RU2773362C1 - Способ получения лигноцеллюлозных материалов в присутствии капролактама и его олигомеров - Google Patents
Способ получения лигноцеллюлозных материалов в присутствии капролактама и его олигомеров Download PDFInfo
- Publication number
- RU2773362C1 RU2773362C1 RU2020111577A RU2020111577A RU2773362C1 RU 2773362 C1 RU2773362 C1 RU 2773362C1 RU 2020111577 A RU2020111577 A RU 2020111577A RU 2020111577 A RU2020111577 A RU 2020111577A RU 2773362 C1 RU2773362 C1 RU 2773362C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- component
- caprolactam
- mixtures
- carpet
- mixture
- Prior art date
Links
- JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N Caprolactam Chemical compound O=C1CCCCCN1 JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 92
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 67
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 30
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 22
- LNWBFIVSTXCJJG-UHFFFAOYSA-N [diisocyanato(phenyl)methyl]benzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(N=C=O)(N=C=O)C1=CC=CC=C1 LNWBFIVSTXCJJG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N [N-]=C=O Chemical compound [N-]=C=O IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005034 decoration Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 22
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 claims description 16
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 claims description 16
- UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N Diphenylmethane p,p'-diisocyanate Chemical compound C1=CC(N=C=O)=CC=C1CC1=CC=C(N=C=O)C=C1 UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229920002522 Wood fibre Polymers 0.000 claims description 7
- 239000002025 wood fiber Substances 0.000 claims description 7
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 6
- 239000011093 chipboard Substances 0.000 claims description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 14
- 238000005056 compaction Methods 0.000 abstract description 10
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 abstract 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 48
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 description 19
- 229920001228 Polyisocyanate Polymers 0.000 description 9
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 9
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 9
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000005056 polyisocyanate Substances 0.000 description 9
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 8
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 7
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 7
- 229920001730 Moisture cure polyurethane Polymers 0.000 description 6
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 6
- 239000000375 suspending agent Substances 0.000 description 6
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 5
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 4
- 235000004694 Eucalyptus leucoxylon Nutrition 0.000 description 3
- 244000004281 Eucalyptus maculata Species 0.000 description 3
- 235000010705 Eucalyptus maculata Nutrition 0.000 description 3
- 235000009683 Eucalyptus polybractea Nutrition 0.000 description 3
- 235000009687 Eucalyptus sargentii Nutrition 0.000 description 3
- 241000218657 Picea Species 0.000 description 3
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 3
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 3
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 3
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive Effects 0.000 description 3
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 235000001612 eucalyptus Nutrition 0.000 description 3
- 235000001617 eucalyptus Nutrition 0.000 description 3
- 235000001621 eucalyptus Nutrition 0.000 description 3
- 235000006356 eucalyptus Nutrition 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 235000005227 red mallee Nutrition 0.000 description 3
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 3
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 3
- WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 1,4-Butanediol Chemical compound OCCCCO WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 description 2
- 240000003917 Bambusa tulda Species 0.000 description 2
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 description 2
- 240000000218 Cannabis sativa Species 0.000 description 2
- 240000000731 Fagus sylvatica Species 0.000 description 2
- 235000010099 Fagus sylvatica Nutrition 0.000 description 2
- 240000006240 Linum usitatissimum Species 0.000 description 2
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 description 2
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 2
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 description 2
- DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N Toluene diisocyanate Chemical compound CC1=CC=C(N=C=O)C=C1N=C=O DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DQWPFSLDHJDLRL-UHFFFAOYSA-N Triethyl phosphate Chemical compound CCOP(=O)(OCC)OCC DQWPFSLDHJDLRL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 description 2
- CDQSJQSWAWPGKG-UHFFFAOYSA-N butane-1,1-diol Chemical compound CCCC(O)O CDQSJQSWAWPGKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000009120 camo Nutrition 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 235000005607 chanvre indien Nutrition 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- -1 coatings Substances 0.000 description 2
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 2
- 150000003950 cyclic amides Chemical class 0.000 description 2
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 239000011487 hemp Substances 0.000 description 2
- 235000012765 hemp Nutrition 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 235000012766 marijuana Nutrition 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N n-butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N n-methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 238000005029 sieve analysis Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DXIUFNCADSJVQG-UHFFFAOYSA-N (3-hydroxyphenyl) formate Chemical compound OC1=CC=CC(OC=O)=C1 DXIUFNCADSJVQG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100001249 ALB Human genes 0.000 description 1
- 101710027066 ALB Proteins 0.000 description 1
- 241000609240 Ambelania acida Species 0.000 description 1
- 210000002421 Cell Wall Anatomy 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 210000002196 Fr. B Anatomy 0.000 description 1
- 210000000540 Fraction C Anatomy 0.000 description 1
- 239000004831 Hot glue Substances 0.000 description 1
- 241000218652 Larix Species 0.000 description 1
- 235000005590 Larix decidua Nutrition 0.000 description 1
- 240000003433 Miscanthus floridulus Species 0.000 description 1
- 229920001046 Nanocellulose Polymers 0.000 description 1
- 241000209504 Poaceae Species 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 241000219000 Populus Species 0.000 description 1
- 244000305267 Quercus macrolepis Species 0.000 description 1
- 235000016976 Quercus macrolepis Nutrition 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- 229920002803 Thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004433 Thermoplastic polyurethane Substances 0.000 description 1
- 235000004652 Tilia americana var heterophylla Nutrition 0.000 description 1
- 240000007313 Tilia cordata Species 0.000 description 1
- 235000015450 Tilia cordata Nutrition 0.000 description 1
- 235000010840 Tilia tomentosa Nutrition 0.000 description 1
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 1
- 239000004840 adhesive resin Substances 0.000 description 1
- 229940050528 albumin Drugs 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 239000010905 bagasse Substances 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- QDNBHWFDWXWFTG-UHFFFAOYSA-N benzene-1,3-diol;formaldehyde;phenol Chemical compound O=C.OC1=CC=CC=C1.OC1=CC=CC(O)=C1 QDNBHWFDWXWFTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atoms Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000005018 casein Substances 0.000 description 1
- 235000021240 caseins Nutrition 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- VOLSCWDWGMWXGO-UHFFFAOYSA-N cyclobuten-1-yl acetate Chemical compound CC(=O)OC1=CCC1 VOLSCWDWGMWXGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 235000008216 herbs Nutrition 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atoms Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 1
- 239000010893 paper waste Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid Chemical class OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000768 polyamine Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920005906 polyester polyol Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 230000002335 preservative Effects 0.000 description 1
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propanol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 229920001864 tannin Polymers 0.000 description 1
- 239000001648 tannin Substances 0.000 description 1
- 235000018553 tannin Nutrition 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000004711 α-olefin Substances 0.000 description 1
Abstract
Группа изобретений относится к способу получения одно- или многослойных лигноцеллюлозных материалов, состоящих из одного или нескольких слоев, а также к лигноцеллюлозным материалам, получаемым таким способом, и к применению таких лигноцеллюлозных материалов при производстве мебели, строительстве домов, внутренней отделке помещений и строительстве выставочных стендов. Способ получения одно- или многослойных лигноцеллюлозных материалов включает следующие стадии: (I) смешивание компонентов в одну или несколько смесей, (II) распределение смесей, полученных на стадии способа (I) с формированием ковра, (III) предварительное уплотнение распределенного ковра, (IV) нагревание и прессования предварительно уплотненного ковра, причем смеси, используемые на стадии (I) способа для одного или нескольких слоев, содержат частицы лигноцеллюлозы в качестве компонента L, компонент А, включающий капролактам, олигомеры капролактама или их смеси, связующие средства на основе изоцианата, содержащие многоядерный дифенилметандиизоцианат в качестве компонента B, воду в качестве компонента С. Технический результат: обеспечение высокой начальной схватываемости (клейкости в неотвержденном состоянии) распределенного ковра, а также обеспечение более короткого времени прессования в способе получения одно- или многослойных лигноцеллюлозных материалов. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Настоящее изобретение относится к способу получения лигноцеллюлозных материалов на основе изоцианата в присутствии капролактама, олигомеров капролактама или их смесей. Кроме того, настоящее изобретение относится к лигноцеллюлозным материалам, получаемым таким способом, а также их применению при производстве мебели, строительстве домов, внутренней отделке помещений и строительстве выставочных стендов.
Из международной заявки WO 2015/104349 известен способ получения лигноцеллюлозных материалов, связанных изоцианатом.
Из патента США US-B-6,458,238 известен способ получения лигноцеллюлозных материалов, при котором связующие средства состоят из полиизоцианатного компонента и N-алкилпирролидона в качестве синергиста. Недостатком этих систем является, с одной стороны, высокая цена, а с другой стороны, их токсичность.
Из немецкой заявки на патент DE-OS-2444002 известен способ получения древесно-стружечных плит, в котором в качестве связующего средства для древесно-стружечных плит рекомендуется 4,4'-дифенилметандиизоцианат (4,4'-MDI) вместо зарекомендовавших себя аминопластовых клеевых смол, при котором стружку перед началом, во время или после нанесения связующего средства обрабатывают амидом кислоты.
Недостатком способа из немецкой заявки на патент DE-OS-2444002 является то, что 4,4'-MDI при комнатной температуре (25°C) присутствует в виде твердого вещества, для склеивания древесной стружки должен быть жидким, а при повышенной температуре в жидком состоянии имеет настолько низкую вязкость, что значительная часть количества связующего средства проникает в древесину и поэтому больше не доступна для склеивания лигноцеллюлозных волокон (M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime: Technologie und Einflussfaktoren, Springer Berlin Heidelberg, 2002, с. 727).
Немецкая заявка на патент DE-OS-1 653 178 раскрывает полимерный дифенилметандиизоцианат (pMD1) в качестве связующего средства.
Из немецкой заявки на патент DE-OS-1 653 199 известен способ получения формованных изделий (среди прочего, древесно-стружечных плит), снабженных покрывающими слоями, содержащих измельченный неорганический и/или органический водосодержащий материал, предпочтительно, древесную стружку, с полиизоцианатами, которые определены как все известные ди- и полифункциональные изоцианаты, например, 4,4'-MDI и pMDl.
В основе настоящего изобретения лежала задача устранить недостатки, упомянутые выше, и найти способ получения лигноцеллюлозных материалов, при котором распределенный ковер имеет высокую начальную схватываемость (клейкость в неотвержденном состоянии), и этот способ может проводиться с более коротким временем прессования.
Соответственно этому, был обнаружен новый и улучшенный способ получения одно- или многослойных лигноцеллюлозных материалов, состоящих из одного или нескольких слоя (слоев) (S), а при необходимости, одного или нескольких дополнительных слоя (слоев) (WS), включающий стадии способа
(I) смешивания компонентов в одну или несколько смесей,
(II) распределения смеси (смесей), полученных на стадии способа (I), с формированием ковра,
(III) предварительного уплотнения распределенного ковра и
(IV) нагревания и прессования предварительно уплотненного ковра,
причем смесь (смеси), используемые на стадии способа (I) для одного или нескольких слоя (слоев) (S), содержат частицы лигноцеллюлозы (компонент L),
• капролактам, олигомеры капролактама и/или их смеси (компонент А),
• связующие средства на основе изоцианата, содержащие многоядерный дифенилметандиизоцианат (компонент B),
• воду (компонент С) и
• при необходимости одну или несколько добавок (компонент D).
Соответствующие способы получения лигноцеллюлозных материалов, включающие стадии способа с (I) по (IV), в основном известны специалисту и описаны, например, в M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, Teil 1 Kapitel 4, Springer Verlag Heidelberg, 2002 или в A. Wagenführ, F. Scholz, Taschenbuch der Holztechnik, Kapitel 2, Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, 2012 или H. Thoemen, M. Irle, M. Sernek (ed.), Wood-Based Panels - An Introduction for Specialists, Kapitel 1, COST Office, Brunei University Press, London, UB8 3PH, England. Способ согласно изобретению можно проводить в периодическом или непрерывном режиме, предпочтительно, в непрерывном режиме.
Стадия способа (III) - предварительное уплотнение
Под предварительным уплотнением следует понимать уменьшение толщины распределенного ковра в результате механического воздействия. При этом предварительное уплотнение осуществляется в дополнение к прессованию в рамках стадии способа (IV).
Распределенный ковер подвергается подпрессовке (предварительному уплотнению), чтобы достичь определенной прочности распределенного ковра. Температура прессующих поверхностей предварительного пресса, как правило, составляет от 5 до 60°C, предпочтительно, от 5 до 40°C, в частности, от 10 до 30°C, особенно предпочтительно, от 15 до 25°C.
В случае нескольких слоев предварительное улотнение может происходить после распределения каждого отдельного слоя или после распределения всех слоев. Предпочтительно, предварительное уплотнение проводят после распределения всех слоев друг над другом.
Предварительное уплотнение может осуществляться способами, известными специалисту, такими, как описано, например, в M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, Springer Verlag Heidelberg, 2002, страница 819 или в H.-J. Deppe, K. Ernst, MDF - Mitteldichte Faserplatte, DRW-Verlag, 1996, страницы 44, 45 и 93 или в A. Wagenführ, F. Scholz, Taschenbuch der Holztechnik, Fachbuchverlag Leipzig, 2012, страница 219.
Предварительное уплотнение может осуществляться за одну, две или больше стадий.
Предварительное уплотнение, как правило, осуществляют при давлении от 1 до 30 бар, предпочтительно, от 2 до 25 бар, особенно предпочтительно, от 3 до 20 бар.
Между началом стадии способа (II) и началом стадии способа (III), то есть, от начала распределения до начала предварительного уплотнения может находиться период времени, например, от 1 до 120 секунд, предпочтительно, от 2 до 60 секунд, особенно предпочтительно, от 3 до 20 секунд.
Стадия способа (IV) - нагревание и прессование предварительно уплотненного ковра
Согласно изобретению после этого осуществляется нагревание и прессование предварительно уплотненного ковра. Это необходимо для отверждения связующего средства.
На стадии способа (IV) толщина ковра (дополнительно) уменьшается или по меньшей мере поддерживается постоянной в результате приложения давления прессования. Кроме того, температура ковра повышается в результате введения энергии. В простейшем случае применяется постоянное давление прессования, и ковер одновременно нагревается при помощи источника энергии постоянной мощности. Однако как введение энергии, так и уплотнение при помощи давления прессования может осуществляться в каждом случае в разные моменты времени и в несколько стадий. Введение энергии на стадии способа (IV) может осуществляться путем передачи тепла к ковру от нагретых поверхностей, например, плит пресса. Введение энергии также может осуществляться путем приложения электромагнитного поля. Предпочтительно, введение энергии осуществляется путем передачи тепла к ковру от нагретых поверхностей.
При введении энергии посредством приложения высокочастотного электромагнитного поля, ковер нагревается таким образом, что после отключения этого высокочастотного электромагнитного поля на стадии способа (IV) середина уплотненного ковра имеет температуру предпочтительно по меньшей мере 80°C, в частности, от 80 до 170°C. Под серединой уплотненного ковра следует понимать место в этом ковре, которое имеет одинаковое расстояние (в вертикальном направлении) от обеих поверхностей пресса. При этом температура в середине ковра предпочтительно составляет по меньшей мере 90°C, в частности, от 90 до 170°C, особенно предпочтительно, по меньшей мере 100°C, в частности, от 100 до 170°C, наиболее предпочтительно, по меньшей мере 110°C, в частности, от 110 до 170°C.
В случае приложенного высокочастотного электромагнитного поля речь может идти о микроволновым излучении или о высокочастотном электрическом поле, которое возникает в пластинчатом конденсаторе между двумя конденсаторными пластинами после приложения высокочастотного поля переменного напряжения.
В предпочтительном варианте осуществления в рамках стадии способа (IV) сначала проводится стадия уплотнения, а после этого нагревание под действием высокочастотного электромагнитного излучения.
Для этого распределенный и уплотненный ковер при помощи конвейерной ленты можно проводить через область между расположенными параллельно пластинчатыми конденсаторами.
Оборудование для непрерывного процесса для реализации нагревания при помощи приложения высокочастотного электромагнитного поля после уплотнения внутри одного и того же устройства описано, например, в международной заявке WO-97/28936.
Нагревание непосредственно же после стадии уплотнения также может осуществляться в высокочастотном прессе, работающем в периодическом режиме.
В другом предпочтительном варианте осуществления нагревание и прессование предварительно уплотненного ковра в рамках стадии способа (IV) осуществляется посредством передачи тепла от нагретых поверхностей к ковру (горячее прессование). Введение энергии при помощи горячего прессования обычно происходит в результате контакта ковра с нагретыми поверхностями пресса, которые имеют температуры от 80 до 300°C, предпочтительно, от 120 до 280°C, особенно предпочтительно, от 150 до 250°C, причем во время введения энергии прессование проводят при давлении от 1 до 50 бар, предпочтительно, от 3 до 40 бар, особенно предпочтительно, от 5 до 30 бар. Прессование может осуществляться всеми способами, известными специалисту (смотрите примеры в «Taschenbuch der Spanplatten Technik» H.-J. Deppe, K. Ernst, 4. Aufl., 2000, DRW - Verlag Weinbrenner, Leinfelden-Echterdingen, страницы с 232 по 254, и «MDF- Mitteldichte Faserplatten» H.-J. Deppe, K. Ernst, 1996, DRW- Verlag Weinbrenner, Leinfelden-Echterdingen, страницы с 93 по 104). Предпочтительно применяют процессы непрерывного прессования, например, с помощью двойных ленточных прессов. Время прессования обычно составляет от 2 до 15 секунд на мм толщины плиты, предпочтительно, от 2 до 10 секунд на мм толщины плиты, особенно предпочтительно, от 2 до 6 секунд на мм толщины плиты, в частности, от 2 до 4 секунд на мм толщины плиты.
Если введение энергии на стадии способа (IV) происходит посредством а) приложения высокочастотного электромагнитного поля и посредством b) горячего прессования, тогда предпочтительно сначала прикладывают высокочастотное электрическое поле, а затем выполняют горячее прессование.
Между началом стадии способа (II) и началом стадии способа (IV), то есть, от начала распределения до начала нагревания и/или прессования, может находиться период времени, например, от 5 до 300 секунд, предпочтительно, от 7 до 120 секунд, особенно предпочтительно, от 10 до 60 секунд.
Лигноцеллюлозные материалы, полученные согласно изобретению, могут быть одно- или многослойными.
В первом варианте осуществления лигноцеллюлозные материалы, полученные согласно изобретению, состоят исключительно из одного или нескольких слоев (S), предпочтительно, одного слоя (S), то есть, эти лигноцеллюлозные материалы не содержат никаких дополнительных слоев (WS).
Во втором предпочтительном варианте осуществления лигноцеллюлозные материалы, полученные согласно изобретению, помимо одного или нескольких слоев (S), состоят из одного или нескольких дополнительных слоев (WS).
Под дополнительными слоями (WS) в общем следует понимать такие слои, которые отличаются от слоя или слоев (S), то есть, не соответствуют требованиям для слоя (S). Дополнительные слои (WS) могут находиться в лигноцеллюлозном материале выше и/или ниже одного или нескольких слоев (S). Если лигноцеллюлозный материал состоит из нескольких слоев, то тогда слои, которые являются граничными слоями для окружения, то есть, образуют внешние слои лигноцеллюлозного материала, называются наружными слоями. Эти наружные слои могут представлять собой или слои (S) или дополнительные слои (WS), предпочтительно, дополнительные слои (WS). Наружные слои предпочтительно содержат не более 50 %, особенно предпочтительно, не более 35 % общей массы всего лигноцеллюлозного материала.
Особенно предпочтительно, слои лигноцеллюлозного материала расположены таким образом, что середина уплотненного ковра или соответственно готового лигноцеллосодержащего материала лежит в слое (S).
В особенно предпочтительном варианте осуществления лигноцеллюлозный материал имеет трехслойную структуру и состоит из среднего слоя, который представляет собой слой (S), и двух наружных слоев, которые представляют собой либо слои (S), либо дополнительные слои (WS), предпочтительно, дополнительные слои (WS).
В основном, для получения лигноцеллюлозных материалов рассматривают все типы дополнительных слоев, в частности, наружных слоев, известные специалисту. Подходящие дополнительные слои, в частности, наружные слои, и их применение, описаны, например, в международной заявке WO-2016/156226.
Смесь (смеси) слоев (S) предпочтительно содержат частицы лигноцеллюлозы (компонент L) и
• от 0,001 до 4 % масс., предпочтительно, от 0,001 до 3 % масс., особенно предпочтительно, от 0,01 до 2 % масс., в частности, от 0,05 до 1 % масс. компонента А,
• от 0,5 до 10 % масс., предпочтительно, от 1 до 5 % масс., особенно предпочтительно, от 1,5 до 4 % масс., в частности, от 2 до 3,5 % масс., компонента B,
• от 3 до 16 % масс., предпочтительно, от 8 до 14 % масс., особенно предпочтительно, от 8 до 12 % масс. компонента С,
• от 0 до 30 % масс., предпочтительно, от 0 до 20 % масс., особенно предпочтительно, от 0 до 10 % масс., в частности, от 0 до 5 % масс. компонента D,
в каждом случае в пересчете на 100 % масс. сухой массы компонента L.
Сухая масса в рамках настоящего изобретения относится к массе компонента L в абсолютно сухом состоянии, иногда также называемой абсолютно сухой (абс. сух.). Она определяется методом определения влажности, при котором образец высушивают в нагревательном шкафу при 103°C до постоянной массы. Подробности устанавливаются в стандарте DIN EN 13183-1.
Компонент L: частицы лигноцеллюлозы
Частицы лигноцеллюлозы, как правило, получают измельчением содержащих лигноцеллюлозу веществ. Содержащие лигноцеллюлозу вещества представляют собой вещества, которые содержат лигнифицированный растительный материал. Под лигнификацией понимают химическое и физическое изменение клеточных стенок растений в результате включений лигнина. Важнейшими веществами, содержащими лигноцеллюлозу, являются древесные породы. Но также могут применяться другие растения, которые содержат лигнин, или сельскохозяйственное и лесное сырье и остатки, которые содержат лигнин, такие как например, солома, льняная костра или стебли хлопка. Подходящими также являются пальмы или травы с древесными стеблями, например, бамбук. Другим источником частиц, содержащих лигноцеллюлозу, являются макулатура или использованная древесина, например, старая мебель. Используемые частицы, содержащие лигноцеллюлозу, могут содержать посторонние вещества, которые не происходят из растений, содержащих лигноцеллюлозу. Содержание посторонних веществ может варьироваться в широких пределах и, как правило, составляет от 0 до 30 % масс., предпочтительно, от 0 до 10 % масс., особенно предпочтительно, от 0 до 5 % масс., в частности, от 0 до 1 % масс. Посторонними веществами могут быть, например, синтетические вещества, клеи, покрытия, красители и т. д., которые содержатся, например, в использованной древесине. Термин лигноцеллюлоза является известным специалисту.
Можно использовать одно или несколько веществ, содержащих лигноцеллюлозу. Под несколькими веществами, содержащими лигноцеллюлозу, как правило, понимают от 2 до 10, предпочтительно, от 2 до 5, особенно предпочтительно, от 2 до 4, в частности, 2 или 3 различных вещества, содержащих лигноцеллюлозу.
Частицы, содержащие лигноцеллюлозу, используются в форме волокон, щепы, стружки, пыли или их смесей, предпочтительно, стружки, волокон, пыли или их смесей, особенно предпочтительно, стружки, волокон или их смесей. Эти волокна, щепа или стружка, как правило, создаются путем измельчения исходных материалов. Подходящими исходными материалами обычно являются содержащие лигноцеллюлозу растения и части растений. Подходящими растениями являются, например, деревья, травы, лен, конопля или их смеси, предпочтительно, деревья.
В качестве частиц, содержащих лигноцеллюлозу, предпочтительно используют древесные волокна или слои древесины, древесную щепу, древесные опилки, древесную стружку, строгальную стружку, древесную пыль или их смеси, предпочтительно, древесную стружку, древесные волокна, древесную пыль или их смеси, особенно предпочтительно, древесную стружку, древесные волокна или их смеси.
Для изготовления древесных частиц рассматривают любые виды хвойных и лиственных пород древесины, в том числе из промышленных отходов древесины, древесины от проходных рубок или древесины с плантаций, предпочтительно, древесину эвкалипта, ели, бука, сосны, лиственницы, липы, тополя, ясеня, дуба, пихты или их смеси, особенно предпочтительно, древесину эвкалипта, ели, сосны и бука или их смеси, в частности, древесину эвкалипта, сосны и ели или их смеси.
Размеры измельченных частиц, содержащих лигноцеллюлозу, не являются критическими и зависят от лигноцеллюлозного материала, который надлежит получить. В зависимости от того, какие частицы лигноцеллюлозы (компонент L) используются, в качестве лигноцеллюлозных материалов получают МДФ (древесно-волокнистые плиты средней плотности), ХДФ (древесно-волокнистые плиты высокой плотности), ДСП (древесно-стружечные плиты), ОСП (ориентированно-стружечные плиты) или WFI (изоляционные маты из древесно-волокнистых материалов).
Крупная стружка, которая используется, например, для производства плит ОСП, также называется щепой. Средний размер этой щепы, как правило, составляет от 20 до 300 мм, предпочтительно, от 25 до 200 мм, особенно предпочтительно, от 30 до 150 мм.
Для изготовления ДСП, как правило, применяют стружку меньшего размера. Частицы, необходимые для этого, могут быть классифицированы по размеру с использованием ситового анализа. Ситовый анализ описан, например, в стандартах DIN 4188 или DIN ISO 3310. Средний размер частиц, как правило, составляет от 0,01 до 30 мм, предпочтительно, от 0,05 до 25 мм, особенно предпочтительно, от 0,1 до 20 мм.
В качестве волокон подходящими являются древесные волокна, конопляные волокна, бамбуковые волокна, мискантус, багасса (сахарный тростник) или их смеси, предпочтительно, древесные волокна или их смеси. Длина волокон, как правило, составляет от 0,01 до 20 мм, предпочтительно, от 0,05 до 15 мм, особенно предпочтительно, от 0,1 до 10 мм.
Измельчение веществ, содержащих лигноцеллюлозу, с получением содержащих лигноцеллюлозу частиц может осуществляться по известным способам (смотрите, например: M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, страницы с 91 по 156, Springer Verlag Heidelberg, 2002).
Частицы, содержащие лигноцеллюлозу, могут получаться по обычным способам сушки, известным специалисту, с небольшими количествами воды, обычными после этого (в обычном небольшом диапазоне колебаний; так называемая «остаточная влажность»).
Средняя плотность содержащих лигноцеллюлозу исходных материалов согласно изобретению, из которых получают содержащие лигноцеллюлозу частицы, является произвольной и, как правило, составляет от 0,2 до 0,9 г/см3, предпочтительно, от 0,4 до 0,85 г/см3, особенно предпочтительно, от 0,4 до 0,75 г/см3, в частности, от 0,4 до 0,6 г/см3. Под плотностью здесь подразумевают объемную плотность в нормальных климатических условиях (20°C/65 % влажности воздуха), как они определены в стандарте DIN 1306, то есть, с учетом исходного материала, содержащего лигноцеллюлозу, например древесного ствола, содержащего пустоты.
Компонент А
Согласно изобретению, смесь (смеси), применяемые на стадии способа (I) для слоя (слоев) (S), в качестве компонента А содержат капролактам, олигомеры капролактама и/или их смеси. Вышеупомянутые соединения действуют как ускорители для отверждения связующего средства. Под ускорителями следует понимать такие соединения, которые ускоряют реакцию NCO-групп в способе согласно изобретению.
Предпочтительно используют от 0,001 до 4 % масс. компонента А, в пересчете на 100 % масс. сухой массы компонента L, в частности, от 0,001 до 3 % масс., наиболее предпочтительно, от 0,01 до 2 % масс., в частности, от 0,05 до 1 % масс.
Если содержатся олигомеры капролактама, то эти олигомеры могут быть линейными или циклическими и предпочтительно имеют среднечисленную длину цепи от 2 до 10, особенно предпочтительно, от 2 до 7, наиболее предпочтительно, от 2 до 4. Смеси из капролактама и олигомеров капролактама соответственно имеют среднечисленную длину цепи от более 1 до не более 10, особенно предпочтительно, от более 1 до 7 и, наиболее предпочтительно, от 1,5 до 4.
Капролактам является особенно предпочтительным в качестве компонента А.
В качестве растворов или соответственно суспензий компонента А подходят растворы или соответственно суспензии с концентрацией от 1 до 95 % масс., предпочтительно, от 5 до 90 % масс., особенно предпочти-тельно, от 20 до 80 % масс., в частности, от 40 до 80 % масс.
В предпочтительном варианте осуществления компонент А используют в водном растворе с концентрацией по меньшей мере 25 % масс., предпочтительно, по меньшей мере 40 % масс., и не более 80 % масс., предпочтительно, не более 60 % масс., в пересчете на общую массу раствора.
В другом предпочтительном варианте осуществления компонент А используют в виде раствора в полиоле или смеси из полиолов или смеси из полиола (полиолов) и воды.
В другом предпочтительном варианте осуществления компонент А используют в полиоле или соответственно в смеси из полиолов или в смеси из полиола (полиолов) и воды с концентрацией по меньшей мере 25 % масс., предпочтительно, по меньшей мере 40 % масс., и не более 80 % масс. %, предпочтительно, не более 60 % масс., в пересчете на общую массу раствора. Смеси из полиола и капролактама, в которых молярное соотношение составляет от 2 : 1 до 1 : 2, в частности, 1 : 1, являются особенно подходящими. Кроме того, предпочтительно подходящими являются смеси из полиола и капролактама, в которых на одну функциональную ОН-группу полиола присутствует одна часть капролактама, например, в случае глицерина/капролактама благодаря трехатомному спирту молярное соотношение 1 : 3, а в бутанди-оле/капролактаме благодаря двухатомному спирту молярное соотношение 1 : 2.
Специалист в данной области выбирает подходящие растворители в зависимости от растворимости или суспендируемости ускорителей. В качестве растворителя и/или суспендирующего средства подходящими являются вода, которая должна быть отнесена к компоненту C, или органические растворители или соответственно суспендирующие средства, которые должны быть отнесены к компоненту D, такие как спирты, например, алканолы с 2 - 8 атомами углерода, такие как этанол, пропанол или бутанол, полиолы, например 1,4-бутандиол, глицерин, водные растворы сахара, другие растворители, такие как N-метил-2-пирролидон (NMP) или диметилформамид (DMF), или органические сложные эфиры ортофосфорной кислоты, такие как триэтилфосфат (TEP), предпочтительно, вода и спирты с функциональностью (по ОН-группам), составляющей два или более, особенно предпочтительно, вода, глицерин, водные растворы сахара и бутандиол.
Кроме того, в качестве растворителей или суспендирующих агентов пригодны растворы крахмала или водные эмульсии из крахмала. Крахмал также может быть химически модифицирован, например, путем частичной или полной функционализации ОН-групп или с помощью механических методов.
Растворы или соответственно суспензии компонента А могут получаться в температурном интервале, в котором растворитель или соответственно суспендирующее средство находится в жидком агрегатном состоянии, вплоть до его температуры кипения, но при температурах, составляющих по меньшей мере 10°C, предпочтительно, по меньшей мере 20°C, особенно предпочтительно, по меньшей мере 80°C. Ради более легкой растворимости или соответственно суспендируемости компонента А, как правило, выгодно получать растворы или соответственно суспензии компонента А при более высоких температурах.
Для случая, когда растворы компонента А, которые были получены при температурах выше комнатной температуры (25°C), находятся при комнатной температуре в твердом агрегатном состоянии, требуется расплавлять их перед тем, как можно будет использовать эти растворы в способе согласно изобретению. В этих случаях температуру смешивания следует выбирать таким образом, чтобы растворы циклического амида во время процесса перемешивания находились в жидком агрегатном состоянии.
Стадия способа (I) согласно изобретению, получение смеси (смесей) для слоя (слоев) (S), может проводиться следующим образом:
Компонент (А) может
a) добавляться к частицам лигноцеллюлозы (компоненту (L)) отдельно, т.е. отделенным по времени и/или по расположению в пространстве от компонента (B), (2-х компонентная система). При этом могут
a1) компонент (A) и компонент (B) добавлять по времени или по расположению в пространстве непосредственно друг за другом,
a2) дополнительный компонент (C и/или D) добавлять по времени или по расположению в пространстве между компонентом (A) и компонентом (B).
b) добавляться вместе с компонентом (В) (1-компонентная система). Компонент (A) и компонент (B) могут смешиваться
b1) в непрерывном или периодическом процессе перед нанесением на лигноцеллюлозные волокна (L) или
b2) in situ, во время нанесения, например, в 2-х компонентной или 3-х компонентной форсунке.
Компоненты (A), (B) и (C) и (D) могут наноситься на компонент (L) в любом порядке.
В первом предпочтительном варианте осуществления может добавляться компонент (C), вслед за которым компонент (A), при необходимости растворенный в частичном количестве компонента (C), вслед за которым компонент (B). В предпочтительном альтернативном варианте осуществления компонент (A), вслед за которым компонент (B), вслед за которым компонент (C) наносят на компонент (L). Однако в другом предпочтительном альтернативном варианте осуществления также возможно добавлять компонент (C) и компонент (A) или соответственно компонент (C) и компонент (B) одновременно (т.е. предварительно смешанными), после чего компонент (B) или соответственно компонент (А).
Во втором предпочтительном варианте осуществления компонент (A) и компонент (B) могут наноситься на компонент (L) непосредственно друг за другом (в любом порядке). При этом, как правило, подходят растворы компонента (А) с концентрацией от 10 до 80 % масс., предпочтительно, от 15 до 60 % масс., особенно предпочтительно, от 20 до 60 % масс.
В другом предпочтительном варианте осуществления между компонентом (A) и компонентом (B), причем порядок является некритическим, на компонент (L) могут быть нанесены один или несколько других компонентов (C) или (D). При этом, как правило, подходят растворы капролактама с концентрацией от 10 до 95 % масс., предпочтительно, от 20 до 85 % масс., особенно предпочтительно, от 40 до 80 % масс.
В другом предпочтительном варианте осуществления на компонент (L) могут наноситься компонент (B), за которым следует компонент (C), за которым следует компонент (A), при необходимости растворенный в частичном количестве компонента (D), или компонент (A), при необходимости растворенный в частичном количестве компонента (D), за которым следует компонент (C), за которым следует компонент (B), особенно предпочтительно, компонент (B), за которым следует компонент (A), при необходимости растворенный в частичном количестве компонента (D), за которым следует компонент (C). Эти варианты осуществления особенно подходят для раствора или соответственно суспензии циклических амидов, в которых растворитель или соответственно суспендирующий агент содержит один или несколько спиртов.
В другом варианте осуществления компонент (А) может добавляться в виде чистого вещества, то есть, без растворителей и/или суспендирующих агентов. Если в качестве компонента (А) применяется капролактам, то этот капролактам является расплавленным, а расплав наносят предпочтительно через обогреваемую форсунку или распылитель.
В другом варианте осуществления компонент (А) состоит из растворителя и капролактама и/или олигомеров капролактама в таком соотношении в смеси, что компонент (А) при температуре от 20 до 80°C, предпочтительно, от 30 до 70°C, особенно предпочтительно, от 40 до 60°C, в частности, при 50°C, находится в жидком виде.
Смешивание вышеупомянутых компонентов, как правило, осуществляют при температурах от 10 до 100°C, предпочтительно, от 15 до 80°C, особенно предпочтительно, от 20 до 50°C и при нормальном давлении (атмосферном давлении).
Компонент B
Согласно изобретению смесь, применяемая на стадии способа (I) для получения слоя или слоев (S), содержит связующее средство на основе изоцианата, которое содержит многоядерный дифенилметандиизоцианат. Связующие средства на основе изоцианата, как правило, известны специалисту и описаны, например, в M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime: Technologie und Einflussfaktoren, Springer Berlin Heidelberg, 2002 (Teil II со страницы 249).
Согласно изобретению связующие средства (компонент B) содержат по меньшей мере один многоядерный дифенилметандиизоцианат. Согласно изобретению под многоядерным дифенилметандиизоцианатом понимают многоядерный дифенилметандиизоцианат, содержащий 3 или больше ароматических ядра, который также называют олигомерным дифенилметандиизоцианатом. Многоядерный дифенилметандиизоцианат предпочтительно используют в смеси с другими полиизоцианатами, в частности, двухъядерным дифенилметандиизоцианатом. Такая смесь в рамках настоящего изобретения упоминается как полимерный дифенилметандиизоцианат.
(Среднечисленная) NCO-функциональность дифенилметандиизоцианата, используемого в качестве компонента А, может варьироваться в диапазоне от приблизительно 2 до приблизительно 4, предпочтительно, от 2 до 3, в частности, от 2,1 до 2,7.
Связующие средства (компонент B), помимо по меньшей мере одного многоядерного дифенилметандиизоцианата, могут дополнительно содержать 2,2'-дифенилметандиизоцианат, 2,4'-дифенилметанди-изоцианат, 4,4'-дифенилметандиизоцианат, другие (отличающиеся) полиизоцианаты, в частности, другие ароматические полиизоцианаты, предпочтительно, толуолдиизоцианат (TDI), или смеси из двух или нескольких вышеупомянутых соединений, или неочищенный MDI, который образуется при получении MDI (дифенилметандиизоцианата). Многоядерный MDI в смеси с двухъядерным MDI, в частности, 4,4'-MDI и при необходимости 2,4'-MDI, является особенно предпочтительным.
Компонент B) предпочтительно содержит от 20 до 70 % масс. 4,4'-MDI, в пересчете на общую массу компонента B), в частности, от 25 до 50 % масс., особенно предпочтительно, от 30 до 45 % масс.
Компонент B) предпочтительно содержит от 25 до 70 % масс. 4,4'-MDI, от 0 до 20 % масс. 2,4'-MDI и от 10 до 80 % масс. многоядерного MDI, в каждом случае в пересчете на общую массу компонента B).
Компонент B) особенно предпочтительно содержит от 20 до 70 % масс., в частности, от 25 до 50 % масс., 4,4'-MDI, от 0 до 20 % масс., в частности, от 1 до 17 % масс., особенно предпочтительно, от 1 до 12 % масс., наиболее предпочтительно, от 1 до 10 % масс. 2,4'-MDI и от 10 до 80 % масс., в частности, от 30 до 70 % масс., наиболее предпочтительно, от 40 до 60 % масс. многоядерного MDI, в каждом случае в пересчете на общую массу компонента B).
Связующие средства (компонент B) такого типа являются известными и поставляются в продажу, например, BASF SE и BASF Polyurethanes GmbH под названием Lupranat®.
Содержание изоцианатных групп компонента B предпочтительно составляет от 5 до 10 ммоль/г, в частности, от 6 до 9 ммоль/г, особенно предпочтительно, от 7 до 8,5 ммоль/г. Специалисту известно, что содержание изоцианатных групп в ммоль/г и так называемая эквивалентная масса в г/эквивалент находятся в обратном соотношении. Содержание изоцианатных групп в ммоль/г получается из содержания в % масс. согласно стандарту ASTM D-5155-96 А.
Вязкость используемого компонента В может варьироваться в широких пределах. Компонент В предпочтительно имеет вязкость от 10 до 300 мПа⋅с, особенно предпочтительно, от 20 до 250 мПа⋅с при 25°C.
В другом варианте осуществления компонент B полностью или частично используется в форме полиизоцианатных форполимеров.
Эти полиизоцианатные форполимеры могут быть получены путем того, что полиизоцианаты, описанные выше, полностью или частично предварительно подвергают взаимодействию с реакционноспособными по отношению к изоцианатам полимерными соединениями с получением изоцианатного форполимера. Это взаимодействие осуществляется в избытке полиизоцианатного компонента, например, при температурах от 30 до 100°C, предпочтительно, при температуре около 80°C.
Подходящие полимерные соединения с группами, реакционноспособными по отношению к изоцианатам, известны специалисту и описаны, например, в «Kunststoffhandbuch, 7, Polyurethane», Carl Hanser-Verlag, 3. Auflage 1993, Kapitel 3.1.
В качестве полимерных соединений с группами, реакционноспособными по отношению к изоцианатам, в принципе рассматривают все известные соединения, имеющие по меньшей мере два атома водорода, реакционноспособные по отношению к изоцианатам, например, такие соединения с функциональностью от 2 до 8 и среднечисленной молекулярной массой Mn от 400 до 15 000 г/моль. Так, например, могут применяться соединения, выбранные из группы простых полиэфирполиолов, сложных полиэфирполиолов или их смесей.
Подходящие форполимеры описаны, например, в немецком патенте DE 10314762.
Содержание NCO-групп в используемых форполимерах предпочтительно находится в диапазоне от 20 до 32,5 %, особенно предпочтительно, от 25 до 31 %. Содержание NCO-групп определяется согласно стандарту ASTM D-5155-96 A.
Кроме того, олигомерный дифенилметандиизоцианат или дифенилметаллиизоцианат могут использоваться в смеси с другими связующими средствами. В качестве других связующих средств рассматривают, например, другие органические изоцианаты с двумя или более изоцианатными группами, их смеси, а также форполимеры из изоцианатов, полиолов или аминов, имеющие по меньшей мере две изоцианатные группы, и их смеси, в частности все органические изоцианаты или их смеси, известные специалисту в данной области, предпочтительно те, которые известны для изготовления лигноцеллюлозных материалов или полиуретанов. Такие органические изоцианаты, а также их получение и применение описаны, например, в Becker/Braun, Kunststoff Handbuch, 3. neubearbeitete Auflage, Band 7 «Polyurethane», Hanser 1993, страницы с 17 по 21, страницы с 76 по 88 и страницы с 665 по 671.
Компонент С
Вода (компонент С) может вноситься в смесь (смеси) отдельно или полностью или частично в форме влажных частиц лигноцеллюлозы, в виде водной смеси с компонентом А, в виде водной смеси с компонентом В или в виде водной смеси с компонентом D.
Компонент D
В качестве добавок (компонента D) принимают во внимание все добавки, известные сами по себе, за исключением компонента L, компонента A, компонента B и компонента C. В качестве добавок подходят, например, разделительные средства, гидрофобизирующие агенты, такие как парафиновые эмульсии, средства для защиты древесины, красители, пигменты, наполнители, вспомогательные средства для улучшения реологических свойств, акцепторы формальдегида, например, мочевина или полиамины, огнезащитные средства, целлюлоза, например, нанокристаллическая целлюлоза или микрофибриллированная целлюлоза. Такие добавки описаны, например, в международной заявке WO-A-2015/104349 в качестве компонентов D) и E).
Кроме того, компонент D может содержать такие связующие средства, которые отличаются от компонента B, т.е. такие, которые не основаны на изоцианате. Такие связующие вещества в основном известны специалисту в данной области. Такие связующие средства описаны, например, в M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime: Technologie und Einflussfaktoren, Springer Berlin Heidelberg, 2002 (Teil II со страницы 249). В частности, подходящими являются формальдегидные конденсированные смолы, такие как мочевинформальдегидные смолы, мочевинмеламинформальдегидные смолы, меламинформальдегидные смолы, фенолформальдегидные смолы, резорцинформальдегидные смолы, резорцинфенолформальдегидные смолы, кроме того, реактивные термоплавкие адгезивные системы (этиленвинилацетат, термопластичный полиуретан, полиамиды, термопластичные сложные полиэфиры, аморфные поли-α-олефины), поливинилацетатные клеи, связующие средства на основе возобновляемого исходного сырья, такие как дубильные вещества, лигнины, белки (казеиновый, глутиновый и альбуминовый клеи), а также их смеси.
Прочность при поперечном растяжении лигноцеллюлозных материалов согласно изобретению, измеренная согласно стандарту DIN EN 319, предпочтительно составляет от 0,1 до 1 Н/мм2.
Прочность при поперечном растяжении древесно-стружечной плиты и ориентированно-стружечной плиты согласно изобретению при толщине от 3 до 20 мм, измеренная согласно стандарту DIN EN 319, составляет, в частности, от 0,2 до 0,8 Н/мм2, особенно предпочтительно, от 0,25 до 0,6 Н/мм2, наиболее предпочтительно, от 0,3 до 0,5 Н/мм2. Прочность при поперечном растяжении древесно-стружечной плиты согласно изобретению при толщине от 20 до 60 мм, измеренная согласно стандарту DIN EN 319, предпочтительно составляет от 0,1 до 0,6 Н/мм2, особенно предпочтительно, от 0,15 до 0,5 Н/мм2, наиболее предпочтительно, от 0,2 до 0,4 Н/мм2.
Прочность при поперечном растяжении МДФ и ХДФ согласно изобретению, измеренная согласно стандарту DIN EN 319, предпочтительно составляет от 0,3 до 1,0 Н/мм2, особенно предпочтительно, от 0,4 до 0,9 Н/мм2, наиболее предпочтительно, от 0,5 до 0,8 Н/мм2.
Другим объектом настоящего изобретения являются лигноцеллюлозные материалы, которые могут получаться в соответствии со способом согласно изобретению. Лигноцеллюлозные материалы согласно изобретению находят применение, в частности, при производстве мебели, строительстве домов, внутренней отделке помещений и строительстве выставочных стендов.
Лигноцеллюлозные материалы при этих применениях могут использоваться как таковые или в дополнительно обработанной форме, например, лакированными, покрытыми пленкой, ламинатом или шпоном.
Примеры
Материалы и оборудование
Применяемая древесная стружка (компонент L) имела содержание воды 2 -5 % масс., в пересчете на сухую массу этой стружки. Для изготовления древесно-стружечных плит использовали стружечную смесь B/C (массовое соотношение B : C = 60 : 40, причем фракция B имела размер стружки 0,5 - 2 мм, а фракция C имела размер стружки 2 - 4 мм). В качестве связующего средства (компонента B) использовали Lupranat® M 20 R фирмы BASF SE (полимерный MDI с функциональностью примерно 2,7). Использовали смеситель, который был снабжен двухкомпонентной форсункой, которая работала со сжатым воздухом при давлении максимум 4 бар. В качестве предварительного пресса использовали пневматический поршневой пресс, в котором распределенный ковер уплотняли в металлической раме с размерами 30 см х 30 см. Горячее прессование осуществляли согласно Примеру 2.
Пример 1 (клейкость в неотверждённом состоянии, испытание на сдвиг)
Партия 1-1: в смеситель помещали 5535 г стружки (влажность 2,5 % масс., соответствует 5400 г абсолютно сухой стружки) и в процессе перемешивания орошали 216 г (4 % масс. в абсолютно сухом состоянии) Lupranat® M 20 R. По окончании эту смесь опрыскивали 400 г воды.
Партия 1-2: в смеситель помещали 5535 г стружки (влажность 2,5 % масс.) и в процессе перемешивания орошали 108 г водного раствора капролактама с концентрацией 50 % масс. (1 % масс. в абсолютно сухом состоянии). По окончании смесь опрыскивали 346 г воды, так чтобы общее количество воды из раствора капролактама и воды здесь также составляло 400 г. Наконец, смесь опрыскивали 216 г Lupranat® M 20 R (4 % масс. в абсолютно сухом состоянии).
Измерение разрывной длины (как критерия клейкости в неотверждённом состоянии):
Часть смеси (150 г) из партий с 1-1 до 1-2 засыпали в форму до высоты 50 мм. Устанавливали прессующий поршень и уплотняли в лабораторном прессе с удельным давлением 1 Н/мм2 в течение 20 секунд. Подпрессованную плиту извлекали из формы и укладывали в подающее устройство. Затем этот ковер двигали через край стола с постоянной скоростью подачи, составляющей 15 см/мин, пока ковер не ломался под действием силы тяжести. С помощью одновременно движущейся линейки измеряли длину выступающего ковра до момента разрушения («разрывную длину»). По окончании этот процесс повторяли дважды, причем время прессования составляло 80 секунд и 160 секунд, соответственно.
Результаты обобщены в Таблице 1.
Таблица 1
Номер партии | Компонент (A) [% масс. в абс. сухом состоянии] |
Время подпрессовки [с] | Разрывная длина [см] |
1-1 | - | 20 | 5,5 |
1-1 | - | 80 | 7,5 |
1-1 | - | 160 | 8 |
1-21 | капролактам [1] | 20 | 7,5 |
1-21 | капролактам [1] | 80 | 9 |
1-21 | капролактам [1] | 160 | 10 |
Таблица 1 показывает улучшение разрывной длины (клейкости в неотвержденном состоянии) при одинаковом времени прессования в случае применения в качестве компонента А капролактама, в отличие от предварительно подпрессованных плит без компонента А.
Пример 2 (время прессования в горячем прессе)
Партия 2-1: в смеситель помещали 5654 г стружки (влажность 4,7 % масс., соответствует 5400 г абсолютно сухой стружки) и в процессе перемешивания орошали 300 г воды. По окончании эту смесь опрыскивали 216 г Lupranat® M 20 R (4 % масс. в абсолютно сухом состоянии).
Партия 2-2: в смеситель помещали 5654 г стружки (влажность 4,7 % масс.) и в процессе перемешивания опрыскивали 214 г воды. По окончании смесь опрыскивали 108 г водного раствора капролактама с концентрацией 20 % масс. (1 % масс. в абсолютно сухом состоянии), так чтобы общее количество воды из раствора капролактама и воды здесь также составляло 300 г. Наконец, смесь опрыскивали 216 г Lupranat® M 20 R (4 % масс. в абсолютно сухом состоянии).
Партия 2-3: в смеситель помещали 5654 г стружки (влажность 4,7 % масс.) и в процессе перемешивания опрыскивали 216 г водного раствора капролактама с концентрацией 25 % масс. (1 % масс. в абсолютно сухом состоянии). По окончании смесь опрыскивали 138 г воды, так чтобы общее количество воды из раствора капролактама и воды здесь также составляло 300 г. Наконец, смесь опрыскивали 216 г Lupranat® M 20 R (4 % масс. в абсолютно сухом состоянии).
Изготовление древесно-стружечных плит и определение прочности при поперечном растяжении:
После извлечения из смесителя 1100 г смеси из партий с 2-1 по 2-3 равномерно распределяли в форме размером 30 × 30 см и подвергали предварительному прессованию 30 секунд, с удельным давлением 1 Н/мм2, при комнатной температуре. Полученный предварительно уплотненный ковер прессовали с использованием вощеной прокладочной бумаги, при 210°C, в течение времени прессования для соответствующей партии, приведенного в Таблице 4 (д.б. Таблица 2). Давление прессования составляло 4 Н/мм2 в течение первых 2/3 времени прессования, затем 2 Н/мм2 в течение 1/6 времени прессования и, наконец, 1 Н/мм2 в течение 1/6 времени прессования. Толщину плиты регулировали с помощью применения распорных подкладок высотой 16 мм из металла. После процесса прессования готовую древесно-стружечную плиту вынимали из горячего пресса и выдерживали в течение одного дня. Измерение прочности при поперечном растяжении осуществляли согласно стандарту DIN EN 319 не менее чем на 8 образцах для испытаний для каждой древесно-стружечной плиты. Минимальное время прессования определяют как время прессования, при котором получается прочная плита с прочностью при поперечном растяжении по меньшей мере 0,4 Н/мм2.
Результаты обобщаются в Таблице 2.
Таблица 2
Номер партии | Компонент (A) | Минимальное время прессования [с] |
4-1 | - | 104 |
4-2 | капролактам 0,4 % в абс. сух. состоянии | 88 |
4-3 | капролактам 0,1 % в абс. сух. состоянии | 72 |
Таблица 2 показывает улучшение минимального времени прессования при применении согласно изобретению в качестве компонента А капролактама.
Claims (27)
1. Способ получения одно- или многослойных лигноцеллюлозных материалов, состоящих из одного или нескольких слоев (S), включающий стадии способа:
(I) смешивания компонентов в одну или несколько смесей,
(II) распределения смесей, полученных на стадии способа (I), с формированием ковра,
(III) предварительного уплотнения распределенного ковра и
(IV) нагревания и прессования предварительно уплотненного ковра,
причем смеси, используемые на стадии (I) способа для одного или нескольких слоев (S), содержат частицы лигноцеллюлозы в качестве компонента L, компонент А, включающий капролактам, олигомеры капролактама или их смеси, связующие средства на основе изоцианата, содержащие многоядерный дифенилметандиизоцианат в качестве компонента B, воду в качестве компонента С.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что одно- или многослойные лигноцеллюлозные материалы дополнительно состоят из одного или нескольких дополнительных слоев (WS).
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что смеси, используемые на стадии (I) способа для одного или нескольких слоев (S), дополнительно содержат одну или несколько добавок в качестве компонента D.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что смесь слоя (S) содержит частицы лигноцеллюлозы в качестве компонента L, и
от 0,5 до 10 % масс. компонента В,
от 3 до 16 % масс. компонента С, и
от 0 до 30 % масс. одного или нескольких компонентов D, и
от 0,001 до 4 % масс. компонента А
в каждом случае в пересчете на 100 % масс. сухой массы компонента L.
5. Способ по п. 1, причем компонент А представляет собой смесь из капролактама и олигомеров капролактама, причем эта смесь имеет среднечисленную длину цепи от более чем 1 до не более чем 10.
6. Способ по п. 1, причем компонент А представляет собой капролактам.
7. Способ по п. 1, причем компонент В содержит смесь из 4,4'-дифенилметандиизоцианата и многоядерного дифенилметандиизо-цианата.
8. Способ по п. 1, причем компонент В содержит полимерный дифенилметан-диизоцианат со средней функциональностью от более чем два до не более чем три.
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве компонента А используют от 0,1 до 1 % масс. капролактама в пересчете на 100 % масс. сухой массы компонента L.
10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве компонента А используют от 0,1 до 1 % масс. смеси из капролактама и олигомеров капролактама в пересчете на 100 % масс. сухой массы компонента L.
11. Способ по п. 1, причем компонент А используют в водном растворе с концентрацией по меньшей мере 25 % масс. в пересчете на общую массу раствора.
12. Способ по п. 1, причем компонент А используют в виде раствора в полиоле или смеси из полиолов или смеси из полиола или полиолов и воды.
13. Способ по п. 12, причем концентрация компонента А составляет по меньшей мере 25 % масс. в пересчете на общую массу раствора.
14. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагревание на стадии способа (IV) осуществляют термически или с помощью электрического высокочастотного поля или комбинации их обоих.
15. Способ по одному из пп. 1–14, отличающийся тем, что лигноцеллюлозные материалы представляют собой МДФ (древесно-волокнистые плиты средней плотности), ХДФ (древесно-волокнистые плиты высокой плотности), ДСП (древесно-стружечные плиты), ОСП (ориентированно-стружечные плиты) или WFI (изоляционные маты из древесно-волокнистых материалов).
16. Одно- или многослойные лигноцеллюлозные материалы, получаемые по одному из пп. 1-15, с прочностью при поперечном растяжении согласно стандарту DIN EN ISO 319 от 0,1 Н/мм2 до 1 Н/мм2.
17. Применение лигноцеллюлозных материалов по п. 16 при производстве мебели, строительстве домов, внутренней отделке помещений и строительстве выставочных стендов.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP17187501.6 | 2017-08-23 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2773362C1 true RU2773362C1 (ru) | 2022-06-02 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59198151A (ja) * | 1983-04-27 | 1984-11-09 | 株式会社日本ウレタンサ−ビス | 発熱複合板の一体成形方法 |
RU2038205C1 (ru) * | 1992-06-16 | 1995-06-27 | Акционерное общество закрытого типа "Деко" | Способ производства древесностружечных плит |
GB2524714A (en) * | 2014-01-27 | 2015-10-07 | Xiaobin Zhao | Distiller's grain (DG) based bio-adhesives: compositions, uses and processes for manufacturing |
WO2016156226A1 (de) * | 2015-03-27 | 2016-10-06 | Basf Se | Verfahren zur herstellung von lignocellulosewerkstoffen |
WO2016180830A1 (de) * | 2015-05-12 | 2016-11-17 | Basf Se | Caprolactam formulierungen |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59198151A (ja) * | 1983-04-27 | 1984-11-09 | 株式会社日本ウレタンサ−ビス | 発熱複合板の一体成形方法 |
RU2038205C1 (ru) * | 1992-06-16 | 1995-06-27 | Акционерное общество закрытого типа "Деко" | Способ производства древесностружечных плит |
GB2524714A (en) * | 2014-01-27 | 2015-10-07 | Xiaobin Zhao | Distiller's grain (DG) based bio-adhesives: compositions, uses and processes for manufacturing |
WO2016156226A1 (de) * | 2015-03-27 | 2016-10-06 | Basf Se | Verfahren zur herstellung von lignocellulosewerkstoffen |
WO2016180830A1 (de) * | 2015-05-12 | 2016-11-17 | Basf Se | Caprolactam formulierungen |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3919017A (en) | Polyisocyanate:formaldehyde binder system for cellulosic materials | |
RU2689571C1 (ru) | Способ изготовления плит на основе древесного материала с уменьшенным выделением летучих органических соединений | |
EP0092699B1 (en) | Blow line addition of isocyanate binder in fiberboard manufacture | |
US6458238B1 (en) | Adhesive binder and synergist composition and process of making lignocellulosic articles | |
CN111278617B (zh) | 使用多异氰酸酯组合物粘合木质纤维素材料的方法 | |
DE2109686C3 (de) | Verfahren zur Herstellung oder Veredlung lignozellulosehaltiger Werkstoffe | |
US3930110A (en) | Manufacture of multilayer panels using polyisocyanate: formaldehyde binder system | |
EP1606088B1 (en) | Thin-layer lignocellulose composites having increased resistance to moisture and methods of making the same | |
CA3203220A1 (en) | Binder composition comprising amino acid polymer(s) as well as carbohydrates for composite articles | |
KR20230125256A (ko) | 복합 물품을 위한, 아미노산 중합체(들) 및 탄수화물을포함하는 결합제 조성물 | |
EP2184144A1 (en) | Polyisocyanate composition used for binding lignocellulosic materials | |
CN116648490A (zh) | 用于纤维复合制品的包含聚氨基酸的基料组合物 | |
KR20210141500A (ko) | 리그노셀룰로오스 복합 물품 | |
US6365077B1 (en) | Process for preparing cellulosic composites | |
KR102689016B1 (ko) | 셀룰로스-함유 재료용 결합제 | |
RU2773362C1 (ru) | Способ получения лигноцеллюлозных материалов в присутствии капролактама и его олигомеров | |
US4376745A (en) | Particle board process using furan resin/isocyanate binder | |
EP2184143A1 (en) | Polyisocyanate composition used for binding lignocellulosic materials | |
CN113021559A (zh) | 一种高强环保颗粒板的生产工艺 | |
AU2018320320B2 (en) | Method for producing lignocellulose materials in the presence of caprolactam and oligomers of caprolactam | |
EP2567798B1 (de) | Verwendung von Polyamin in Holzwerkstoffen zur Reduzierung der Emission von Aldehyden und/oder Säuren | |
RU2803520C2 (ru) | Связующее вещество для содержащих целлюлозу материалов | |
BR112020001999B1 (pt) | Método de produção de materiais lignocelulósicos, materiais lignocelulósicos e uso dos materiais lignocelulósicos | |
WO2023247437A1 (en) | Binder for wood-based panels comprising amino acid polymer and polyaldehyde compound |