바람직하게는 목재 기반 물질은 일반적으로 평균 밀도 600 내지 900　kg/m3, 바람직하게는 600 내지 850　kg/m3, 더 바람직하게는 600 내지 800　kg/m3의 범위를 가진다.
본 발명의 저밀도의 다층(바람직하게는 3층) 리그노셀룰로오스 물질, 바람직하게는 목재 기반 물질은 일반적으로 평균 밀도 200 내지 600　kg/m3, 바람직하게는 300 내지 600　kg/m3, 더 바람직하게는 350 내지 500　kg/m3 의 범위를 가진다.
리그노셀룰로오스-함유 물질, 바람직하게는 목재 함유 물질의 평균 밀도, 성분 A), B), C), D) 및 E), 및 그 제조 공정, 및 이 특징들의 조합에 대한 바람직한 파라미터 범위 및 바람직한 실시양태는 상기 기재된 것과 상응한다.
본 발명의 중간층의 의미는, 외층이 아닌 모든 층이다.
본 발명의 미세섬유화된 셀룰로오스는 하기의 다양한 방법으로 적용될 수 있다:
a) 액체 MFC 제형(용액, 분산액, 현탁액)을 목재 칩/섬유에 분사하는 방법;
b) 고체, 바람직하게는 미분 MFC를 목재 칩/섬유와 혼합하는 방법;
c) 액체 또는 고체 MFC-결합제 혼합물을 발포시키고 이를 목재 칩/섬유에 적용하거나 또는 목재 칩/섬유와 혼합하는 방법; 또는
d) 삭편기(flaker) 또는 개질기(refiner) 내에서 목재 칩/섬유의 생산 전에 또는 도중에 MFC를 첨가하는 방법.
공정 a)
액체 MFC 제형은 결합제 C)의 도입 전 또는 후에 목재 칩/섬유에 분사될 수 있다. 사용되는 용매는 물, 바람직하게는 수돗물, 탈이온수, 탈염수 또는 증류수이다. 수성 제형 중 MFC의 농도는, 수성 제형을 목재 칩에 여전히 쉽게 분사할 수 있고 MFC가 칩 전체에 균일하게 분사되도록 선택된다. MFC 제형의 고체 함량은 0.01 내지 20%, 바람직하게는 0.05 내지 15%, 더 바람직하게는 0.1 내지 10%이다.
공정 b)
목재 칩/섬유에 고체 MFC를 첨가하는 것은 결합제 C)의 적용 전 또는 후에 수행할 수 있다. 사용되는 MFC는 미분이어야 하고, 자유 유동성을 가져야 한다. 목재 칩/섬유의 양을 기준으로, MFC의 양은 0.01 내지 50　중량%, 바람직하게는 0.1 내지 30　중량%, 더 바람직하게는 0.1 내지 15　중량%이다.
공정 c)
MFC는 결합제 C)에
i) 여전히 액체인 MFC-결합제 제형이 형성되고,
ii) 상기 결합제 C)가 MFC에 의해 완전히 흡수되어 고체 제형을 형성하도록 제형화된다.
여전히 액체인 MFC 제형 i)의 제조 시, 제형 중 MFC의 농도가 제형이 목재 칩/섬유에 여전히 쉽게 분사될 수 있도록 선택되는 것에 주의를 기울여야 한다. 결합제의 고체 함량을 기준으로, MFC의 양은 바람직하게는 0.001 내지 20　중량%, 더 바람직하게는 0.01 내지 10　중량%, 더 바람직하게는 0.1 내지 5　중량%이다. 고체 제형 ii)은, MFC를, 생성 고체가 여전히 미분이고 자유 유동성을 가지도록 하기에 충분한 결합제 C)와 혼합함으로써 형성된다.
공정 d)
MFC는, 목재 칩/섬유의 생산 단계에서 바람직하게는 과립 형태로 첨가된다. MFC는 바람직하게는 호그 목재(hogged wood)에 첨가되거나, 목재 칩의 생산을 위한 삭편기에 또는 그의 상류에 또는 목재 섬유의 생산을 위한 개질기에 또는 그의 상류에 첨가된다. 목재 칩/섬유의 양을 기준으로, MFC의 양은 0.01 내지 50　중량%, 바람직하게는 0.1 내지 30　중량%, 더 바람직하게는 0.5 내지 15　중량%이다.
본 발명의 다층 리그노셀룰로오스 물질, 바람직하게는 다층 목재 기반 물질은 3개의 리그노셀룰로오스 층, 바람직하게는 목재 물질 층을 포함하고, 전체적으로 외층은 내층 또는 내층들 보다 얇다.
외층을 위해 사용되는 결합제는 일반적으로 아미노 수지, 예를 들어, 요소-포름알데하이드 수지(UF), 멜라민-포름알데하이드 수지(MF), 멜라민-요소-포름알데하이드 수지(MUF), 또는 본 발명의 결합제 C)이다. 외층을 위해 사용되는 결합제는 바람직하게는 아미노 수지, 보다 바람직하게는 요소-포름알데하이드 수지, 특히 바람직하게는 포름알데하이드 대 NH2 기의 몰 비율이 0.3:1 내지 3:1의 범위인 아미노 수지이다.
바람직한 일 실시양태에서, 외층은 팽창된 플라스틱 입자 D)를 함유하지 않는다.
본 발명의 다층 리그노셀룰로오스 물질, 바람직하게는 다층 목재 기반 물질의 두께는 사용 분야에 따라 다르며, 일반적으로 0.5 내지 100　mm, 바람직하게는 10 내지 40　mm, 특히 12 내지 40　mm의 범위 내에 든다.
다층 목재 기반 물질을 제조하는 방법은 기본적으로 공지되어 있으며, 예를 들어, 문헌 [M.　Dunky, P.　Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, Springer 2002, 91 내지 150 페이지]에 기재되어 있다.
본 발명의 다층 목재 기반 물질을 제조하는 방법의 일 실시예는 이하에 기재되어 있다.
사용된다면, 성분 D는 팽창될 수 있는 플라스틱 입자로부터 발포되며, 임의적으로 코팅 물질로 코팅된다.
목재가 칩으로 절단된 후, 칩은 건조된다. 이후 임의의 거칠고 미세한 부분은 제거된다. 남아 있는 칩은 스크리닝 또는 공기 스트림에서의 분급에 의해 분류된다. 더 거친 물질은 중간층을 위해 사용되고, 더 미세한 물질은 외층을 위해 사용된다.
외층 칩은 수지 처리되거나, 중간층 칩과 별도로, 2.5 중량%의 수성 현탁액으로서의 성분 B), 성분 C), 경화제(이 경화제는 바람직하게는 성분 C)의 사용 직전에 혼합됨) 및 임의적으로 성분 E와 혼합된다. 이 혼합물은 하기에서 외층 물질로 칭해진다.
중간층 칩은 수지 처리되거나, 외층 칩과 별도로, 2.5 중량%의 수성 현탁액으로서의 성분 B), 임의적으로 성분 D)(임의적으로 코팅됨), 성분 C), 경화제(이 경화제는 바람직하게는 성분 C)의 사용 직전에 혼합됨) 및 임의적으로 성분 E)와 혼합된다. 이 혼합물은 하기에서 중간층 물질로 칭해진다.
칩은 이후 산포된다(scattered).
먼저 외층 물질을 성형 벨트에 산포하고, 이후 중간층 물질(코팅된 성분 B), C) 및 임의적으로 D) 및 E)를 포함)을 산포하고, 마지막으로 외층 물질을 한번 더 산포시킨다. 외층 물질은, 두 외층이 거의 같은 물질량을 포함하도록 나뉘어진다. 이 방법으로 제조된 3층 칩 케이크를 냉(일반적으로 실온) 예비압축(precompaction)시킨 후 핫 프레싱한다.
프레싱은 당업자에게 공지된 임의의 방법에 의해 수행될 수 있다. 목재 입자의 케이크를 일반적으로, 150 내지 230℃의 프레싱 온도에서 원하는 두께로 프레싱한다. 프레싱 시간은 보통 판넬 두께 mm 당 3 내지 15초이다. 3층 합판 판넬이 수득된다.
기계적 강도는 EN 319에 따른 횡방향 인장 강도의 측정에 의해 결정될 수 있다.
목재 칩/섬유에 미세섬유화된 셀룰로오스를 첨가하는 것은 횡방향 인장 강도를 향상시키고, 전체적으로 감소된 양의 결합제를 사용하여 리그노셀룰로오스 물질을 생산할 수 있게 한다. 또한 경량의 리그노셀룰로오스 물질을 생산하는 것도 가능하다.
리그노셀룰로오스 물질, 특히 다층 목재 기반 물질은, 자원의 경제적 사용을 대표하는, 고체 목재의 저렴한 대안이고, 리그노셀룰로오스 물질은 큰 중요성을 가지며, 임의의 종류의 물품의 제조 및 건축 분야에, 특히 가구 및 가구 부품의 제작(가구 건축)에 사용되며, 포장 재료의 제조, 강화 마루의 제조, 건축 자재로서, 가옥 건축, 인테리어 가구 또는 자동차에 사용된다.
미세섬유화된 셀룰로오스는 성형 리그노셀룰로직 물품에 적합하다(용도).
실시예
성분 B)의 제조
사용되는 미세섬유화된 셀룰로오스는 WO-A-2010/149711에 기재된 공정에 의해 제조되었다.
성분 B)의 분산액 제조
3800　g의 물 및 200　g의 미세섬유화된 셀룰로오스(50% 고체 함량)를 잔케&쿤켈(Janke&Kunkel)로부터의 울트라 투랙스(Ultra Turrax) T50)을 사용하여 균일한 현탁액이 수득될 때까지 교반하였다. 현탁액을 사용하기 직전에, 현탁액의 균질성을 한번 더 확인하고 재개된 교반에 의해 회복시켰다.
판넬의 제조
사용된 글루는 요소-포름알데하이드 글루(바스프 에스이로부터의 카우릿(Kaurit)® 레임(Leim))이다. 각 경우에 고체 함량은 물로 67　중량%로 조절하였다.
외층 물질의 제조
혼합기에서, 500 g의 칩을 40 g의 사전 제조된 MFC 현탁액과 60초 동안 혼합하였다. 이후, 100 부의 카우릿®-레임 347 글루, 1 부의 52% 강도 수성 암모늄 나이트레이트 용액, 0.5 부의 요소, 0.7 부의 44% 강도 수성 파라핀 분산액 및 40 부의 물로 구성된 글루 액(liquor)을 102 g 도입하였다.
중간층 물질의 제조
혼합기에서, 500 g의 칩(성분 A)을 40 g의 사전 제조된 MFC 현탁액과 60초 동안 혼합하였다. 이후, 100 부의 카우릿®-레임 347 글루, 4 부의 52% 강도 수성 암모늄 나이트레이트 용액, 1.3 부의 요소, 1.1 부의 44% 강도 수성 파라핀 분산액으로 구성된 글루 액을 95 g 도입하였다.
수지 처리된 칩의 압축
미세섬유화된 셀룰로오스 처리되고 수지 처리된 칩을 30　x　30　cm 몰드에 하기와 같이 충전하였다:
먼저, 외층 물질의 절반을 몰드에 산포하였다. 이후 50 내지 100%의 중간층 물질을 그 위에 층으로서 적용하였다. 마지막으로, 외층 물질의 두 번째 절반을 이 위에 층으로서 적용하고, 전체를 냉 예비압축시켰다. 이후 핫 프레스에서 프레싱(프레싱 온도 210℃, 프레싱 시간 120초)하였다. 각 경우에 판넬의 규격 두께는 16 mm였다.
경량의, 목재 함유 물질의 조사
밀도:
밀도는 제조 24시간 후에 결정하였다. 이러한 목적을 위해, 시험편의 질량 대 부피의 비를 동일한 함습량에서 결정하였다. 정사각형의 시험편은 0.1　mm의 정확도로 50 mm의 측면 길이를 가졌다. 시험편의 두께는 0.05 mm의 정확도로 이의 중앙에서 측정하였다. 시험편의 질량을 결정하기 위해 사용된 저울의 정확도는 0.01 g이었다. 시험편의 총 밀도 ρ(kg/m3)를 하기 수학식에 의해 계산하였다:
ρ = m/(b1*b2*d) * 106
식 중, m은 시험편의 질량(g)이고,
b1, b2 및 d는 시험편의 너비(mm) 및 두께(mm)이다.
절차의 정확한 서술은, 예를 들어, DIN EN 323에서 찾을 수 있다.
횡방향 인장 강도:
횡방향 인장 강도는 판 평면에 대해 수직으로 결정하였다. 이러한 목적을 위해, 시험편을 적재하여 균일하게 분포된 인장력으로 파열시켰다. 정사각형의 시험편은 1　mm의 정확도로 50 mm의 측면 길이 및 정확히 90°의 각도를 가졌다. 또한, 가장자리는 매끈하고 직선이었다. 시험편을 적합한 접착제(예를 들어, 에폭시 수지)에 의해 요크(yoke)에 결합시키고, 20℃ 및 65% 대기 습도로 조절된 분위기의 캐비닛에서 24시간 이상 동안 건조시켰다. 이어서, 이러한 방법으로 제조된 시험편을, 이후 양쪽 측면 상의 축 이음장치에 의해 자기 정렬 방식으로 시험 장비에 고정시키고, 이어서 적재하여 일정한 속도로 파열시키면서, 이를 달성하는데 필요한 힘을 기록하였다. 하기 수학식에 의해 횡방향 인장 강도 ft(N/mm2)를 계산하였다:
ft = Fmax/(a * b)
식 중, Fmax는 파괴력(N)이고, a 및 b는 시험편의 길이(mm) 및 너비(mm)이다.
이 과정의 정확한 설명은, 예를 들어, DIN EN 319에서 찾을 수 있다.
굴곡 강도:
굴곡 강도는, 2개의 지점 상에 놓이는 시험편의 중앙에 하중을 적용함으로써 결정하였다. 시험편은 50 mm의 너비 및 (20 x 공칭 두께 + 50 mm)의 길이(1050 mm 이하 150 mm 이상)를 가졌다. 이어서, 시험편을 2개의 베어링 마운트(이의 중심 간 거리는 시험편의 두께의 20배임)상에 평평하게 두고, 이어서 시험편을 적재하여 소정의 힘으로 중앙부를 파열시키고, 이 힘을 기록하였다. 굴곡 강도 fm(N/mm2)를 하기 수학식에 의해 계산하였다:
fm = (3*F최대* l)/(2*b*t2)
식 중, F최대는 파괴력(N)이고,
l는 베어링 마운트들의 중심 간 거리(mm)이고,
b는 시험편의 너비(mm)이고,
t는 시험편의 두께(mm)이다.
이 과정의 정확한 설명은, 예를 들어, DIN EN 310에서 찾을 수 있다.
스크류 인발(pullout) 저항력:
스크류 인발 저항력은, 시험편으로부터 축에 평행한 방식으로 스크류를 끌어 당기는데 필요한 힘을 측정하여 결정하였다. 정사각형의 시험편은 1 mm의 정확도로 75 mm의 측면 길이를 가졌다. 먼저, 2.7 mm(± 0.1 mm)의 직경 및 19 mm(± 1 mm)의 깊이를 가지는 가이드 홀을 시험편의 표면에 대해 수직으로 표면의 중심 지점 내로 뚫었다. 이어서, 시험을 위해, ISO 1478에 따른 ST 4.2 스레드(thread)를 가지는 4.2 mm x 38 mm의 공칭 치수 및 1.4 mm의 피치를 가지는 강철 스크류를 시험편에 삽입하였다(전체 스크류의 15 mm(± 0.5 mm)가 삽입됨). 시험편을 금속 프레임에 고정하고, 스터럽(stirrup)을 통해 힘을 스크류 헤드의 아래쪽에 적용하고, 스크류가 끌어당겨지는 최대 힘을 기록하였다.
시험의 결과를 하기 표에 요약하였다.
수치는 각각의 경우에서 건조 물질을 기준으로 한다. 중량부가 명시된 경우, 건조 목재 또는 건조 목재 및 충전제의 합은 100 중량부이다. 중량%가 명시된 경우, 경량의 목재-함유 물질의 모든 건조 구성성분의 합은 100 중량%이다.
[1] = 미세섬유화된 셀룰로오스가 없는 비교 시험
[2] = 문헌 [Holz als Roh - und Werkstoff 1970, 28, 3, 101 내지 104 페이지]로부터의 비교 시험(시험 10은 실시예 E와 상응하고, 시험 11은 실시예 K와 상응한다)
시험 표적 밀도
[kg/m3]		 성분 양의 비율:
중간층/외층
(합계) [g]
1[1] 550 569 / 281 (850)
2[1] 600 644 / 316 (960)
3[1] 650 696 / 344 (1040)
4 550 569 / 281 (850)
5 600 644 / 316 (960)
6 650 696 / 344 (1040)
7 550 569 / 281 (850)
8 600 644 / 316 (960)
9 650 696 / 344 (1040)
10 [ 2]참조
11
Figure pct00001
[1] = 미세섬유화된 셀룰로오스가 없는 비교 시험
[2] = 문헌 [Holz als Roh - und Werkstoff 1970, 28, 3, 101 내지 104 페이지]로부터의 비교 시험(시험 10은 실시예 E와 상응하고, 시험 11은 실시예 K와 상응한다)

Claims (16)

  1. A) 1종 이상의 리그노셀룰로직 30 내지 98.99　중량%;
    B) 미세섬유화된 셀룰로오스 0.01 내지 50　중량%;
    C) 임의적으로 경화제와 조합되는, 아미노 수지, 페놀-포름알데하이드 수지, 2개 이상의 이소시아네이트 기를 가지는 유기 이소시아네이트, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 결합제 1 내지 50　중량%;
    D) 10 내지 150　kg/m3 범위의 벌크 밀도를 가지는 팽창된 플라스틱 입자 0 내지 25　중량%; 및
    E) 첨가제 0 내지 68　중량%
    를 포함하는 리그노셀룰로오스 물질.
  2. 제 1 항에 있어서,
    미세섬유화된 셀룰로오스는 리그노셀룰로직의 건조 중량을 기준으로 0.05 내지 40　중량% 범위의 총 건조 중량을 가지는, 리그노셀룰로오스 물질.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    미세섬유화된 셀룰로오스는 0.1 내지 1500　μm 범위의 평균 섬유 길이를 가지는, 리그노셀룰로오스 물질.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    미세섬유화된 셀룰로오스 섬유의 15 중량% 이상이 길이가 200　μm 미만인, 리그노셀룰로오스 물질.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    미세섬유화된 셀룰로오스는 10 내지 500　m2/g 범위의 BET 표면적을 가지는, 리그노셀룰로오스 물질.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    미세섬유화된 셀룰로오스는 60 SR 이상의 탈수능(dewaterability)을 가지는, 리그노셀룰로오스 물질.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    리그노셀룰로직은 20 내지 100 중량%의 리그노셀룰로오스를 포함하는, 리그노셀룰로오스 물질.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    리그노셀룰로직은 20 내지 100 중량%의 리그노셀룰로오스로 이루어진, 리그노셀룰로오스 물질.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    리그노셀룰로직은 짚, 목본(woody plant), 목재 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 리그노셀룰로오스 물질.
  10. A) 1종 이상의 리그노셀룰로직 30 내지 98.99　중량%;
    B) 미세섬유화된 셀룰로오스 0.01 내지 50　중량%;
    C) 임의적으로 경화제와 조합되는, 아미노 수지, 페놀-포름알데하이드 수지 및 2개 이상의 이소시아네이트 기를 가지는 유기 이소시아네이트, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 결합제 1 내지 50　중량%;
    D) 10 내지 150　kg/m3 범위의 벌크 밀도를 가지는 팽창된 플라스틱 입자 0 내지 25　중량%; 및
    E) 첨가제 0 내지 68　중량%
    를 혼합하고, 이후 승온 및 승압에서 압축하는 것을 포함하는, 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 리그노셀룰로오스 물질을 제조하는 방법.
  11. 중간층만이 또는 중간층의 적어도 일부가 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 정의된 리그노셀룰로직을 포함하거나, 중간층 또는 중간층의 적어도 일부뿐 아니라 하나 이상의 추가의 층이 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 정의된 경량의 리그노셀룰로직을 포함하는, 3층 이상을 포함하는 다층 리그노셀룰로오스 물질을 제조하는 방법으로서, 각 층의 성분을 서로의 최상부에 적층하고 승온 및 승압에서 압축하는 단계를 포함하는 방법.
  12. 제 10 항 및 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    외층 중 어느 것도 팽창된 플라스틱 입자 B)를 함유하지 않는, 방법.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 수득할 수 있는 리그노셀룰로오스 물질.
  14. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 수득할 수 있는 다층 리그노셀룰로오스 물질.
  15. 임의의 종류의 물품의 제조 및 건축 분야를 위한, 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 리그노셀룰로오스 물질 또는 제 14 항에 따른 다층 리그노셀룰로오스 물질의 용도.
  16. 가구 및 가구 부품의 제작, 포장 재료의 제조 또는 강화 마루(laminate floor)의 제조를 위한, 또는 건축 자재로서의, 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 리그노셀룰로직 또는 제 14 항에 따른 다층 리그노셀룰로오스 물질의 용도.
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