EA045325B1 - ROOFING SYSTEM AND INSULATING ELEMENT FOR FLAT ROOF OR FLAT SLANTED ROOF - Google Patents

ROOFING SYSTEM AND INSULATING ELEMENT FOR FLAT ROOF OR FLAT SLANTED ROOF Download PDF

Info

Publication number
EA045325B1
EA045325B1 EA202292592 EA045325B1 EA 045325 B1 EA045325 B1 EA 045325B1 EA 202292592 EA202292592 EA 202292592 EA 045325 B1 EA045325 B1 EA 045325B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
component
present
group
layer
plasticizers
Prior art date
Application number
EA202292592
Other languages
Russian (ru)
Inventor
ЙОХАНССОН Дорте БАРТНИК
Мирослав Николик
Original Assignee
Роквул А/С
Filing date
Publication date
Application filed by Роквул А/С filed Critical Роквул А/С
Publication of EA045325B1 publication Critical patent/EA045325B1/en

Links

Description

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

Настоящее изобретение относится к кровельной системе для плоской крыши или плоской наклонной крыши здания с тепло- и/или звукоизоляцией, которая состоит из опорной конструкции, настила крыши, необязательного пароизоляционного слоя, водонепроницаемой мембраны и, по меньшей мере одного изоляционного элемента, представляющего собой продукт из минеральных проклеенных волокон, который выполнен из минеральных волокон, предпочтительно волокон каменной ваты, и связующего. Кроме того, настоящее изобретение относится к изоляционному элементу для такой кровельной системы, выполненному из минеральных волокон, предпочтительно волокон каменной ваты, и связующего.The present invention relates to a roofing system for a flat roof or flat sloping roof of a thermally and/or acoustically insulated building, which consists of a support structure, a roof deck, an optional vapor barrier layer, a waterproof membrane and at least one insulation element that is a product of sized mineral fibers, which is made of mineral fibers, preferably stone wool fibers, and a binder. Furthermore, the present invention relates to an insulating element for such a roofing system made of mineral fibers, preferably rock wool fibers, and a binder.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Из предшествующего уровня техники хорошо известны плоские крыши и плоские наклонные крыши, например, мембранные кровельные системы, которые обычно делятся на следующие типы в зависимости от местоположения основной теплоизоляции: теплые крыши, обратные теплые крыши, сады на крыше или зеленые крыши и неутепленные крыши.Flat roofs and flat sloped roofs, such as membrane roofing systems, are well known in the prior art, which are generally divided into the following types depending on the location of the main thermal insulation: warm roofs, reverse warm roofs, roof gardens or green roofs and non-insulated roofs.

В настоящее время мембранные кровельные системы часто создаются в виде однослойных кровельных систем, которые используются для защиты плоских крыш или плоских наклонных крыш от воздействия каких-либо погодных условий, которые с большой долей вероятности могут возникать на протяжении срока их службы.Nowadays, membrane roofing systems are often created as single-ply roofing systems that are used to protect flat roofs or flat sloped roofs from exposure to any weather conditions that are likely to occur during their service life.

Типовая однослойная кровельная система содержит: опорную конструкцию; настил крыши, обеспечивающий постоянную опору; пароизоляционный слой (при необходимости); теплоизоляцию; водонепроницаемую мембрану; и отделку, износоустойчивую или устойчивую к нагрузкам (если таковая требуется по функциональным и/или эстетическим причинам).A typical single-ply roofing system contains: a support structure; roof decking providing permanent support; vapor barrier layer (if necessary); thermal insulation; waterproof membrane; and finishes that are wear-resistant or stress-resistant (if required for functional and/or aesthetic reasons).

Большинство плоских крыш или плоских наклонных крыш в настоящее время проектируется в виде так называемых теплых крыш. В таких теплых крышах основная теплоизоляция располагается непосредственно под кровельным покрытием, а именно под водонепроницаемой мембраной. За счет этого сохраняется тепло настила крыши в холодную погоду и регулируется конденсация влаги без необходимости использования вентиляции. В необязательном варианте поверх настила крыши укладывается пароизоляционный слой, предназначенный для регулирования проникновения паров воды в изоляцию. Это очень надежный и экономичный способ изоляции мембранной крыши в соответствии с самыми высокими требованиями.Most flat roofs or flat sloping roofs are now designed as so-called warm roofs. In such warm roofs, the main thermal insulation is located directly under the roof covering, namely under the waterproof membrane. This keeps the roof deck warm in cold weather and controls moisture condensation without the need for ventilation. Optionally, a vapor barrier layer is installed on top of the roof deck to control the penetration of water vapor into the insulation. This is a very reliable and economical way to insulate a membrane roof to the highest requirements.

Предусмотрено три основных варианта крепления однослойных кровельных систем, а именно: механическое крепление, приклеивание/холодное склеивание и балластировка, причем изоляция и мембрана могут прикрепляться одним и тем же или разными способами.There are three main options for attaching single ply roofing systems, namely mechanical fastening, bonding/cold bonding and ballasting, and the insulation and membrane can be attached in the same or different ways.

Для кровельных систем плоских или плоских наклонных крыш зданий, а также для использования изоляционных элементов, представляющих собой продукты из минеральных проклеенных волокон, подходят различные системы, известные из предшествующего уровня техники.For roofing systems on flat or flat sloping roofs of buildings, as well as for the use of insulating elements consisting of bonded mineral fiber products, various systems known from the prior art are suitable.

В определенных случаях также могут быть использованы слои минеральных волокон (например, стекловолокна) в качестве нетканого полотна с густым начесом или ткани, покрывающей всю площадь изоляционных элементов, причем указанная ткань зажимается между изоляционными элементами и водонепроницаемой мембраной. Панель, сформированная из нескольких изоляционных элементов, расположенных впритык друг к другу, может характеризоваться наличием слоя нетканого полотна с густым начесом или ткани, покрывающим всю ее площадь. Это полотно или ткань может быть приклеена к изоляционным элементам с помощью клея, который наносится между соприкасающимися поверхностями. Это полотно или ткань обеспечивает фиксацию составных элементов панели, и она может повышать его механическую прочность за счет переноса усилия, прикладываемого к одному элементу, на соседний элемент. Это полотно или ткань характеризуется наличием небольших пор, например, с размерами пор или расстоянием между соседними волокнами, составляющими менее 0,5 мм, например всего 0,1 мм.In certain cases, layers of mineral fibers (eg, glass fiber) can also be used as a non-woven fabric with a dense pile or fabric covering the entire area of the insulating elements, said fabric being sandwiched between the insulating elements and the waterproof membrane. A panel formed from several insulating elements located adjacent to each other may be characterized by the presence of a layer of densely brushed non-woven fabric or fabric covering its entire area. This sheet or fabric can be glued to the insulating elements using an adhesive that is applied between the contacting surfaces. This web or fabric provides support for the component elements of the panel, and it can increase its mechanical strength by transferring the force applied to one element to an adjacent element. This web or fabric is characterized by the presence of small pores, for example with pore sizes or distances between adjacent fibers being less than 0.5 mm, for example only 0.1 mm.

В современных кровельных системах используется облицованные тканью или полотном или покрытые битумом кровельные панели, обеспечивающие соответствующую поверхность слоя изоляционного элемента, необходимую для склеивания/связывания водонепроницаемой мембраны. Однако, несмотря на возможность использования этих систем, они обладают одним недостатком, который состоит в том, что клеящие вещества могут наноситься на слой изоляционного элемента методом распыления. Такое дисперсное клеящее вещество существенно ухудшает изоляционные и/или демпфирующие характеристики указанного изоляционного слоя. Более того, использование дисперсного клеящего вещества приводит к увеличению расхода клея и нерегулируемой адгезионной прочности, что обуславливает более высокую стоимость такой системы.Modern roofing systems use fabric or canvas lined or bitumen coated roofing panels to provide the appropriate insulation layer surface required to bond/bond the waterproof membrane. However, despite the possibility of using these systems, they have one drawback, which is that the adhesives can be applied to the layer of the insulating element by spraying. Such a dispersed adhesive significantly impairs the insulating and/or damping characteristics of said insulating layer. Moreover, the use of dispersed adhesive leads to increased adhesive consumption and unregulated adhesive strength, which leads to a higher cost of such a system.

И, наконец, такие клеящие вещества, которые обычно представляют собой органические клеи, снижают огнестойкость изоляционных элементов, в частности, в случае использования покрытых битумом кровельных панелей, указанных выше.Finally, such adhesives, which are usually organic adhesives, reduce the fire resistance of the insulating elements, particularly in the case of the bitumen-coated roofing panels mentioned above.

Например, в документе WO 98/31895 раскрыта кровельная система, содержащая: сердцевину из минерального волокна; ткань, покрывающую сердцевину и скрепленную с сердцевиной с помощью смолы, вследствие чего образуется панель; и влаго-/водонепроницаемое полотно, покрывающее ткань, которое соединено с панелью с помощью клея, заходящего внутрь сердцевины из минерального волокна. Хо- 1 045325 тя эта составная кровельная система широко используется в плоских и плоских наклонных крышах, она обладает несколькими недостатками, описанными выше.For example, WO 98/31895 discloses a roofing system comprising: a mineral fiber core; a fabric covering the core and bonded to the core with resin to form a panel; and a moisture/waterproof fabric covering fabric that is bonded to the panel with an adhesive extending into the mineral fiber core. Although this composite roofing system is widely used on flat and flat sloped roofs, it has several disadvantages described above.

Другой пример реализации кровельной системы раскрыт в документе WO 2013/034376. Эта кровельная система включает в себя изоляционные элементы, обеспечивающие тепло- и/или звукоизоляцию, состоящую из двух слоев, из числа которых, по меньшей мере, один слой выполнен из минеральных волокон, в частности, из волокон каменной ваты, а второй слой выполнен, по меньшей мере, из одной ткани и прикреплен к основной поверхности первого слоя с помощью клея, причем второй слой снабжен наполнителем, который придает второму слою определенную проницаемость.Another example implementation of a roofing system is disclosed in WO 2013/034376. This roofing system includes insulating elements providing thermal and/or sound insulation, consisting of two layers, of which at least one layer is made of mineral fibers, in particular stone wool fibers, and the second layer is made of at least one fabric and attached to the main surface of the first layer with an adhesive, the second layer being provided with a filler which imparts a certain permeability to the second layer.

Поскольку любые нагрузки, воздействующие на теплую крышу, переносятся на всю структуру через теплоизоляцию, для ее изготовления требуется жесткий материал. Его выбор имеет большое значение, так как разные продукты обеспечивают разную прочность опоры и требуют большей или меньшей толщины для достижения выбранной теплоизоляционной способности. Это необходимо учитывать при проектировании и планировании кровельной системы для плоской или наклонной плоской крыши здания.Since any loads placed on a warm roof are transferred to the entire structure through the insulation, it requires a rigid material to construct it. Its choice is important as different products provide different support strengths and require more or less thickness to achieve the selected insulating capacity. This must be taken into account when designing and planning a roofing system for a flat or sloped flat roof building.

В принципе, существует два основных типа изоляционных продуктов:Basically, there are two main types of insulation products:

ячеистые материалы, такие как, например, полиизоцианурат (PIR), вспененный полистирол (EPS) или экструдированный полистирол (XPS); и волокнистые материалы, такие как, например, минеральная вата (MW) и, в частности, каменная вата.cellular materials such as, for example, polyisocyanurate (PIR), expanded polystyrene (EPS) or extruded polystyrene (XPS); and fibrous materials such as, for example, mineral wool (MW) and in particular stone wool.

Последние продукты из минеральной ваты хорошо известны своими отличными тепло- и звукоизоляционными свойствами, а также своей механической прочностью и превосходной огнестойкостью. Указанные продукты также называются продуктами из минеральных проклеенных волокон, которые состоят из минеральных волокон и связующего, а соответствующие требования таким продуктам указаны в европейском стандарте EN 13162:2015-04 под названием Теплоизоляционные продукты для зданий - продукты из минеральной ваты (MW) заводского исполнения.The latest mineral wool products are well known for their excellent thermal and sound insulation properties, as well as their mechanical strength and excellent fire resistance. These products are also referred to as mineral sized fiber products, which consist of mineral fibers and a binder, and the relevant requirements for such products are specified in the European standard EN 13162:2015-04 entitled Thermal insulation products for buildings - factory-made mineral wool (MW) products.

Продукты из минеральных волокон или минеральной ваты обычно содержат стекловату (MMVF). Стекловата (MMVF) может характеризоваться любой подходящей оксидной композицией. Указанные волокна могут представлять собой стекловолокно, керамическое волокно, базальтовое волокно, шлаковое волокно, каменное или минеральное волокно. В предпочтительном варианте волокна относятся именно к этим типам, общеизвестным как минеральные, каменные или шлаковые волокна, а в более предпочтительном варианте - как каменные волокна, склеенные между собой с помощью отвержденного термореактивного полимерного связующего материала.Mineral fiber or rock wool products typically contain glass wool (MMVF). Glass wool (MMVF) can be characterized by any suitable oxide composition. Said fibers may be glass fiber, ceramic fiber, basalt fiber, slag fiber, stone or mineral fiber. Preferably, the fibers are of these types, commonly known as mineral, rock or slag fibers, and more preferably as rock fibers bonded together using a cured thermoset polymer binder.

Предпочтение отдается связующим, представляющим собой феноло-формальдегидную смолу, которая может быть получена экономически эффективным образом, и которая может быть дополнена мочевиной перед ее использованием в качестве связующего. Однако действующее законодательство и предложенные законопроекты, направленные на снижение или устранение выбросов формальдегида, обусловили разработку связующих, не содержащих формальдегида, таких как, например, связующие композиции на основе поликарбоксиполимеров или полиолов или полиаминов.A preferred binder is a phenol-formaldehyde resin, which can be produced in a cost-effective manner and which can be supplemented with urea before being used as a binder. However, current legislation and proposed legislation aimed at reducing or eliminating formaldehyde emissions have led to the development of formaldehyde-free binders, such as, for example, binder compositions based on polycarboxypolymers or polyols or polyamines.

К другой группе связующих, не содержащих фенолформальдегида, относятся продукты реакции присоединения/элиминирования алифатических и/или ароматических ангидридов с алканоламинами. Эти связующие композиции являются водорастворимыми и демонстрируют отличные связывающие свойства в плане скорости отверждения и плотности отверждения.Another group of binders that do not contain phenol-formaldehyde includes the products of the addition/elimination reaction of aliphatic and/or aromatic anhydrides with alkanolamines. These binder compositions are water soluble and exhibit excellent binding properties in terms of cure speed and cure density.

Поскольку некоторые исходные материалы, используемые в производстве этих связующих, представляют собой достаточно дорогостоящие химические продукты, существует насущная потребность в обеспечении наличия связующих, не содержащих формальдегида, которые иногда также называются связующими без добавленного формальдегида (NAF), производимыми экономически эффективным образом.Since some of the starting materials used in the production of these binders are quite expensive chemicals, there is a pressing need to provide formaldehyde-free binders, sometimes also referred to as no added formaldehyde (NAF) binders, produced in a cost-effective manner.

Дополнительный эффект, связанный с ранее известными связующими композициями на водной основе из минеральных волокон, состоит в том, что, по меньшей мере, для большинства исходных материалов, используемых для производства этих связующих, источником служат ископаемые углеводороды. Сегодня наблюдается тенденция, при которой потребители предпочитают продукты, которые полностью или, по меньшей мере, частично производятся из возобновляемого сырья; и, следовательно, существует потребность в связующих для минеральной ваты, которые, по меньшей мере, частично могут быть получены из возобновляемого сырья.An additional effect associated with previously known water-based mineral fiber binder compositions is that at least the majority of the starting materials used to produce these binders are derived from fossil hydrocarbons. Today there is a trend in which consumers prefer products that are made entirely or at least partially from renewable raw materials; and therefore there is a need for mineral wool binders that can be at least partially derived from renewable raw materials.

Еще один дополнительный эффект, связанный с ранее известными связующими композициями на водной основе для минеральных волокон, состоит в том, что они содержат компоненты, которые являются коррозионно-активными и/или токсичными. Это требует принятия мер по защите машинного оборудования, задействованного в производстве продуктов из минеральной ваты с целью предотвращения коррозии, а также требует принятия мер по обеспечению безопасности персонала, управляющего этим машинным оборудованием. Это приводит к увеличению расходов и нарастанию проблем, связанных с защитой здоровья; следовательно, существует потребность в продуктах из минеральных волокон, где используются связующие композиции с уменьшенным содержанием коррозионно-активных и/или ток- 2 045325 сичных материалов.Another additional effect associated with previously known water-based mineral fiber binder compositions is that they contain components that are corrosive and/or toxic. This requires measures to be taken to protect machinery involved in the production of mineral wool products to prevent corrosion, and also requires measures to be taken to ensure the safety of personnel operating that machinery. This leads to increased costs and growing problems associated with protecting health; Consequently, there is a need for mineral fiber products that use binder compositions with reduced levels of corrosive and/or toxic materials.

При этом предусмотрен ряд связующих для минеральных волокон, которые в значительной степени основаны на возобновляемом сырье. Во многих случаях эти связующие, основанные в значительной мере на возобновляемых ресурсах, также не содержат формальдегида.This includes a range of mineral fiber binders that are largely based on renewable raw materials. In many cases, these binders, based largely on renewable resources, are also free of formaldehyde.

Однако многие из этих связующих по-прежнему остаются сравнительно дорогими, поскольку они изготавливаются на основе сравнительно дорогого сырья. Более того, до настоящего времени они не обеспечивали достаточные прочностные характеристики конечных продуктов из минеральных волокон в течение продолжительного периода времени.However, many of these binders remain relatively expensive because they are made from relatively expensive raw materials. Moreover, to date they have not provided sufficient strength properties for end-products made from mineral fibers over an extended period of time.

Кровельные системы для плоской или плоской наклонной крыши должны быть рассчитаны на 30 и более лет службы; и, таким образом, для своего изготовления они требуют долговечных материалов. Поскольку нагрузки, воздействующие на такие крыши, переносятся на всю структуру через теплоизоляцию, продукты из минеральных проклеенных волокон должны быть выполнены с возможностью противодействия большинству нагрузок, особенно нагрузкам от давления, таким как, например, эпизодические небольшие нагрузки от перемещения людей по крыше в процессе строительства, а также, в частности, при осуществлении соответствующих проверок в ходе последующего технического обслуживания; и, кроме того, для противодействия любым погодным условиям, в частности, ветровым нагрузкам, которые могут возникать с течением времени. Следовательно, продукты из минеральных волокон, используемые для изоляции кровельных система, требуют определенной жесткости, которая обусловлена плотностью, и поэтому плотность таких продуктов обычно лежит в пределах от 70 до около 250 кг/м3, что предопределяет соответствующие прочностные характеристики, также в течение продолжительного периода времени.Roofing systems for flat or flat pitched roofs should be designed to last 30 years or more; and thus they require durable materials for their manufacture. Since the loads imposed on such roofs are transferred to the entire structure through the insulation, bonded mineral fiber products must be designed to withstand most loads, especially pressure loads such as, for example, occasional small loads from people walking on the roof during construction. and also, in particular, when carrying out appropriate checks during subsequent maintenance; and, in addition, to withstand any weather conditions, in particular wind loads, that may occur over time. Consequently, mineral fiber products used for insulation of roofing systems require a certain stiffness, which is determined by the density, and therefore the density of such products usually lies in the range from 70 to about 250 kg/m 3 , which determines the corresponding strength characteristics, also over long periods of time. period of time.

Изоляционные элементы, включающие в себя продукты из минеральных проклеенных волокон, в которых используются указанные феноло-формальдегидные смолы и феноло-формальдегидные смолы с наполнением мочевиной, известны своими превосходными качествами при утрате прочности с течением времени, например, вследствие износа, и поэтому они используются в течение десятилетий. Связующие, не содержащие формальдегида, или связующие без добавленного формальдегида (NAF) предшествующего уровня техники доказали свою пригодность для использования в легких продуктах с объемной плотностью менее около 60 кг/м3, т.е. в продуктах, которые размещаются, например, в закрываемых впоследствии полостях или пространствах, и когда нет необходимости в том, чтобы эти продукты воспринимали какие-либо нагрузки или обладали какой-либо особой механической прочностью. Однако эти связующие, не содержащие формальдегида, могут рассматриваться в качестве элементов, играющих важнейшую роль, если такие изоляционные элементы должны выдерживать нагрузки и механическое напряжение, поскольку они в общем и целом подвержены износу, вследствие чего с течением времени они утрачивают свою прочность.Insulation elements, including sized mineral fiber products using these phenol-formaldehyde resins and urea-filled phenol-formaldehyde resins, are known for their superior properties when they lose strength over time, for example due to wear, and are therefore used in for decades. Prior art formaldehyde-free or no added formaldehyde (NAF) binders have proven suitable for use in lightweight products with a bulk density of less than about 60 kg/m 3 , i.e. in products that are placed, for example, in cavities or spaces that are subsequently closed, and when there is no need for these products to carry any loads or have any special mechanical strength. However, these formaldehyde-free binders can be considered as essential elements if such insulating elements are to withstand loads and mechanical stress, since they are generally subject to wear and tear, causing them to lose their strength over time.

Краткое раскрытие настоящего изобретенияBrief Disclosure of the Present Invention

Следовательно, цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить кровельную систему с элементами из минеральных волокон, которые были бы применимы для использования в таких кровельных системах, и в которых не использовались бы дорогостоящие и/или токсичные материалы для связующего и/или токсичные связующие как таковые.Therefore, the object of the present invention is to provide a roofing system with mineral fiber elements that would be suitable for use in such roofing systems, and which would not use expensive and/or toxic binder materials and/or toxic binders such as such.

Другая цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить элементы из минеральных волокон, применимые для кровельных систем без использования дорогостоящих и/или токсичных материалов для связующего и/или без использования дорогостоящих и/или токсичных связующих как таковых.Another object of the present invention is to provide mineral fiber elements useful for roofing systems without the use of expensive and/or toxic binder materials and/or without the use of costly and/or toxic binders per se.

Согласно настоящему изобретению кровельная система содержит изоляционный элемент из минеральных волокон, включающий в себя связующее, которое содержит компонент в виде одного или нескольких окисленных лигнинов, компонент в виде одного или нескольких перекрестносшивающих агентов и компонент в виде одного или нескольких пластификаторов, причем изоляционный элемент характеризуется объемной плотностью, лежащей в пределах 70-250 кг/м3.According to the present invention, a roofing system comprises a mineral fiber insulating element including a binder which contains a component in the form of one or more oxidized lignins, a component in the form of one or more cross-linking agents and a component in the form of one or more plasticizers, wherein the insulating element is characterized by volume density ranging from 70-250 kg/ m3 .

Кроме того, согласно настоящему изобретению изоляционный элемент для кровли выполнен из минеральных волокон, предпочтительно из волокон каменной ваты, и связующего, причем связующее содержит компонент в виде одного или нескольких окисленных лигнинов, компонент в виде одного или нескольких перекрестносшивающих агентов и компонент в виде одного или нескольких пластификаторов, причем изоляционный элемент характеризуется объемной плотностью, лежащей в пределах 70-250 кг/м3.Moreover, according to the present invention, the roof insulation element is made of mineral fibers, preferably rock wool fibers, and a binder, wherein the binder contains a component in the form of one or more oxidized lignins, a component in the form of one or more cross-linking agents and a component in the form of one or more several plasticizers, and the insulating element is characterized by a bulk density ranging from 70-250 kg/m 3 .

Было установлено, что можно получить изоляционный элемент, выполненный из минеральных волокон и связующего согласно описанию, представленному выше, который обеспечивал бы необходимую механическую прочность для использования в кровельной системе для плоской или плоской наклонной крыши, причем с одной стороны этот изоляционный элемент не содержит токсичного связующего, равно как и формальдегида, а с другой стороны связующее обладает высоким сопротивлением старению и совсем незначительной потерей прочности на протяжении всего срока службы кровельной системы. Более того, обеспечивается возможность уменьшения объема связующего в сравнении со связующими, содержащими формальдегид, которые используются на известном уровне техники, такими как, например, су- 3 045325 ществующие связующие типа NAF.It has been found that it is possible to obtain an insulating element made of mineral fibers and a binder as described above, which would provide the necessary mechanical strength for use in a roofing system for a flat or flat sloped roof, and on the one hand this insulating element does not contain a toxic binder , as well as formaldehyde, and on the other hand, the binder has high resistance to aging and very little loss of strength throughout the entire service life of the roofing system. Moreover, it is possible to reduce the volume of the binder compared to formaldehyde-containing binders used in the prior art, such as, for example, the existing NAF type binders.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения изоляционный элемент может характеризоваться любыми предпочтительными признаками, описанными применительно к кровельной системе.In one embodiment of the present invention, the insulating element may have any of the preferred features described in connection with a roofing system.

В предпочтительном варианте изоляционный элемент характеризуется потерей массы при прокаливании (LOI) в пределах 2-8% мас. Содержание связующего принимается за LOI и определяется в соответствии с требованиями европейского стандарта EN 13820:2003. Связующее включает в себя масло и другие добавки для связующего.In a preferred embodiment, the insulating element is characterized by a loss on ignition (LOI) in the range of 2-8 wt.%. The binder content is taken as LOI and is determined in accordance with the requirements of the European standard EN 13820:2003. The binder includes oil and other binder additives.

Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения предложена кровельная система с изоляционными элементами, обладающими прочностью при сжатии в пределах 50-130 кПа, измеряемой в соответствии с требованиями европейского стандарта EN 826:2013.According to one of the preferred embodiments of the present invention, a roofing system is provided with insulating elements having a compressive strength in the range of 50-130 kPa, measured in accordance with the requirements of the European standard EN 826:2013.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения предложена кровельная система с изоляционными элементами, обладающими прочностью на расслоение в пределах 20-50 кПа, измеряемой в соответствии с требования европейского стандарта EN 1607:2013.According to another embodiment of the present invention, a roofing system is provided with insulating elements having a delamination strength in the range of 20-50 kPa, measured in accordance with the requirements of the European standard EN 1607:2013.

Такие изоляционные элементы, включающие в себя продукты из минеральных проклеенных волокон, известны своей превосходной огнестойкостью, и обычно они причисляются к Евроклассу А1 в соответствии с требования европейского стандарта EN 13501-1: 2018, если только они не подвергаются дополнительной обработки или не снабжены какими-либо покрытиями или облицовкой.Such insulating elements, which include bonded mineral fiber products, are known for their excellent fire resistance and are generally classified as Euro Class A1 according to the European Standard EN 13501-1:2018, unless they are further treated or provided with either coatings or cladding.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения связующее, используемое в изоляционных элементах согласно настоящему изобретению, которые используются в кровельных системах согласно настоящему изобретению, не содержит формальдегида.In one embodiment of the present invention, the binder used in the insulating elements of the present invention, which are used in the roofing systems of the present invention, does not contain formaldehyde.

Термин не содержащий формальдегида или без формальдегида характеризует изоляционный элемент, выполненный из минеральных волокон и связующего, где выделение формальдегида из изоляционного элемента составляет менее 5 мг/м2/час, а предпочтительно - менее 3 мг/м2/час. В предпочтительном варианте для определения выделения альдегида проводится тест в соответствии с требованиями ISO 16000.The term formaldehyde-free or formaldehyde-free describes an insulating element made of mineral fibers and a binder, where the release of formaldehyde from the insulating element is less than 5 mg/m 2 /hour, and preferably less than 3 mg/m 2 /hour. Preferably, a test in accordance with the requirements of ISO 16000 is carried out to determine aldehyde release.

Компонент (i).Component (i).

В качестве одного из компонентов (i) связующее содержит один или более окисленных лигнинов.As one of the components (i) the binder contains one or more oxidized lignins.

Лигнин, целлюлоза и гемицеллюлоза представляют собой три основных органических соединения, которые присутствуют в стенке растительной клетки. Лигнин может рассматриваться как клей, который скрепляет между собой волокна целлюлозы. Лигнин содержит как гидрофильные, так и гидрофобные группы. Он является вторым самым распространенным в мире натуральным полимером, уступая только целлюлозе, и по приблизительным оценкам на его долю приходится до 20-30% всего углерода, содержащегося в биомассе, что в мировом масштабе составляет более одного миллиарда тонн.Lignin, cellulose and hemicellulose are the three main organic compounds that are present in the plant cell wall. Lignin can be thought of as the glue that holds cellulose fibers together. Lignin contains both hydrophilic and hydrophobic groups. It is the world's second most abundant natural polymer, second only to cellulose, and is estimated to account for up to 20-30% of all carbon contained in biomass, amounting to more than one billion tons globally.

На фиг. 7 показан сегмент возможной структуры лигнина.In fig. Figure 7 shows a segment of a possible lignin structure.

Существует, по меньшей мере четыре группы технических лигнинов, доступных на рынке. Эти четыре группы показаны на фиг. 9. Возможная пятая группа, называемая лигнином биорефайнинга, несколько отличается от указанных групп, так как она описывается не процессом экстракции, а начальным процессом, например, биорефайнингом; и, таким образом, она может быть схожа с любой из других указанных групп или отличаться от них. Все группы отличаются друг от друга, и каждая из них подходит для использования в разных сферах применения. Лигнин представляет собой разнородный материал сложного строения, состоящий из разных мономеров фенилпропана числом до трех, что зависит от исходного материала. Хвойные лигнины состоят, главным образом, из единиц кониферилового спирта (см. фиг. 8), и в результате они более однородны в сравнении с лиственными лигнинами, которые характеризуются более высоким содержанием сиреневого спирта (см. фиг. 8). Внешний вид и консистенция лигнина могут быть самыми разными, и эти параметры во многом зависят от технологического процесса.There are at least four groups of technical lignins available on the market. These four groups are shown in Fig. 9. A possible fifth group, called biorefining lignin, is somewhat different from these groups, since it is not described by an extraction process, but by an initial process, such as biorefining; and thus it may be similar to or different from any of the other groups mentioned. Each group is different and each is suitable for different applications. Lignin is a heterogeneous material with a complex structure, consisting of up to three different phenylpropane monomers, which depends on the source material. Coniferous lignins are composed primarily of coniferyl alcohol units (see FIG. 8) and as a result are more uniform than hardwood lignins, which have a higher lilac alcohol content (see FIG. 8). The appearance and consistency of lignin can be very different, and these parameters largely depend on the technological process.

Свойства этих технических лигнинов суммированы на фиг. 10. Лигносульфонат, полученный в ходе сульфитной варки целлюлозы, остается крупнейшим источником лигнина, доступным на рынке, с объемом производства 1,4 миллиона тонн. Но если этот вариант отбросить в сторону, то в настоящее время самым распространенным способом варки целлюлозы является крафт-процесс (или сульфатная варка), который постепенно вытесняет сульфитную варку целлюлозы. По предварительным оценкам способом сульфатной варки в мировом масштабе ежегодно производится 78 миллионов тонн лигнина в год, но большая его часть сжигается на выработку пара и энергии. Текущий объем крафт-производства оценивается в 160000 тонн, но некоторые источники утверждают, что этот объем составляет всего около 75000 тонн. Крафт-лигнин вырабатывается из черного щелока, т.е. из щелока, отработанного в ходе сульфатной варки или крафт-процесса. В настоящее время для производства крафт-лигнина используется три хорошо известных способа: LignoBoost, LignoForce и SLRP. Эти три способа схожи в том, что они предусматривают добавление CO2 для уменьшения показателя рН до 9-10 с последующим подкислением с целью дополнительного уменьшения показателя рН примерно до 2. Конечная стадия предусматривает определенную комбинацию промывки, выщелачивания и фильтрации с целью удаления золы и прочих загрязняющих веществ. Эти три способа находятся на разных этапах коммерциализации в мировом масштабе.The properties of these technical lignins are summarized in FIG. 10. Lignosulfonate produced from sulfite pulping remains the largest source of lignin available on the market, with a production volume of 1.4 million tons. But if we put this option aside, at present the most common method of pulp cooking is the kraft process (or kraft cooking), which is gradually replacing sulfite pulping. According to preliminary estimates, the kraft pulping process produces 78 million tons of lignin annually worldwide, but most of it is burned to produce steam and energy. Current kraft production is estimated at 160,000 tons, but some sources claim the volume is only around 75,000 tons. Kraft lignin is produced from black liquor, i.e. from liquor waste from the kraft pulping or kraft process. There are currently three well-known processes used to produce kraft lignin: LignoBoost, LignoForce and SLRP. The three methods are similar in that they involve the addition of CO2 to reduce the pH to 9-10, followed by acidification to further reduce the pH to about 2. The final step involves some combination of washing, leaching and filtration to remove ash and other pollutants. These three methods are at different stages of commercialization on a global scale.

Крафт-процесс предусматривает ввод тиольных групп, так называемого стильбена, с сохранениемThe crafting process involves the introduction of thiol groups, the so-called stilbene, while maintaining

- 4 045325 определенного углевода. В качестве примести также присутствует сернокислый натр, что обусловлено осаждением лигнина из щелока с серной кислотой, но этого можно избежать за счет изменения способа изоляции лигнина. Крафт-процесс обеспечивает в итоге большой объем фенольных гидроксильных групп, причем при ионизации указанных групп (рН больше ~10) этот лигнин может растворяться в воде.- 4 045325 of a certain carbohydrate. Soda sulfate is also present as an impurity, due to the precipitation of lignin from the sulfuric acid liquor, but this can be avoided by changing the method of lignin isolation. The kraft process ultimately provides a large volume of phenolic hydroxyl groups, and upon ionization of these groups (pH greater than ~10), this lignin can dissolve in water.

Промышленный крафт-лигнин обычно характеризуется большей чистотой в сравнении с лигносульфонатами. Его молекулярный вес составляет 1000-3000 г/моль.Industrial kraft lignin is generally of higher purity than lignosulfonates. Its molecular weight is 1000-3000 g/mol.

Натронный лигнин может быть получен в ходе натронной варки (варки с раствором едкого натра), которая используется, главным образом, применительно к пшеничной соломе, выжимкам сахарного тростника и льну. Свойства натронного лигнина схожи со свойствами крафт-лигнина в части растворимости и Tg. В этом процессе не используется сера, при этом отсутствует какая-либо ковалентно связанная сера. Уровень золы очень низкий. Натронный лигнин характеризуется низкой растворимостью в нейтральной и кислой среде, но он полностью растворяется при показателе рН, равном 12 и выше.Soda lignin can be produced by soda pulping (cooking with a caustic soda solution), which is used primarily on wheat straw, sugarcane pomace and flax. The properties of soda lignin are similar to those of kraft lignin in terms of solubility and Tg . This process does not use sulfur and there is no covalently bound sulfur. Ash level is very low. Soda lignin is characterized by low solubility in neutral and acidic environments, but it is completely dissolved at a pH of 12 and above.

Лигносульфонатный процесс предусматривает ввод большого количества сульфонатных групп, что делает лигнин растворимым не только в воде, но также и в растворах кислой воды. Лигносульфонаты содержат до 8% серы в качестве сульфоната, тогда как крафт-лигнин содержит всего 1-2% серы, по большей части связанной с лигнином. Молекулярный вес лигносульфоната составляет 15000-50000 г/моль. Этот лигнин содержит больше остаточных углеводов в сравнении с другими типами лигнина, а также характеризуется более высокой средней молекулярной массой. Типичное гидрофобное ядро лигнина вместе с большим количеством ионизированных сульфонатных групп делает этот лигнин привлекательным для использования в качестве поверхностно-активного вещества, и часто он находит себе применение в качестве диспергирующей добавки для цемента и пр.The lignosulfonate process involves the introduction of a large number of sulfonate groups, which makes lignin soluble not only in water, but also in acidic water solutions. Lignosulfonates contain up to 8% sulfur as sulfonate, while kraft lignin contains only 1-2% sulfur, mostly bound to the lignin. The molecular weight of lignosulfonate is 15000-50000 g/mol. This lignin contains more residual carbohydrates compared to other types of lignin and also has a higher average molecular weight. The typical hydrophobic core of lignin, together with the large number of ionized sulfonate groups, makes this lignin attractive for use as a surfactant, and it often finds use as a dispersant for cement, etc.

Еще одной группой доступных лигнинов становятся лигнины, получаемые в процессе биорефайнинга, в котором углеводы отделяются от лигнина за счет химических и биохимических процессов с получением богатой углеводами фракции. Этот остаточный лигнин называется лигнином биорефайнинга. Биорефайнинг сфокусирован на производстве энергии и заменителей продуктов, получаемых их ископаемых углеводородов и нефтехимических продуктов, а также лигнина. Лигнин, получаемый в ходе выполнения этого процесса, в общем, считается продуктом низкой ценностной значимости или даже побочным продуктом, который используется, главным образом, для теплового сжигания или в качестве низкопробного корма или отходов, утилизируемых иным образом.Another group of available lignins are lignins obtained through the biorefining process, in which carbohydrates are separated from lignin through chemical and biochemical processes to obtain a carbohydrate-rich fraction. This residual lignin is called biorefined lignin. Biorefining focuses on the production of energy and substitute products from fossil hydrocarbons and petrochemicals, as well as lignin. The lignin produced by this process is generally considered a low-value product or even a by-product that is used primarily for thermal combustion or as low-grade feed or otherwise disposed waste.

Получение органосольвентных лигнинов по-прежнему находится на стадии опытного производства. Этот процесс предусматривает экстракцию лигнина за счет использования воды вместе с различными органическими растворителями (чаще всего этанола) и некоторых органических кислот. Преимущество этого процесса состоит в высокой степени чистоты получаемого лигнина, но с намного большими затратами в сравнении с другими техническими лигнинами, а также с возможностью его растворения в органических растворителях, а не в воде.The production of organosolv lignins is still at the pilot production stage. This process involves the extraction of lignin by using water along with various organic solvents (most commonly ethanol) and some organic acids. The advantage of this process is the high degree of purity of the resulting lignin, but at a much higher cost compared to other technical lignins, as well as the ability to dissolve it in organic solvents rather than in water.

Предыдущие попытки использования лигнина в качестве основного соединения для связующих композиций минеральных волокон провалились, так как оказалось сложно найти подходящие перекрестносшивающие агенты, которые могли бы обеспечить требуемые механические свойства продукта из отвержденной минеральной ваты и одновременно предотвратить использование токсичных и/или коррозионно-активных компонентов. В настоящее время лигнин используется в качестве замены химическим продуктам, получаемым из сырой нефти, таким как фенол или фенольные смолы в связующих или в битуме. Он также используется в качестве добавок к цементу и бетону, а в некоторых аспектах - в качестве диспергаторов.Previous attempts to use lignin as a base compound for mineral fiber binder compositions have failed because it has proven difficult to find suitable cross-linking agents that can provide the required mechanical properties to the cured mineral wool product while preventing the use of toxic and/or corrosive components. Currently, lignin is used as a replacement for chemicals derived from crude oil, such as phenol or phenolic resins in binders or bitumen. It is also used as cement and concrete additives and in some aspects as dispersants.

Перекрестное сшивание полимера, в общем, должно обеспечивать улучшение его свойств, таких как механическая прочность, химическая стойкость, термоустойчивость и т.п. Лигнин в больших количествах содержится в фенольных и алифатических гидроксильных группах, вступающих в реакцию, в результате чего образуется поперечносшитая структура лигнина. Разные лигнины также будет иметь и другие активные функциональные группы, которые могут быть потенциально использованы. Присутствие этих других групп в большой степени зависит от способа выделения лигнина из целлюлозы и гемицеллюлозы (тиолов в крафт-лигнине, сульфонатов в гемицеллюлозе и т.д.) в зависимости от источника.Cross-linking of a polymer should generally improve its properties, such as mechanical strength, chemical resistance, heat resistance, and the like. Lignin is found in large quantities in phenolic and aliphatic hydroxyl groups, which react to form a cross-linked lignin structure. Different lignins will also have other active functional groups that could potentially be used. The presence of these other groups depends largely on the manner in which lignin is isolated from cellulose and hemicellulose (thiols in kraft lignin, sulfonates in hemicellulose, etc.) depending on the source.

Было установлено, что за счет использования окисленных лигнинов может быть приготовлена связующая композиция для минеральных волокон, что обуславливает отличные свойства производимого продукта из минеральных волокон.It has been found that by using oxidized lignins, a binder composition for mineral fibers can be prepared, which provides excellent properties to the resulting mineral fiber product.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (i) представлен в виде одного или нескольких окисленных крафт-лигнинов.In one embodiment of the present invention, component (i) is in the form of one or more oxidized kraft lignins.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (i) представлен в виде одного или нескольких окисленных натронных лигнинов.In one embodiment of the present invention, component (i) is in the form of one or more oxidized soda lignins.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (i) в виде одного или нескольких окисленных лигнинов представлен в виде одного или нескольких лигнинов, окисленных аммиаком. В целях настоящего изобретения под термином окисленный аммиаком лигнин следует понимать лигнин, который был окислен окислителем в присутствии аммиака. Термину окисленный аммиаком лигнин присвоена аббревиатура AOL.In one embodiment of the present invention, component (i) in the form of one or more oxidized lignins is presented in the form of one or more ammonia oxidized lignins. For the purposes of the present invention, the term ammonia-oxidized lignin refers to lignin that has been oxidized by an oxidizing agent in the presence of ammonia. The term ammonia-oxidized lignin is given the abbreviation AOL.

- 5 045325- 5 045325

В одном из альтернативных вариантов осуществления настоящего изобретения аммиак частично или полностью замещен гидроксидом щелочного металла, в частности, едким натром и/или едким калием.In one alternative embodiment of the present invention, the ammonia is partially or completely replaced by an alkali metal hydroxide, in particular sodium hydroxide and/or potassium hydroxide.

Типовым окислителем, используемым для приготовления окисленных лигнинов, служит перекись водорода.A typical oxidizing agent used to prepare oxidized lignins is hydrogen peroxide.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения окисленный аммиаком лигнин содержит одно или более соединений, выбранных из группы, в которую входит аммиак, амины, гидроксиды или любые их соли.In one embodiment of the present invention, the ammonia-oxidized lignin contains one or more compounds selected from the group consisting of ammonia, amines, hydroxides, or any salts thereof.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (i) в виде одного или нескольких окисленных лигнинов содержит карбоксильно-кислотную группу в объеме 0,05-10 ммоль/г, например 0,1-5 ммоль/г, например 0,20-1,5 ммоль/г, например 0,40-1,2 ммоль/г, например 0,45-1,0 ммоль/г в расчете на сухую массу компонента в виде одного или нескольких окисленных лигнинов.In one embodiment of the present invention, component (i) in the form of one or more oxidized lignins contains a carboxylic acid group in a volume of 0.05-10 mmol/g, for example 0.1-5 mmol/g, for example 0.20-1 .5 mmol/g, for example 0.40-1.2 mmol/g, for example 0.45-1.0 mmol/g, based on the dry weight of the component in the form of one or more oxidized lignins.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (i) в виде одного или нескольких окисленных лигнинов характеризуется средним содержанием карбоксильно-кислотных групп, составляющим более 1,5 группы в расчете на одну макромолекулу компонента (i) в виде одного или нескольких окисленных лигнинов, например, более двух групп, например, более двух с половиной групп.In one embodiment of the present invention, component (i) in the form of one or more oxidized lignins has an average content of carboxylic acid groups of more than 1.5 groups per macromolecule of component (i) in the form of one or more oxidized lignins, for example , more than two groups, for example, more than two and a half groups.

Принято считать, что содержание карбоксильно-кислотных групп в окисленных лигнинах играет важнейшую роль в обеспечении поразительных преимуществ связующих композиций на водной основе, используемых для элементов из минеральных волокон согласно настоящему изобретению. В частности, принято считать, что карбоксильно-кислотная группа в окисленных лигнинах улучшает перекрестносшивающие свойства и, следовательно, обеспечивает лучшие механические свойства продуктов из отвержденных минеральных волокон.It is believed that the content of carboxylic acid groups in the oxidized lignins plays a critical role in providing the striking benefits of the water-based binder compositions used for the mineral fiber elements of the present invention. In particular, it is generally accepted that the carboxylic acid group in oxidized lignins improves cross-linking properties and therefore provides better mechanical properties to cured mineral fiber products.

Компонент (ii).Component (ii).

Компонент (ii) связующего представлен в виде одного или нескольких перекрестносшивающих агентов.Binder component (ii) is in the form of one or more cross-linking agents.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (ii) содержит в одном из вариантов своего осуществления один или более перекрестносшивающих агентов, выбранных из числа β-гидроксиалкиламидных перекрестносшивающих агентов и/или оксазолиновых перекрестносшивающих агентов.In one embodiment of the present invention, component (ii) contains in one embodiment one or more cross-linking agents selected from β-hydroxyalkylamide cross-linking agents and/or oxazoline cross-linking agents.

Такие β-гидроксиалкиламидные перекрестносшивающие агенты представляют собой отверждающее средство для кислотно-функциональных макромолекул, которое обеспечивает прочную и устойчивую коррозионно-стойкую и устойчивую к растворителям сетку полимеров с поперечными связями. Принято считать, что β-гидроксиалкиламидные перекрестносшивающие агенты отверждаются за счет реакции эстерификации с образованием множества сложноэфирных связей. Для получения оптимальной реакции на отверждение гидрокси-функциональность β-гидроксиалкиламидных перекрестносшивающих агентов должна составлять в среднем, по меньшей мере, 2; в предпочтительном варианте - более 2-х; а в более предпочтительном варианте - в пределах 2-4.Such β-hydroxyalkylamide cross-linkers provide a curing agent for acid-functional macromolecules that provides a strong and stable corrosion-resistant and solvent-resistant cross-linked polymer network. It is generally accepted that β-hydroxyalkylamide cross-linkers cure through an esterification reaction to form multiple ester linkages. To obtain optimal curing response, the hydroxy functionality of β-hydroxyalkylamide cross-linkers should average at least 2; in the preferred embodiment, more than 2; and in a more preferable embodiment - in the range of 2-4.

Оксазолиновая группа, содержащая перекрестносшивающие агенты, представляет собой полимеры, содержащие одну или более оксазолиновых групп в каждой молекуле, и обычно оксазолин, содержащий перекрестносшивающие агенты, может быть без труда получен путем полимеризации производного оксазолина. Такой процесс раскрыт в патенте US 6,818,699 В2.Oxazoline group-containing cross-linkers are polymers containing one or more oxazoline groups in each molecule, and generally, oxazoline containing cross-linkers can be readily prepared by polymerizing an oxazoline derivative. Such a process is disclosed in US Pat. No. 6,818,699 B2.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (ii) представляет собой эпоксидированное масло на основе триглицерида жирных кислот.In one embodiment of the present invention, component (ii) is an epoxidized triglyceride fatty acid oil.

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

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (ii) представляет собой молекулу, имеющую три и более эпоксидные группы.In one embodiment of the present invention, component (ii) is a molecule having three or more epoxy groups.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (ii) представляет собой один или более гибкоцепных олигомеров или полимеров, таких как полимер на акриловой основе с низкой температурой стеклования (Tg), например, полимер на виниловой основе с низкой температурой стеклования, например, полиэфир с низкой температурой стеклования, который содержит реакционноспособные функциональные группы, такие как карбодиимидные группы, например, ангидридные группы, например, оксазолиновые группы, например, аминогруппы, например, эпоксидные группы.In one embodiment of the present invention, component (ii) is one or more flexible chain oligomers or polymers, such as an acrylic-based polymer with a low glass transition temperature (Tg), for example, a vinyl-based polymer with a low glass transition temperature, for example, a polyester with low glass transition temperature, which contains reactive functional groups such as carbodiimide groups, for example anhydride groups, for example oxazoline groups, for example amino groups, for example epoxy groups.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (ii) выбирается из группы, в которую входят перекрестносшивающие агенты, участвующие в реакции отверждения, такие как гидроксиалкиламид, алканоламин, продукт реакции алканоламина и поликарбоновая кислота. Описание продукта реакции алканоламина и поликарбоновой кислоты можно найти в документе US 6,706,853 В1.In one embodiment of the present invention, component (ii) is selected from the group consisting of curing reaction cross-linking agents such as hydroxyalkyl amide, alkanolamine, alkanolamine reaction product and polycarboxylic acid. A description of the reaction product of an alkanolamine and a polycarboxylic acid can be found in US 6,706,853 B1.

Безотносительно к какой-либо конкретной теории принято считать, что обеспечивающие большие преимущества свойства связующей композиции на водной основе, используемой в рамках настоящего изобретения, обусловлены взаимодействием окисленных лигнинов, используемых в качестве компонентаWithout being bound by any particular theory, it is generally believed that the highly advantageous properties of the water-based binder composition used in the present invention are due to the interaction of the oxidized lignins used as a component

- 6 045325 (i), и перекрестносшивающих агентов, указанных выше. Есть основания полагать, что присутствие карбоксильно-кислотных групп в окисленных лигнинах обеспечивает в высшей степени эффективное перекрёстное сшивание окисленных лигнинов.- 6 045325 (i), and the cross-linking agents mentioned above. There is reason to believe that the presence of carboxylic acid groups in oxidized lignins provides highly efficient cross-linking of oxidized lignins.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (ii) представляет собой один или более перекрестносшивающих агентов, выбранных из группы, в которую входят многофункциональные органические амины, такие как алканоламин, диамины, такие как гексаметилдиамин, и триамины.In one embodiment of the present invention, component (ii) is one or more cross-linking agents selected from the group consisting of multifunctional organic amines such as alkanolamine, diamines such as hexamethyldiamine, and triamines.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (ii) представляет собой один или более перекрестносшивающих агентов, выбранных из группы, в которую входят полиэтиленимин, поливиниламин и жирные амины.In one embodiment of the present invention, component (ii) is one or more cross-linking agents selected from the group consisting of polyethylenimine, polyvinylamine and fatty amines.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (ii) представляет собой один или более жирных амидов.In one embodiment of the present invention, component (ii) is one or more fatty amides.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (ii) представляет собой один или более перекрестносшивающих агентов, выбранных из группы, в которую входят диметоксиэтанол, гликольальдегид и глицин-щавелевая кислота.In one embodiment of the present invention, component (ii) is one or more cross-linking agents selected from the group consisting of dimethoxyethanol, glycolaldehyde and glycine-oxalic acid.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (ii) представляет собой один или более перекрестносшивающих агентов, выбранных из числа сложных полиэфирполиолов, таких как поликапролактон.In one embodiment of the present invention, component (ii) is one or more cross-linking agents selected from polyester polyols such as polycaprolactone.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (ii) представляет собой один или более перекрестносшивающих агентов, выбранных из группы, в которую входят крахмал, модифицированный крахмал и CMC (карбоксиметилцеллюлоза).In one embodiment of the present invention, component (ii) is one or more cross-linking agents selected from the group consisting of starch, modified starch and CMC (carboxymethylcellulose).

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (ii) представляет собой один или более перекрестносшивающих агентов в виде алифатических многофункциональных карбодиимидов.In one embodiment of the present invention, component (ii) is one or more aliphatic multifunctional carbodiimides cross-linking agents.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (ii) представляет собой один или более перекрестносшивающих агентов, выбранных из числа перекрестносшивающих агентов на основе меламина, таких как перекрестносшивающие агенты на основе гексаметоксиметилмеламина (НМММ).In one embodiment of the present invention, component (ii) is one or more cross-linkers selected from melamine-based cross-linkers, such as hexamethoxymethylmelamine (HMMM) cross-linkers.

Примерами таких соединений служат Picassian XL 701, 702, 725 (производства компании Stahl Polymers), такие как ZOLDINE® XL-29SE (производства компании Angus Chemical Company), такие как СХ300 (производства компании DSM) и такие как Carbodilite V-02-L2 (производства компании Nisshinbo Chemical Inc.).Examples of such compounds include Picassian XL 701, 702, 725 (from Stahl Polymers), such as ZOLDINE® XL-29SE (from Angus Chemical Company), such as CX300 (from DSM), and such as Carbodilite V-02-L2 (manufactured by Nisshinbo Chemical Inc.).

Компонент (ii) может также представлять собой смесь указанных выше компонентов.Component (ii) may also be a mixture of the above components.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения связующая композиция, используемая в рамках настоящего изобретения, включает в себя компонент (ii), содержание которого составляет 1-40 мас.%, например 4-20 мас.%, например 6-12 мас.%, в расчете на сухую массу первого компонента.In one embodiment of the present invention, the binder composition used in the present invention includes component (ii), the content of which is 1-40 wt.%, for example 4-20 wt.%, for example 6-12 wt.%, based on the dry weight of the first component.

Компонент (iii).Component (iii).

Компонент (iii) представлен в виде одного или нескольких пластификаторов.Component (iii) is presented in the form of one or more plasticizers.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (iii) представлен в виде одного или нескольких пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят полиолы, такие как углеводы, гидрогенизированные сахара, такие как сорбит, эритриол, глицерол, моноэтиленгликоль, полиэтиленгликоли, полиэтиленгликолевые эфиры, простые полиэфиры, фталаты и/или кислоты, такие как адипиновая кислота, ванилиновая кислота, молочная кислота и/или феруловая кислота, акриловые полимеры, поливиниловый спирт, дисперсии полиуретана, этиленкарбонат, пропиленкарбонат, лактоны, лактамы, лактиды, акриловые полимеры со свободными карбоксильными группами и/или дисперсии полиуретана со свободными карбоксильными группами, полиамиды, амиды, такие как карбамид/мочевина, или любые их смеси.In one embodiment of the present invention, component (iii) is in the form of one or more plasticizers selected from the group consisting of polyols such as carbohydrates, hydrogenated sugars such as sorbitol, erythriol, glycerol, monoethylene glycol, polyethylene glycols, polyethylene glycol ethers, polyethers, phthalates and/or acids such as adipic acid, vanillic acid, lactic acid and/or ferulic acid, acrylic polymers, polyvinyl alcohol, polyurethane dispersions, ethylene carbonate, propylene carbonate, lactones, lactams, lactides, acrylic polymers with free carboxyl groups and/or polyurethane dispersions with free carboxyl groups, polyamides, amides such as urea/urea, or any mixtures thereof.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (iii) представлен в виде одного или нескольких пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят карбонаты, такие как этиленкарбонат, пропиленкарбонат, лактоны, лактамы, лактиды, соединения со структурой, схожей со структурой лигниноподобного ванилина, ацетосирингон, растворители, используемые в качестве коалесцирующих агентов, такие как спиртовые эфиры, поливиниловый спирт.In one embodiment of the present invention, component (iii) is in the form of one or more plasticizers selected from the group consisting of carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, lactones, lactams, lactides, compounds with a structure similar to the structure of lignin-like vanillin, acetosyringone, solvents used as coalescing agents such as alcohol ethers, polyvinyl alcohol.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (ш) представлен в виде одного или нескольких химически неактивных пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят полиэтиленгликоли, полиэтиленгликолевые эфиры, простые полиэфиры, гидрогенизированные сахара, фталаты и/или иные эфиры, растворители, используемые в качестве коалесцирующих агентов, такие как спиртовые эфиры, акриловые полимеры и поливиниловый спирт.In one embodiment of the present invention, component (w) is presented in the form of one or more chemically inactive plasticizers selected from the group consisting of polyethylene glycols, polyethylene glycol ethers, polyethers, hydrogenated sugars, phthalates and/or other ethers, solvents used in as coalescing agents, such as alcohol ethers, acrylic polymers and polyvinyl alcohol.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (iii) представляет собой один или более пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят карбонаты, такие как этиленкарбонат, пропиленкарбонат, лактоны, лактамы, лактиды, ди- или трикарбоновые кислоты, такие как адипиновая кислота, или молочная кислота, и/или ванилиновая кислота, и/или феруловая кислота, дисперсии полиуретана, акриловые полимеры со свободными карбоксильными группами, соединения соIn one embodiment of the present invention, component (iii) is one or more plasticizers selected from the group consisting of carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, lactones, lactams, lactides, di- or tricarboxylic acids such as adipic acid, or lactic acid, and/or vanillic acid, and/or ferulic acid, polyurethane dispersions, acrylic polymers with free carboxyl groups, compounds with

- 7 045325 структурой, схожей со структурой лигниноподобного ванилина, ацетосирингон.- 7 045325 structure similar to the structure of lignin-like vanillin, acetosyringone.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (iii) представлен в виде одного или нескольких пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят жирные спирты, одноатомные спирты, такие как пентанол, стеариловый спирт.In one embodiment of the present invention, component (iii) is provided in the form of one or more plasticizers selected from the group consisting of fatty alcohols, monohydric alcohols such as pentanol, stearyl alcohol.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (iii) содержит один или более пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят полиэтиленгликоли и полиэтиленгликолевые эфиры.In one embodiment of the present invention, component (iii) contains one or more plasticizers selected from the group consisting of polyethylene glycols and polyethylene glycol ethers.

Еще один поразительный эффект настоящего изобретения заключается в том, что использование пластификаторов с температурой кипения свыше 100°С, в частности, 140-250°С, значительно улучшает механические свойства продуктов из минеральных волокон согласно настоящему изобретению, хотя с учетом температуры их кипения эти пластификаторы, скорее всего, по меньшей мере, частично будут испаряться во время отверждения связующих на водной основе, контактирующих с минеральными волокнами.Another striking effect of the present invention is that the use of plasticizers with a boiling point above 100°C, in particular 140-250°C, significantly improves the mechanical properties of the mineral fiber products according to the present invention, although taking into account their boiling point these plasticizers , are likely to at least partially evaporate during the curing of water-based binders in contact with mineral fibers.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (iii) содержит один или более пластификаторов с температурой кипения свыше 100°С, например в пределах 110-280°С, в более предпочтительном варианте - в пределах 120-260°С, а в еще более предпочтительном варианте - в пределах 140-250°С.In one embodiment of the present invention, component (iii) contains one or more plasticizers with a boiling point greater than 100°C, for example in the range of 110-280°C, more preferably in the range of 120-260°C, and even more preferably within the range of 140-250°C.

Есть основания полагать, что эффективность этих пластификаторов в связующей композиции на водной основе согласно настоящему изобретению соотносится с эффектом повышения подвижности окисленных лигнинов в процессе отверждения. Можно предположить, что повышенная подвижность лигнинов или окисленных лигнинов в процессе отверждения облегчает эффективное перекрестное сшивание.It is believed that the effectiveness of these plasticizers in the water-based binder composition of the present invention is related to the effect of increasing the mobility of the oxidized lignins during the curing process. It can be assumed that the increased mobility of lignins or oxidized lignins during the curing process facilitates effective cross-linking.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (iii) содержит один или более полиэтиленгликолей, средняя молекулярная масса которых лежит в пределах 150-50 000 г/моль, в частности, в пределах 150-4000 г/моль, в частности, в пределах 150-1000 г/моль, в предпочтительном варианте - в пределах 150-500 г/моль, а в более предпочтительном варианте - в пределах 200-400 г/моль.In one embodiment of the present invention, component (iii) contains one or more polyethylene glycols, the average molecular weight of which lies in the range of 150-50,000 g/mol, in particular in the range of 150-4000 g/mol, in particular in the range of 150 -1000 g/mol, preferably in the range of 150-500 g/mol, and more preferably in the range of 200-400 g/mol.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (iii) содержит один или более полиэтиленгликолей, средняя молекулярная масса которых лежит в пределах 4000-25000 г/моль, в частности, в пределах 4000-15000 г/моль, в частности, в пределах 8000-12000 г/моль.In one embodiment of the present invention, component (iii) contains one or more polyethylene glycols, the average molecular weight of which lies in the range 4000-25000 g/mol, in particular in the range 4000-15000 g/mol, in particular in the range 8000- 12000 g/mol.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (iii) выполнен с возможностью образования ковалентных связей с компонентом (i) и/или компонентом (ii) в процессе отверждения. Такой компонент не будет испаряться и останется частью композиции, но будет эффективно видоизменен, чтобы не вводить нежелательные побочные эффекты, например, поглощение воды отверждаемым продуктом. Примерами такого компонента, которые не носят ограничительного характера, служат капролактоны и акриловые полимеры со свободными карбоксильными группами.In one embodiment of the present invention, component (iii) is configured to form covalent bonds with component (i) and/or component (ii) during the curing process. Such a component will not evaporate and will remain part of the composition, but will be effectively modified so as not to introduce undesirable side effects, such as absorption of water by the curing product. Non-limiting examples of such a component include caprolactones and acrylic polymers with free carboxyl groups.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (iii) выбирается из группы, в которую входят жирные спирты, такие как пентанол, стеариловый спирт.In one embodiment of the present invention, component (iii) is selected from the group consisting of fatty alcohols such as pentanol, stearyl alcohol.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (iii) выбирается из числа одного или нескольких пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят алкоксилаты, такие как этоксилаты, такие как бутанол-этоксилаты, такие как бутокситригликоль.In one embodiment of the present invention, component (iii) is selected from one or more plasticizers selected from the group consisting of alkoxylates, such as ethoxylates, such as butanol ethoxylates, such as butoxytriglycol.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (iii) выбирается из числа одного или нескольких пропиленгликолей.In one embodiment of the present invention, component (iii) is selected from one or more propylene glycols.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (iii) выбирается из числа одного или нескольких гликолевых эфиров.In one embodiment of the present invention, component (iii) is selected from one or more glycol ethers.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (iii) выбирается из числа одного или нескольких пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят адипиаты, ацетаты, бензоаты, циклобензоаты, цитраты, стеараты, сорбаты, себацинаты, азелаинаты, бутираты и валерьянаты.In one embodiment of the present invention, component (iii) is selected from one or more plasticizers selected from the group consisting of adipate, acetate, benzoate, cyclobenzoate, citrate, stearate, sorbate, sebacate, azelainate, butyrate and valerianate.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (iii) выбирается из числа одного или нескольких пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят производные фенола, такие как алкил- или арилзамещённые фенолы.In one embodiment of the present invention, component (iii) is selected from one or more plasticizers selected from the group consisting of phenol derivatives, such as alkyl- or aryl-substituted phenols.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (iii) выбирается из числа одного или нескольких пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят силанолы и силокеаны.In one embodiment of the present invention, component (iii) is selected from one or more plasticizers selected from the group consisting of silanols and silokeanes.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (iii) выбирается из числа одного или нескольких пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят сульфаты, такие как алкилсульфаты, сульфонаты, такие как алкиларилсульфонаты, такие как алкилсульфонаты, фосфаты, такие как триполифосфаты, такие как трибутилфосфаты.In one embodiment of the present invention, component (iii) is selected from one or more plasticizers selected from the group consisting of sulfates such as alkyl sulfates, sulfonates such as alkylaryl sulfonates such as alkyl sulfonates, phosphates such as tripolyphosphates such as tributyl phosphates.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (iii) выбирается из числа одной или нескольких гидроксикислот.In one embodiment of the present invention, component (iii) is selected from one or more hydroxy acids.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (iii) выбирается из числа одного или нескольких пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят мономерные амиды,In one embodiment of the present invention, component (iii) is selected from one or more plasticizers selected from the group consisting of monomeric amides,

- 8 045325 такие как ацетамиды, бензамиды, амиды жирных кислот, такие как амиды талового масла.- 8 045325 such as acetamides, benzamides, fatty acid amides, such as tall oil amides.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (iii) выбирается из числа одного или нескольких пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят соединения четвертичного аммония, такие как триметилглицин, дистеарил диметиламмония хлорид.In one embodiment of the present invention, component (iii) is selected from one or more plasticizers selected from the group consisting of quaternary ammonium compounds such as trimethylglycine, distearyl dimethylammonium chloride.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (iii) выбирается из числа одного или нескольких пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят растительные масла, такие как касторовое масло, пальмовое масло, льняное масло, таловое масло и соевое масло.In one embodiment of the present invention, component (iii) is selected from one or more plasticizers selected from the group consisting of vegetable oils such as castor oil, palm oil, linseed oil, tall oil and soybean oil.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (iii) выбирается из числа одного или нескольких пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят гидрогенизированные масла и ацетилированные масла.In one embodiment of the present invention, component (iii) is selected from one or more plasticizers selected from the group consisting of hydrogenated oils and acetylated oils.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (iii) выбирается из числа одного или нескольких метиловых эфиров жирных кислот.In one embodiment of the present invention, component (iii) is selected from one or more fatty acid methyl esters.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (iii) выбирается из числа одного или нескольких пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят алкилполиглюкозиды, глюконамиды, аминоглюкосеамиды, сложные эфиры сахарозы, сложные эфиры сорбитана.In one embodiment of the present invention, component (iii) is selected from one or more plasticizers selected from the group consisting of alkyl polyglucosides, gluconamides, aminoglucoseamides, sucrose esters, sorbitan esters.

Неожиданно было установлено, что включение пластификаторов в связующие композиции на водной основе согласно настоящему изобретению значительно улучшает механические свойства продуктов из минеральных волокон согласно настоящему изобретению.Surprisingly, it has been found that the inclusion of plasticizers in the water-based binder compositions of the present invention significantly improves the mechanical properties of the mineral fiber products of the present invention.

Термин пластификатор обозначает вещество, которое добавляется в материал с тем, чтобы сделать его более мягким и гибким (за счет снижения температуры стеклования (Tg)), а также удобным для обработки.The term plasticizer refers to a substance that is added to a material to make it softer and more flexible (by lowering the glass transition temperature (Tg)) and easier to process.

Компонент (iii) может также представлять собой смесь описанных выше соединений.Component (iii) may also be a mixture of the compounds described above.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения содержание компонента (iii) лежит в пределах 0,5-50 мас.%, в предпочтительном варианте - в пределах 2,5-25 мас.%, а в еще более предпочтительном варианте - в пределах 3-15 мас.%, в расчете на сухую массу компонента (i).In one embodiment of the present invention, the content of component (iii) is in the range of 0.5-50 wt.%, preferably in the range of 2.5-25 wt.%, and in an even more preferred embodiment in the range of 3- 15% by weight, based on the dry weight of component (i).

Согласно одному из дополнительных вариантов осуществления связующего, используемого в рамках настоящего изобретения, ниже описана связующая композиция на водной основе, содержащая компонент (i) и альтернативный компонент (iia).According to one additional embodiment of the binder used within the scope of the present invention, a water-based binder composition containing component (i) and an alternative component (iia) is described below.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения связующая композиция на водной основе для минеральных волокон содержит:In one embodiment of the present invention, the aqueous mineral fiber binder composition comprises:

компонент (i) в виде одного или нескольких окисленных лигнинов; и компонент (iia) в виде одного или нескольких модификаторов. Превосходные связывающие свойства могут быть также получены за счет использования двухкомпонентной системы, содержащей компонент (i) в виде одного или нескольких окисленных лигнинов и компонент (iia) в виде одного или нескольких модификаторов, а также необязательно любые другие компоненты, указанные выше и ниже.component (i) in the form of one or more oxidized lignins; and component (iia) in the form of one or more modifiers. Excellent binding properties can also be obtained by using a two-component system containing component (i) in the form of one or more oxidized lignins and component (iia) in the form of one or more modifiers, and optionally any other components specified above and below.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (iia) представляет собой модификатор в виде одного или нескольких соединений, выбранных из группы, в которую входят эпоксидированные масла на основе триглицеридов жирных кислот.In one embodiment of the present invention, component (iia) is a modifier in the form of one or more compounds selected from the group consisting of epoxidized fatty acid triglyceride oils.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (iia) представляет собой модификатор в виде одного или нескольких соединений, выбранных из молекул, имеющих три или более эпоксидные группы.In one embodiment of the present invention, component (iia) is a modifier in the form of one or more compounds selected from molecules having three or more epoxy groups.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (iia) представляет собой модификатор в виде одного или нескольких гибкоцепных олигомеров или полимеров, таких как полимер на акриловой основе с низкой температурой стеклования (Tg), например, полимер на виниловой основе с низкой температурой стеклования, например, полиэфир с низкой температурой стеклования, который содержит реакционноспособные функциональные группы, такие как карбодиимидные группы, например, ангидридные группы, например, оксазолиновые группы, например, аминогруппы, например, эпоксидные группы.In one embodiment of the present invention, component (iia) is a modifier in the form of one or more flexible chain oligomers or polymers, such as an acrylic-based polymer with a low glass transition temperature (Tg), for example, a vinyl-based polymer with a low glass transition temperature, for example , a low glass transition temperature polyester which contains reactive functional groups such as carbodiimide groups, eg anhydride groups, eg oxazoline groups, eg amino groups, eg epoxy groups.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (iia) представляет собой один или более модификаторов, выбранных из группы, в которую входят полиэтиленимин, поливиниламин и амины жирного ряда.In one embodiment of the present invention, component (iia) is one or more modifiers selected from the group consisting of polyethylenimine, polyvinylamine and fatty amines.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (iia) представляет собой один или более модификаторов, выбранных из группы алифатических многофункциональных карбодиимидов.In one embodiment of the present invention, component (iia) is one or more modifiers selected from the group of aliphatic multifunctional carbodiimides.

Компонент (iia) может также представлять собой смесь описанных выше соединений.Component (iia) may also be a mixture of the compounds described above.

Безотносительно к какой-либо конкретной теории следует отметить, что превосходные связывающие свойства связующей композиции для минеральных волокон, содержащей компонент (i) и компонент (iia), а также необязательные дополнительные компоненты, по меньшей мере, частично обусловлены тем, что модификаторы, используемые в качестве компонентов (iia), по меньшей мере, частично выполняют функцию пластификатора и перекрестносшивающего агента.Without being bound by any particular theory, it should be noted that the excellent binding properties of the mineral fiber binder composition containing component (i) and component (iia), as well as optional additional components, are at least partially due to the fact that the modifiers used in as components (iia), at least partially perform the function of a plasticizer and cross-linking agent.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения связующая композиция на водной основе включает в себя компонент (iia), содержание которого лежит в пределах 1-40 мас.%, например 4- 9 045325 мас.%, например 6-12 мас.%, в расчете на сухую массу компонента (i).In one embodiment of the present invention, the aqueous binder composition includes component (iia), the content of which is in the range of 1-40 wt.%, for example 4-9045325 wt.%, for example 6-12 wt.%, in based on the dry weight of component (i).

Дополнительные компоненты.Additional components.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения связующая композиция на водной основе, используемая в рамках настоящего изобретения, содержит дополнительные компоненты.In some embodiments of the present invention, the aqueous binder composition used in the present invention contains additional components.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения связующая композиция на водной основе, используемая в рамках настоящего изобретения, содержит катализатор, выбранный из группы, в которую входят неорганические кислоты, такие как серная кислота, сульфаминовая кислота, азотная кислота, борная кислота, гипофосфористая кислота и/или фосфорная кислота и/или любые их соли, такие как фосфорноватистокислый натрий, и/или аммониевая соль, такая как аммониевая соль серной кислоты, сульфаминовой кислоты, азотной кислоты, борной кислоты, гипофосфористой кислоты и/или фосфорной кислоты. Присутствие такого катализатора может улучшить отверждаемость связующей композиции на водной основе, используемой в рамках настоящего изобретения.In one embodiment of the present invention, the aqueous binder composition used in the present invention contains a catalyst selected from the group consisting of inorganic acids such as sulfuric acid, sulfamic acid, nitric acid, boric acid, hypophosphorous acid and/ or phosphoric acid and/or any of their salts, such as sodium hypophosphate, and/or ammonium salt, such as ammonium salt of sulfuric acid, sulfamic acid, nitric acid, boric acid, hypophosphorous acid and/or phosphoric acid. The presence of such a catalyst may improve the curability of the water-based binder composition used in the present invention.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения связующая композиция на водной основе, используемая в рамках настоящего изобретения, содержит катализатор, выбранный из группы, в которую входят кислоты Льюиса, которые могут принимать электронную пару от донорного соединения с образованием аддукта Льюиса, такого как ZnCl2, Mg (ClO4)2 и Sn [N(SO2_n-C8F17)2]4.In one embodiment of the present invention, the aqueous binder composition used in the present invention contains a catalyst selected from the group consisting of Lewis acids that can accept an electron pair from a donor compound to form a Lewis adduct such as ZnCl 2 . Mg (ClO 4 ) 2 and Sn [N(SO 2 _ n -C 8 F 17 ) 2 ] 4 .

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения связующая композиция на водной основе, используемая в рамках настоящего изобретения, содержит катализатор, выбранный из числа хлоридов металла, таких как KCl, MgCl2, ZnCl2, FeCl3 и SnCl2.In one embodiment of the present invention, the aqueous binder composition used in the present invention contains a catalyst selected from metal chlorides such as KCl, MgCl 2 , ZnCl 2 , FeCl 3 and SnCl 2 .

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения связующая композиция на водной основе, используемая в рамках настоящего изобретения, содержит катализатор, выбранный из группы, в которую входят металлоорганические соединения, например, катализатор на основе титаната и катализатор на основе олова.In one embodiment of the present invention, the aqueous binder composition used in the present invention contains a catalyst selected from the group consisting of organometallic compounds, for example, a titanate catalyst and a tin catalyst.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения связующая композиция на водной основе, используемая в рамках настоящего изобретения, содержит катализатор, выбранный из группы, в которую входят хелатирующие агенты, такие как переходные металлы, такие как ионы железа, ионы хрома, ионы марганца и ионы меди.In one embodiment of the present invention, the aqueous binder composition used in the present invention contains a catalyst selected from the group consisting of chelating agents such as transition metals such as iron ions, chromium ions, manganese ions and copper ions .

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения связующая композиция на водной основе, используемая в рамках настоящего изобретения, дополнительно содержит дополнительный компонент (iv) в виде одного или нескольких силанов.In one embodiment of the present invention, the aqueous binder composition used in the present invention further comprises an additional component (iv) in the form of one or more silanes.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения связующая композиция на водной основе, используемая в рамках настоящего изобретения, содержит дополнительный компонент (iv) в виде одного или нескольких связывающих агентов, таких как органофункциональные силаны.In one embodiment of the present invention, the aqueous binder composition used in the present invention contains an additional component (iv) in the form of one or more coupling agents, such as organofunctional silanes.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (iv) выбирается из группы, в которую входят органофункциональные силаны, такие как силаны, функционализированные первичными или вторичными аминами, эпокси-функционализированные силаны, такие как полимерные или олигомерные эпокси-функционализированные силаны, метакрилат-функционализированные силаны, алкил- и арил-функционализированные силаны, силаны, функционализированные мочевиной, или винил-функционализированные силаны.In one embodiment of the present invention, component (iv) is selected from the group consisting of organofunctional silanes such as primary or secondary amine functionalized silanes, epoxy functionalized silanes such as polymeric or oligomeric epoxy functionalized silanes, methacrylate functionalized silanes , alkyl- and aryl-functionalized silanes, urea-functionalized silanes, or vinyl-functionalized silanes.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения связующая композиция на водной основе, используемая в рамках настоящего изобретения, дополнительно содержит компонент (v) в виде одного или нескольких компонентов, выбранных из группы, в которую входит аммиак, амины или любые их соли.In one embodiment of the present invention, the aqueous binder composition used in the present invention further comprises component (v) in the form of one or more components selected from the group consisting of ammonia, amines or any salts thereof.

Было установлено, что включение аммиака, аминов или их солей в качестве дополнительного компонента (v) может быть, в частности, целесообразно, когда в компоненте (i) используются окисленные лигнины, которые не были окислены в присутствии аммиака.It has been found that the inclusion of ammonia, amines or their salts as additional component (v) may be particularly advantageous when component (i) uses oxidized lignins that have not been oxidized in the presence of ammonia.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения связующая композиция на водной основе, используемая в рамках настоящего изобретения, дополнительно содержит дополнительный компонент в виде мочевины, в частности, в объеме 5-40 мас.%, например 10-30 мас.%, например 15-25 мас.%, в расчете на сухую массу компонента (i).In one embodiment of the present invention, the aqueous binder composition used within the framework of the present invention further contains an additional component in the form of urea, in particular in a volume of 5-40 wt.%, for example 10-30 wt.%, for example 15- 25% by weight, based on the dry weight of component (i).

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения связующая композиция на водной основе, используемая в рамках настоящего изобретения, дополнительно содержит дополнительный компонент в виде одного или нескольких углеводов, выбранных из группы, в которую входят сахароза, восстанавливающие сахара, в частности, декстроза, полиуглеводы и их смеси; в предпочтительном варианте - декстрины и мальтодекстрины; в более предпочтительном варианте - глюкозные сиропы; а в еще более предпочтительном варианте - глюкозные сиропы со значением декстрозного эквивалента от DE=30 до менее 100, например от DE=60 до менее 100, например от DE=60 до 99, например от DE=85 до 99, например от DE=95 до 99.In one embodiment of the present invention, the aqueous binder composition used within the present invention further comprises an additional component in the form of one or more carbohydrates selected from the group consisting of sucrose, reducing sugars, in particular dextrose, polycarbohydrates and their mixtures; preferably dextrins and maltodextrins; more preferably, glucose syrups; and in an even more preferred embodiment, glucose syrups with a dextrose equivalent value from DE=30 to less than 100, for example from DE=60 to less than 100, for example from DE=60 to 99, for example from DE=85 to 99, for example from DE= 95 to 99.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения связующая композиция на водной основе, используемая в рамках настоящего изобретения, дополнительно содержит дополнительный компонент в виде одного или нескольких углеводов, выбранных из группы, в которую входит сахароза и восстанавливающие сахара, содержание которых лежит в пределах 5-50 мас.%, например в пределах от 5In one embodiment of the present invention, the aqueous binder composition used in the present invention further contains an additional component in the form of one or more carbohydrates selected from the group consisting of sucrose and reducing sugars, the content of which is in the range of 5-50 wt.%, for example ranging from 5

- 10 045325 до менее 50 мас.%, например в пределах от 10 до 40 мас.%, например в пределах от 15 до 30 мас.%, в расчете на сухую массу компонента (i).- 10 045325 to less than 50 wt.%, for example in the range from 10 to 40 wt.%, for example in the range from 15 to 30 wt.%, based on the dry weight of component (i).

Применительно к связующему, которое используется в рамках настоящего документа, можно сказать, что связующая композиция с содержанием сахара 50 мас.%, и выше в расчете на общую сухую массу компонентов связующего считается связующим на основе сахара. Связующая композиция с содержанием сахара менее 50 мас.%, в расчете на общую сухую массу компонентов связующего считается связующим не на основе сахара.With respect to the binder used herein, a binder composition with a sugar content of 50% by weight or higher based on the total dry weight of the binder components is considered a sugar-based binder. A binder composition with a sugar content of less than 50% by weight, based on the total dry weight of the binder components, is considered a non-sugar based binder.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения связующая композиция на водной основе, используемая в рамках настоящего изобретения, дополнительно содержит дополнительный компонент в виде одного или нескольких поверхностно-активных агентов, которые представлены в виде ионогенных и/или неионогенных эмульгаторов, таких как полиоксиэтиленовый (4) эфир лаурилового спирта, например, лецитин, например, додецилсульфат натрия.In one embodiment of the present invention, the aqueous binder composition used in the present invention further contains an additional component in the form of one or more surfactants, which are in the form of ionic and/or nonionic emulsifiers, such as polyoxyethylene (4) lauryl alcohol ether, for example lecithin, for example sodium dodecyl sulfate.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения связующая композиция на водной основе, используемая в рамках настоящего изобретения, содержит:In one embodiment of the present invention, the aqueous binder composition used in the present invention comprises:

компонент (i) в виде одного или нескольких окисленных аммиаком лигнинов с содержанием карбоксильно-кислотных групп, лежащим в пределах 0,05-10 ммоль/г, например в пределах 0,1-5 ммоль/г, например в пределах 0,20-1,5 ммоль/г, например в пределах 0,40-1,2 ммоль/г, например в пределах 0,451,0 ммоль/г, в расчете на сухую массу компонента (i);component (i) in the form of one or more ammonia-oxidized lignins with a content of carboxylic acid groups in the range of 0.05-10 mmol/g, for example in the range of 0.1-5 mmol/g, for example in the range of 0.20- 1.5 mmol/g, for example in the range of 0.40-1.2 mmol/g, for example in the range of 0.451.0 mmol/g, based on the dry weight of component (i);

компонент (ii) в виде одного или нескольких перекрестносшивающих агентов, выбранных их числа β-гидроксиалкиламидных перекрестносшивающих агентов и/или оксазолиновых перекрестносшивающих агентов, и/или в виде одного или нескольких перекрестносшивающих агентов, выбранных их группы, в которую входят многофункциональные органические амины, такие как алканоламин, диамины, например, гексаметилдиамин, триамины;component (ii) in the form of one or more cross-linking agents selected from the group consisting of β-hydroxyalkylamide cross-linking agents and/or oxazoline cross-linking agents, and/or in the form of one or more cross-linking agents selected from the group consisting of multifunctional organic amines such such as alkanolamine, diamines, for example hexamethyldiamine, triamines;

компонент (iii) в виде одного или нескольких полиэтиленгликолей, средняя молекулярная масса которых лежит в пределах 150-50 000 г/моль, в частности, в пределах 150-4000 г/моль, в частности, в пределах 150-1000 г/моль, в предпочтительном варианте -в пределах 150-500 г/моль, а в более предпочтительном варианте - в пределах 150-300 г/моль; или же в виде одного или нескольких полиэтиленгликолей, средняя молекулярная масса которых лежит в пределах 4000-25000 г/моль, в частности, в пределах 4000-15000 г/моль, в частности, в пределах 8000-12000 г/моль; при этом в предпочтительном варианте связующая композиция на водной основе содержит компонент (ii) в объеме 1-40 мас.%, например 4-20 мас.%, например 6-12 мас.%, в расчете на сухую массу компонента (i), а содержание компонента (iii) лежит в пределах 0,5-50 мас.%, в предпочтительном варианте - в пределах 2,5-25 мас.%, а в более предпочтительном варианте - в пределах 3-15 мас.%, в расчете на сухую массу компонента (i).component (iii) in the form of one or more polyethylene glycols, the average molecular weight of which lies in the range of 150-50,000 g/mol, in particular in the range of 150-4000 g/mol, in particular in the range of 150-1000 g/mol, in a preferred embodiment, in the range of 150-500 g/mol, and in a more preferred embodiment, in the range of 150-300 g/mol; or in the form of one or more polyethylene glycols, the average molecular weight of which lies in the range 4000-25000 g/mol, in particular in the range 4000-15000 g/mol, in particular in the range 8000-12000 g/mol; wherein in a preferred embodiment, the aqueous-based binder composition contains component (ii) in a volume of 1-40 wt.%, for example 4-20 wt.%, for example 6-12 wt.%, based on the dry weight of component (i), and the content of component (iii) is in the range of 0.5-50 wt.%, preferably in the range of 2.5-25 wt.%, and in a more preferred embodiment in the range of 3-15 wt.%, calculated per dry weight of component (i).

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения связующая композиция на водной основе, используемая в рамках настоящего изобретения, содержит:In one embodiment of the present invention, the aqueous binder composition used in the present invention comprises:

компонент (i) в виде одного или нескольких окисленных аммиаком лигнинов с содержанием карбоксильно-кислотных групп, лежащим в пределах 0,05-10 ммоль/г, например в пределах 0,1-5 ммоль/г, например в пределах 0,20-1,5 ммоль/г, например в пределах 0,40-1,2 ммоль/г, например в пределах 0,451,0 ммоль/г, в расчете на сухую массу компонента (i);component (i) in the form of one or more ammonia-oxidized lignins with a content of carboxylic acid groups in the range of 0.05-10 mmol/g, for example in the range of 0.1-5 mmol/g, for example in the range of 0.20- 1.5 mmol/g, for example in the range of 0.40-1.2 mmol/g, for example in the range of 0.451.0 mmol/g, based on the dry weight of component (i);

компонент (ii) в виде одного или нескольких модификаторов, выбранных из числа эпоксидированных масел на основе триглицеридов жирных кислот.component (ii) in the form of one or more modifiers selected from epoxidized oils based on triglycerides of fatty acids.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения связующая композиция на водной основе, используемая в рамках настоящего изобретения, содержит:In one embodiment of the present invention, the aqueous binder composition used in the present invention comprises:

компонент (i) в виде одного или нескольких окисленных аммиаком лигнинов со средним содержанием карбоксильно-кислотных групп, составляющим более 1,5 группы в расчете на одну макромолекулу первого компонента, например, более двух групп, например, более двух с половиной групп;component (i) in the form of one or more ammonia-oxidized lignins with an average content of carboxylic acid groups of more than 1.5 groups per macromolecule of the first component, for example, more than two groups, for example, more than two and a half groups;

компонент (ii) в виде одного или нескольких перекрестносшивающих агентов, выбранных их числа β-гидроксиалкиламидных перекрестносшивающих агентов и/или оксазолиновых перекрестносшивающих агентов, и/или в виде одного или нескольких перекрестносшивающих агентов, выбранных их группы, в которую входят многофункциональные органические амины, такие как алканоламин, диамины, например, гексаметилдиамин, триамины;component (ii) in the form of one or more cross-linking agents selected from the group consisting of β-hydroxyalkylamide cross-linking agents and/or oxazoline cross-linking agents, and/or in the form of one or more cross-linking agents selected from the group consisting of multifunctional organic amines such such as alkanolamine, diamines, for example hexamethyldiamine, triamines;

компонент (iii) в виде одного или нескольких полиэтиленгликолей, средняя молекулярная масса которых лежит в пределах 150-50000 г/моль, в частности, в пределах 150-4000 г/моль, в частности, в пределах 150-1000 г/моль, в предпочтительном варианте - в пределах 150-500 г/моль, а в более предпочтительном варианте - в пределах 150-300 г/моль; или же в виде одного или нескольких полиэтиленгликолей, средняя молекулярная масса которых лежит в пределах 4000-25000 г/моль, в частности, в пределах 400015000 г/моль, в частности, в пределах 8000-12000 г/моль; при этом в предпочтительном варианте связующая композиция на водной основе содержит компонент (ii) в объеме 1-40 мас.%, например 4-20 мас.%, например 6-12 мас.%, в расчете на сухую массу компонента (i), а содержание компонента (iii) лежит в пределах 0,5-50 мас.%, в предпочтительном варианте - в пределах 2,5-25 мас.%, а в более предпочтительном варианте - в пределах 3-15 мас.%, в расчете на сухую массу компонента (i).component (iii) in the form of one or more polyethylene glycols, the average molecular weight of which lies in the range 150-50000 g/mol, in particular in the range 150-4000 g/mol, in particular in the range 150-1000 g/mol, in preferably in the range of 150-500 g/mol, and in a more preferred embodiment in the range of 150-300 g/mol; or in the form of one or more polyethylene glycols, the average molecular weight of which lies in the range 4000-25000 g/mol, in particular in the range 4000-15000 g/mol, in particular in the range 8000-12000 g/mol; wherein in a preferred embodiment, the aqueous-based binder composition contains component (ii) in a volume of 1-40 wt.%, for example 4-20 wt.%, for example 6-12 wt.%, based on the dry weight of component (i), and the content of component (iii) is in the range of 0.5-50 wt.%, preferably in the range of 2.5-25 wt.%, and in a more preferred embodiment in the range of 3-15 wt.%, calculated per dry weight of component (i).

- 11 045325- 11 045325

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения связующая композиция на водной основе, используемая в рамках настоящего изобретения, содержит:In one embodiment of the present invention, the aqueous binder composition used in the present invention comprises:

компонент (i) в виде одного или нескольких окисленных аммиаком лигнинов со средним содержанием карбоксильно-кислотных групп, составляющим более 1,5 группы в расчете на одну макромолекулу компонента (i), например, более двух групп, например, более двух с половиной групп;component (i) in the form of one or more ammonia-oxidized lignins with an average content of carboxylic acid groups of more than 1.5 groups per macromolecule of component (i), for example, more than two groups, for example, more than two and a half groups;

компонент (iia) в виде одного или нескольких модификаторов, выбранных из числа эпоксидированных масел на основе триглицеридов жирных кислот.component (iia) in the form of one or more modifiers selected from epoxidized oils based on triglycerides of fatty acids.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения связующая композиция на водной основе, используемая в рамках настоящего изобретения, по существу включает в себя:In one embodiment of the present invention, the aqueous binder composition used in the present invention substantially includes:

компонент (i) в виде одного или нескольких окисленных лигнинов;component (i) in the form of one or more oxidized lignins;

компонент (ii) в виде одного или нескольких перекрестносшивающих агентов;component (ii) in the form of one or more cross-linking agents;

компонент (iii) в виде одного или нескольких пластификаторов;component (iii) in the form of one or more plasticizers;

компонент (iv) в виде одного или нескольких связывающих агентов, таких как органофункциональные силаны;component (iv) in the form of one or more coupling agents such as organofunctional silanes;

необязательно компонент в виде одного или нескольких соединений, выбранных из группы, в которую входят аммиак, амины или любые их соли;optionally a component in the form of one or more compounds selected from the group consisting of ammonia, amines or any salts thereof;

необязательно компонент в виде мочевины;optionally a urea component;

необязательно компонент в виде одного или нескольких реакционноспособных или химически неактивных кремнийорганических полимеров;optionally a component in the form of one or more reactive or chemically inactive silicone polymers;

необязательно углеводородное масло;optionally hydrocarbon oil;

необязательно один или более поверхностно-активных агентов, воду.optionally one or more surfactants, water.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения связующая композиция на водной основе, используемая в рамках настоящего изобретения, по существу включает в себя:In one embodiment of the present invention, the aqueous binder composition used in the present invention substantially includes:

компонент (i) в виде одного или нескольких окисленных лигнинов;component (i) in the form of one or more oxidized lignins;

компонент (iia) в виде одного или нескольких модификаторов, выбранных из числа эпоксидированных масел на основе триглицеридов жирных кислот;component (iia) in the form of one or more modifiers selected from epoxidized oils based on triglycerides of fatty acids;

компонент (iv) в виде одного или нескольких связывающих агентов, таких как органофункциональные силаны;component (iv) in the form of one or more coupling agents such as organofunctional silanes;

необязательно компонент в виде одного или нескольких соединений, выбранных из группы, в которую входят аммиак, амины или любые их соли;optionally a component in the form of one or more compounds selected from the group consisting of ammonia, amines or any salts thereof;

необязательно компонент в виде мочевины;optionally a urea component;

необязательно компонент в виде одного или нескольких реакционноспособных или химически неактивных кремнийорганических полимеров;optionally a component in the form of one or more reactive or chemically inactive silicone polymers;

необязательно углеводородное масло;optionally hydrocarbon oil;

необязательно один или более поверхностно-активных агентов, воду.optionally one or more surfactants, water.

Подготовка смолы на основе окисленного аммиаком лигнина (AOL).Preparation of ammonia-oxidized lignin (AOL) resin.

В реактор емкостью 6000 литров заливается 3267 кг воды, после чего туда добавляется 287 кг водного раствора аммиака (24,7%). После этого в течение 30 или 45 мин постепенно добавляется 1531 кг лигнина UPM BioPiva 100. Затем эта смесь нагревается до 40°С и оставляется на один час при такой температуре. Спустя один час производится проверка переведенного в нерастворимую форму лигнина. Это можно сделать путем проверки раствора на стеклянной пластине или с помощью измерительного прибора Хегмана. Переведенный в нерастворимую форму лигнин отображается в виде небольших частиц в коричневом связующем. Во время выполнения стадии растворения раствор лигнина меняет свой цвет с коричневого на глянцево-черный.3267 kg of water is poured into a reactor with a capacity of 6000 liters, after which 287 kg of aqueous ammonia solution (24.7%) is added there. 1531 kg of UPM BioPiva 100 lignin is then gradually added over 30 or 45 minutes. This mixture is then heated to 40°C and left at this temperature for one hour. After one hour, the lignin converted into insoluble form is checked. This can be done by testing the solution on a glass plate or using a Hegman meter. The insoluble lignin appears as small particles in a brown binder. During the dissolution step, the lignin solution changes color from brown to glossy black.

После полного растворения лигнина добавляется один литр пеноподавляющего агента (Skumdaemper 11-10 производства компании NCA-Verodan). Температура замеса поддерживается на уровне 40°С.Once the lignin has completely dissolved, one liter of foam control agent (Skumdaemper 11-10 from NCA-Verodan) is added. The mixing temperature is maintained at 40°C.

После этого начинается стадия добавления 307,5 кг 35-процентной перекиси водорода. Перекись водорода подается дозировано со скоростью 200-300 литров в час. Первая половина перекиси водорода добавляется со скоростью 200 литров в час, после чего скорость дозированной подачи увеличивается до 300 литров в час.After this, the stage of adding 307.5 kg of 35% hydrogen peroxide begins. Hydrogen peroxide is supplied in doses at a rate of 200-300 liters per hour. The first half of hydrogen peroxide is added at a rate of 200 liters per hour, after which the dosing rate increases to 300 liters per hour.

В процессе добавления перекиси водорода температура реакционной смеси регулируется путем ее нагрева или охлаждения таким образом, что конечная температура реакции устанавливается на уровне 65°С.During the addition of hydrogen peroxide, the temperature of the reaction mixture is controlled by heating or cooling it so that the final reaction temperature is set at 65°C.

Спустя 15 мин реакции при температуре 65°С реакционная смесь охлаждается до температуры менее 50°С. Таким образом, получается смола, имеющая значение СООН с содержанием твердых веществ 1,2 ммоль/г.After 15 minutes of reaction at 65°C, the reaction mixture cools to less than 50°C. This produces a resin having a COOH value with a solids content of 1.2 mmol/g.

Подготовка окончательного связующего.Preparation of the final binder.

Из указанной AOL-смолы было приготовлено связующее путем добавления 270 кг полиэтиленгликоля 200 и 433 кг 31-процентного раствора Primid XL-552 в воде. Primid XL552 имеет следующую структуру:From this AOL resin, a binder was prepared by adding 270 kg of polyethylene glycol 200 and 433 kg of a 31% solution of Primid XL-552 in water. Primid XL552 has the following structure:

- 12 045325- 12 045325

Анализ окончательно полученного связующего показал следующие данные:Analysis of the finally obtained binder showed the following data:

Содержание твердых веществ: 18,9 % pH: 9,7Solids content: 18.9% pH: 9.7

Вязкость: 25,5 мПа-сViscosity: 25.5 mPa-s

Плотность: 1,066 кг/лDensity: 1.066 kg/l

Окисленные лигнины, которые могут быть использованы в качестве компонента связующей композиции на водной основе для минеральных волокон согласно настоящему изобретению, и способ подготовки таких окисленных лигнинов.Oxidized lignins that can be used as a component of the aqueous binder composition for mineral fibers according to the present invention, and a method for preparing such oxidized lignins.

Ниже описаны окисленные лигнины, которые могут быть использованы в качестве компонента связующей композиции, и их подготовка.The following describes oxidized lignins that can be used as a component of the binder composition and their preparation.

Способ I подготовки окисленных лигнинов.Method I for the preparation of oxidized lignins.

Окисленные лигнины, которые могут быть использованы в качестве компонента связующих согласно настоящему изобретению, могут быть подготовлены с использованием способа, предусматривающего приведение в контакт:Oxidized lignins, which can be used as a component of the binders according to the present invention, can be prepared using a method involving contacting:

компонента (а), содержащего один или более лигнинов;component (a) containing one or more lignins;

компонента (b), содержащего аммиак, один или более амино-компонентов и/или любые их соли; и компонента (с), содержащего один или более окислителей.component (b) containing ammonia, one or more amino components and/or any salts thereof; and component (c) containing one or more oxidizing agents.

Компонент (а).Component(s).

Компонент (а) содержит один или более лигнинов.Component (a) contains one or more lignins.

В одном из вариантов осуществления способа согласно настоящему изобретению компонент (а) содержит один или более крафт-лигнинов, один или более натронных лигнинов, один или более лигносульфонатных лигнинов, один или более органосольвентных лигнинов, один или более лигнинов, полученных методом биорефайнинга лигноцеллюлозного сырья, или любые их смеси.In one embodiment of the method according to the present invention, component (a) contains one or more kraft lignins, one or more soda lignins, one or more lignosulfonate lignins, one or more organosolv lignins, one or more lignins obtained by biorefining of lignocellulosic raw materials, or any mixtures thereof.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (а) содержит один или более крафт-лигнинов.In one embodiment of the present invention, component (a) contains one or more kraft lignins.

Компонент (b).Component (b).

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (b) содержит аммиак, один или более амино-компонентов и/или любые их соли. Не имея намерения быть связанными какойлибо конкретной теорией, отметим, что согласно настоящему изобретению замена едких щелочей, используемых в хорошо известных процессах окисления лигнина предшествующего уровня техники, аммиаком, одним или несколькими амино-компонентами и/или любыми их солями играет большую роль в улучшении свойств окисленных лигнинов, подготовленных с использованием способа согласно настоящему изобретению.In one embodiment of the present invention, component (b) contains ammonia, one or more amino components and/or any salts thereof. Without intending to be bound by any particular theory, it is noted that according to the present invention, the replacement of caustic alkalis used in well-known prior art lignin oxidation processes with ammonia, one or more amino components and/or any salts thereof plays a large role in improving the properties oxidized lignins prepared using the method according to the present invention.

Авторы настоящего изобретения с удивлением установили, что лигнины, окисленные с помощью окислителя в присутствии аммиака или аминов, отличаются большим содержанием азота, составляющего часть структуры окисленных лигнинов. Не имея намерения быть связанными какой-либо конкретной теорией, отметим, что согласно настоящему изобретению улучшенные характеристики огнестойкости окисленных лигнинов, используемых в продуктах, где они входят в состав связующих композиций, и которые готовятся с использованием способа согласно настоящему изобретению, по меньшей мере, частично обусловлены содержанием азота в структуре окисленных лигнинов.The inventors of the present invention were surprised to find that lignins oxidized with an oxidizing agent in the presence of ammonia or amines are characterized by a high content of nitrogen, which is part of the structure of the oxidized lignins. Without intending to be bound by any particular theory, the present invention provides improved flame retardancy properties of oxidized lignins used in products where they form part of binder compositions and which are prepared using the process of the present invention, at least in part are caused by the nitrogen content in the structure of oxidized lignins.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (b) содержит аммиак и/или любые его соли.In one embodiment of the present invention, component (b) contains ammonia and/or any of its salts.

Не имея намерения быть связанными какой-либо конкретной теорией, авторы настоящего изобретения полагают, что улучшенные характеристики устойчивости дериватизированных лигнинов, подготовленных согласно настоящему изобретению, по меньшей мере, частично обусловлены тем фактом, что аммиак является летучим соединением и, следовательно, испаряемым из окончательно полученного продукта, или же тем фактом, что он может быть без труда удален и использован повторно. И напротив, обнаружились сложности в удалении остаточных объемов едкой щелочи, используемой в хорошо известном процессе окисления предшествующего уровня техники.Without intending to be bound by any particular theory, the present inventors believe that the improved stability characteristics of the derivatized lignins prepared in accordance with the present invention are at least partially due to the fact that ammonia is a volatile compound and therefore evaporates from the final product. product, or the fact that it can be easily removed and reused. In contrast, difficulties have been found in removing residual amounts of caustic used in the well known prior art oxidation process.

Тем не менее, способ согласно настоящему изобретению может обеспечить преимущество, состоящее в том, что компонент (b), помимо аммиака, одного или нескольких амино-компонентов и/или любых их солей, также содержит относительно небольшой объем едкой щелочи и/или гидроксида щелочноземельных металлов, например, едкого натра и/или едкого калия.However, the method according to the present invention may provide the advantage that component (b), in addition to ammonia, one or more amino components and/or any salts thereof, also contains a relatively small volume of caustic alkali and/or alkaline earth hydroxide metals, such as sodium hydroxide and/or potassium hydroxide.

- 13 045325- 13 045325

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, в котором компонент (b) содержит едкую щелочь и/или гидроксиды щелочноземельных металлов, например, едкий натр и/или едкий калий в качестве компонента, дополняющего аммиак, один или более амино-компонентов и/или любые их соли, объем едкой щелочи и/или гидроксидов щелочноземельных металлов обычно невелик, составляя, например, 5-7 массовых долей, например 10-20 массовых долей, в расчете на массу аммиака.In one embodiment of the present invention, in which component (b) contains caustic alkali and/or hydroxides of alkaline earth metals, for example, caustic soda and/or caustic potassium as a component complementing ammonia, one or more amino components and/or any their salts, the volume of caustic alkali and/or hydroxides of alkaline earth metals is usually small, amounting to, for example, 5-7 parts by weight, for example 10-20 parts by weight, based on the weight of ammonia.

Компонент (с).Component (c).

В рамках способа согласно настоящему изобретению компонент (с) содержит один или более окислителей.In the context of the method according to the present invention, component (c) contains one or more oxidizing agents.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (с) содержит один или более окислителей в виде перекиси водорода, органических или неорганических перекисей, молекулярного кислорода, озона, воздуха, галогеносодержащих окислителей или их смесей.In one embodiment of the present invention, component (c) contains one or more oxidizing agents in the form of hydrogen peroxide, organic or inorganic peroxides, molecular oxygen, ozone, air, halogenated oxidizing agents, or mixtures thereof.

На начальной стадии окисления активные радикалы окислителя обычно отнимают протон от фенольной группы, так как эта связь обладает наименьшей энергией диссоциации в лигнине. Благодаря потенциальной способности лигнина стабилизировать радикалы за счет мезомерного эффекта открывается множество возможностей продолжения (но также и окончания) реакции, и обеспечивается получение различных промежуточных и конечных продуктов. Вследствие такой сложности (и выбранных условий) средняя молекулярная масса может, как увеличиваться, так и уменьшаться, но в ходе экспериментов авторы настоящего изобретения обычно наблюдали умеренное увеличение средней молекулярной массы примерно на 30%.At the initial stage of oxidation, active oxidizing radicals usually remove a proton from the phenolic group, since this bond has the lowest dissociation energy in lignin. The potential of lignin to stabilize radicals through the mesomeric effect opens up many possibilities for the continuation (but also termination) of the reaction and the production of various intermediates and end products. Due to this complexity (and the conditions chosen), the average molecular weight can either increase or decrease, but in our experiments, the present inventors have typically observed a modest increase in average molecular weight of about 30%.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (с) содержит перекись водорода.In one embodiment of the present invention, component (c) contains hydrogen peroxide.

Перекись водорода является, вероятно, наиболее часто используемым окислителем, что обусловлено сочетанием таких факторов, как ее низкая стоимость, высокая эффективность и относительно незначительное воздействие на окружающую среду. Когда перекись водорода используется без присутствия катализатора, большое значение приобретают щелочные условия и температура, так как последующие реакции приводят к образованию радикалов:Hydrogen peroxide is probably the most commonly used oxidizing agent due to a combination of factors such as its low cost, high efficiency and relatively low environmental impact. When hydrogen peroxide is used without the presence of a catalyst, alkaline conditions and temperature become important, since subsequent reactions lead to the formation of radicals:

HiOj + ОН ’ г± НОО- + HiOHiOj + OH ’ g± HOO- + HiO

HjOj + ООН sr ОН + HjO μ '07HjOj + UN sr OH + HjO μ '07

Авторы настоящего изобретения установили, что дериватизированные лигнины, подготовленные с использованием способа согласно настоящему изобретению, характеризуются повышенным содержанием карбоксильно-кислотных групп в результате процесса окисления. Не имея намерения быть связанными какой-либо конкретной теорией, авторы настоящего изобретения полагают, что содержание карбоксильно-кислотных групп в окисленных лигнинах, подготовленных в ходе выполнения процесса согласно настоящему изобретению, играют большую роль в обеспечении требуемой реакционной способности дериватизированных лигнинов, подготовленных с использованием способа согласно настоящему изобретению.The present inventors have found that derivatized lignins prepared using the process of the present invention are characterized by an increased content of carboxylic acid groups as a result of the oxidation process. Without intending to be bound by any particular theory, the present inventors believe that the content of carboxylic acid groups in the oxidized lignins prepared by the process of the present invention plays a large role in providing the desired reactivity of the derivatized lignins prepared using the method according to the present invention.

Еще одно преимущество процесса окисления состоит в том, что окисленный лигнин характеризуется более высокой гидрофильностью. Повышенная гидрофильность обеспечивает возможность растворения в воде и облегчает сцепление с полярными подложками, такими как минеральные волокна.Another advantage of the oxidation process is that the oxidized lignin is characterized by higher hydrophilicity. Increased hydrophilicity makes it soluble in water and facilitates adhesion to polar substrates such as mineral fibers.

Дополнительные компоненты.Additional components.

В одном из вариантов своего осуществления способ согласно настоящему изобретению предусматривает использование дополнительных компонентов, в частности, компонента (d) в виде окислительного катализатора, такого как один или более катализаторов на основе переходного металла, такого как сернокислое железо, например, в виде катализатора, содержащего марганец, палладий, селен и вольфрам.In one embodiment, the method according to the present invention involves the use of additional components, in particular component (d) in the form of an oxidation catalyst, such as one or more transition metal catalysts such as ferrous sulfate, for example, in the form of a catalyst containing manganese, palladium, selenium and tungsten.

Такие окислительные катализаторы могут увеличить скорость реакции, что улучшает свойства окисленных лигнинов, подготовленных с помощью способа согласно настоящему изобретению.Such oxidation catalysts can increase the reaction rate, which improves the properties of the oxidized lignins prepared using the process of the present invention.

Соотношение масс компонентов.Component mass ratio.

Специалист в данной области техник будет использовать компоненты (а), (b) и (с) в относительном объеме с тем, чтобы обеспечить требуемую степень окисления лигнинов. В одном из вариантов осуществления:One skilled in the art will use components (a), (b) and (c) in relative amounts so as to provide the desired degree of oxidation of the lignins. In one embodiment:

компонент (а) содержит один или более лигнинов;component (a) contains one or more lignins;

компонент (b) содержит аммиак; а компонент (с) содержит один или более окислителей в виде перекиси водорода;component (b) contains ammonia; and component (c) contains one or more oxidizing agents in the form of hydrogen peroxide;

при этом соотношение масс лигнина, аммиака и перекиси водорода таково, что объем аммиака составляет 0,01-0,5 массовых долей, например 0,1-0,3 массовых долей или, например 0,15-0,25 массовых долей в расчете на сухую массу лигнина; а объем перекиси водорода составляет 0,025-1,0 массовых долей, например 0,05-0,2 массовых долей или, например, 0,075-0,125 массовых долей в расчете на сухой вес лигнина.wherein the mass ratio of lignin, ammonia and hydrogen peroxide is such that the volume of ammonia is 0.01-0.5 mass fractions, for example 0.1-0.3 mass fractions or, for example 0.15-0.25 mass fractions in calculation on dry weight of lignin; and the volume of hydrogen peroxide is 0.025-1.0 parts by weight, for example 0.05-0.2 parts by weight or, for example, 0.075-0.125 parts by weight based on the dry weight of the lignin.

Технологический процесс.Technological process.

- 14 045325- 14 045325

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

В одном из вариантов своего осуществления способ согласно настоящему изобретению предусматривает следующие стадии:In one of its embodiments, the method according to the present invention includes the following steps:

стадию обеспечения наличия компонента (а) в виде водного раствора и/или дисперсии одного или нескольких лигнинов, причем содержание лигнина в водном растворе лежит в пределах 1-50 мас.%, например в пределах 5-25 мас.%, например в пределах 15-22 мас.%, например в пределах 18-20 мас.%, в расчете на общую массу водного раствора;the stage of providing the presence of component (a) in the form of an aqueous solution and/or dispersion of one or more lignins, and the lignin content in the aqueous solution is in the range of 1-50 wt.%, for example in the range of 5-25 wt.%, for example in the range of 15 -22 wt.%, for example in the range of 18-20 wt.%, based on the total weight of the aqueous solution;

стадию коррекции показателя рН путем добавления компонента (b), содержащего водный раствор аммиака, один или более амино-компонентов и/или любую их соль; и стадию окисления путем добавления компонента (с), содержащего окислитель.a step of adjusting the pH by adding component (b) containing an aqueous solution of ammonia, one or more amino components and/or any salt thereof; and an oxidation step by adding component (c) containing an oxidizing agent.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения стадия коррекции показателя рН выполняется с тем, чтобы полученный в итоге водный раствор и/или дисперсия характеризовалась показателем рН>9, например >10, например >10,5.In one embodiment of the present invention, the pH adjustment step is performed such that the resulting aqueous solution and/or dispersion has a pH of >9, eg >10, eg >10.5.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения стадия коррекции показателя рН выполняется с тем, чтобы полученный в итоге водный раствор и/или дисперсия характеризовалась показателем рН в пределах 10,5-12.In one embodiment of the present invention, the pH adjustment step is performed so that the resulting aqueous solution and/or dispersion has a pH in the range of 10.5-12.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения стадия коррекции показателя рН выполняется таким образом, что температура может подниматься на уровень >25°С, после чего она регулируется в диапазоне 25-50°С, например 30-45°С, например 35-40°С.In one embodiment of the present invention, the pH adjustment step is performed such that the temperature can be raised to a level >25°C, after which it is adjusted in the range of 25-50°C, for example 30-45°C, for example 35-40°C WITH.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения на стадии окисления температура может подниматься на уровень >35°С, после чего она регулируется в диапазоне 35-150°С, например 4090°С, например 45-80°С.In one embodiment of the present invention, during the oxidation step, the temperature may be raised to >35°C, after which it is controlled in the range of 35-150°C, for example 4090°C, for example 45-80°C.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения стадии окисления проводится в течение времени от 1 с до 48 ч, например в течение времени от 10 с до 36 ч, например в течение времени от 1 мин до 24 ч, например в течение 2-5 ч.In one embodiment of the present invention, the oxidation steps are carried out for a period of from 1 second to 48 hours, for example for a period of time from 10 seconds to 36 hours, for example for a period of time from 1 minute to 24 hours, for example for a period of 2-5 hours.

Способ II подготовки окисленных лигнинов.Method II for the preparation of oxidized lignins.

Окисленные лигнины, которые могут быть использованы в качестве компонента связующих согласно настоящему изобретению, могут быть подготовлены с использованием способа, предусматривающего приведение в контакт:Oxidized lignins, which can be used as a component of the binders according to the present invention, can be prepared using a method involving contacting:

компонента (а), содержащего один или более лигнинов;component (a) containing one or more lignins;

компонента (b), содержащего аммиак, и/или один или более амино-компонентов, и/или любые их соли, и/или едкую щелочь и/или гидроксид щелочноземельных металлов, например, едкий натр и/или едкий калий;component (b) containing ammonia, and/or one or more amino components, and/or any salts thereof, and/or caustic alkali and/or alkaline earth metal hydroxide, for example, caustic soda and/or caustic potassium;

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

Компонент (а).Component(s).

Компонент (а) содержит один или более лигнинов.Component (a) contains one or more lignins.

В одном из вариантов осуществления способа согласно настоящему изобретению компонент (а) содержит один или более крафт-лигнинов, один или более натронных лигнинов, один или более лигносульфонатных лигнинов, один или более органосольвентных лигнинов, один или более лигнинов, полученных методом биорефайнинга лигноцеллюлозного сырья, или любые их смеси.In one embodiment of the method according to the present invention, component (a) contains one or more kraft lignins, one or more soda lignins, one or more lignosulfonate lignins, one or more organosolv lignins, one or more lignins obtained by biorefining of lignocellulosic raw materials, or any mixtures thereof.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (а) содержит один или более крафт-лигнинов.In one embodiment of the present invention, component (a) contains one or more kraft lignins.

Компонент (b).Component (b).

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (b) содержит аммиак, один или более амино-компонентов и/или любые их соли, и/или едкую щелочь и/или гидроксид щелочноземельных металлов, например, едкий натр и/или едкий калий.In one embodiment of the present invention, component (b) contains ammonia, one or more amino components and/or any salts thereof, and/or caustic alkali and/or an alkaline earth metal hydroxide, for example caustic soda and/or caustic potassium.

Под термином окисленный аммиаком лигнин следует понимать лигнин, который был окислен окислителем в присутствии аммиака. Термину окисленный аммиаком лигнин присвоена аббревиатура AOL.The term ammonia-oxidized lignin refers to lignin that has been oxidized by an oxidizing agent in the presence of ammonia. The term ammonia-oxidized lignin is given the abbreviation AOL.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (b) содержит аммиак и/или любую его соль.In one embodiment of the present invention, component (b) contains ammonia and/or any salt thereof.

Не имея намерения быть связанными какой-либо конкретной теорией, авторы настоящего изобретения полагают, что улучшенные характеристики устойчивости дериватизированных лигнинов, подготовленных согласно настоящему изобретению с использованием компонента (b), представляющего собой аммиак и/или любую его соль, по меньшей мере, частично обусловлены тем фактом, что аммиак является летучим соединением и, следовательно, испаряемым из окончательно полученного продукта, или же тем фактом, что он может быть без труда удален и использован повторно.Without intending to be bound by any particular theory, the present inventors believe that the improved stability characteristics of derivatized lignins prepared according to the present invention using component (b) of ammonia and/or any salt thereof is at least in part due to the fact that ammonia is a volatile compound and therefore evaporates from the final product, or the fact that it can be easily removed and reused.

Тем не менее, способ согласно этому варианту своего осуществления может обеспечить преимущество, состоящее в том, что компонент (b), помимо аммиака, одного или нескольких амино-компонентовHowever, the method according to this embodiment may provide the advantage that component (b), in addition to ammonia, one or more amino components

- 15 045325 и/или любых их солей, также содержит относительно небольшой объем едкой щелочи и/или гидроксида щелочноземельных металлов, например, едкого натра и/или едкого калия.- 15 045325 and/or any of their salts, also contains a relatively small amount of caustic alkali and/or hydroxide of alkaline earth metals, for example, caustic soda and/or caustic potassium.

В вариантах своего осуществления настоящего изобретения, в которых компонент (b) содержит едкую щелочь и/или гидроксиды щелочноземельных металлов, например, едкий натр и/или едкий калий в качестве компонента, дополняющего аммиак, один или более амино-компонентов и/или любые их соли, объем едкой щелочи и/или гидроксидов щелочноземельных металлов обычно невелик, составляя, например, 5-7 массовых долей, например 10-20 массовых долей в расчете на массу аммиака.In embodiments of the present invention in which component (b) contains caustic alkali and/or hydroxides of alkaline earth metals, for example, caustic soda and/or caustic potassium as a component complementing ammonia, one or more amino components and/or any of them salts, the volume of caustic alkali and/or hydroxides of alkaline earth metals is usually small, amounting to, for example, 5-7 parts by weight, for example 10-20 parts by weight, based on the weight of ammonia.

Компонент (с).Component (c).

В рамках способа согласно настоящему изобретению компонент (с) содержит один или более окислителей.In the context of the method according to the present invention, component (c) contains one or more oxidizing agents.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (с) содержит один или более окислителей в виде перекиси водорода, органических или неорганических перекисей, молекулярного кислорода, озона, воздуха, галогеносодержащих окислителей или любых из смесей.In one embodiment of the present invention, component (c) contains one or more oxidizing agents in the form of hydrogen peroxide, organic or inorganic peroxides, molecular oxygen, ozone, air, halogenated oxidizing agents, or any mixture thereof.

На начальных стадиях окисления активные радикалы окислителя обычно отнимают протон от фенольной группы, так как эта связь обладает наименьшей энергией диссоциации в лигнине. Благодаря потенциальной способности лигнина стабилизировать радикалы за счет мезомерного эффекта открывается множество возможностей продолжения (но также и окончания) реакции, и обеспечивается получение различных промежуточных и конечных продуктов. Вследствие такой сложности (и выбранных условий) средняя молекулярная масса может, как увеличиваться, так и уменьшаться, но в ходе экспериментов авторы настоящего изобретения обычно наблюдали умеренное увеличение средней молекулярной массы примерно на 30%.In the initial stages of oxidation, active oxidizing radicals usually remove a proton from the phenolic group, since this bond has the lowest dissociation energy in lignin. The potential of lignin to stabilize radicals through the mesomeric effect opens up many possibilities for the continuation (but also termination) of the reaction and the production of various intermediates and end products. Due to this complexity (and the conditions chosen), the average molecular weight can either increase or decrease, but in our experiments, the present inventors have typically observed a modest increase in average molecular weight of about 30%.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (с) содержит перекись водорода.In one embodiment of the present invention, component (c) contains hydrogen peroxide.

Перекись водорода является, вероятно, наиболее часто используемым окислителем, что обусловлено сочетанием таких факторов, как ее низкая стоимость, высокая эффективность и относительно незначительное воздействие на окружающую среду. Когда перекись водорода используется без присутствия катализатора, большое значение приобретают щелочные условия и температура, так как последующие реакции приводят к образованию радикалов:Hydrogen peroxide is probably the most commonly used oxidizing agent due to a combination of factors such as its low cost, high efficiency and relatively low environmental impact. When hydrogen peroxide is used without the presence of a catalyst, alkaline conditions and temperature become important, since subsequent reactions lead to the formation of radicals:

Н^ + ОН’ rfHOO +нюH^ + OH’ rfHOO +nu

Н2О2 + ООН- лОН + НтО ч Ό,H2O2 + UN- lON + HtO h Ό,

Авторы настоящего изобретения установили, что дериватизированные лигнины, подготовленные в рамках способа согласно настоящего изобретении, характеризуются повышенным содержанием карбоксильно-кислотных групп в результате процесса окисления. Не имея намерения быть связанными какойлибо конкретной теорией, авторы настоящего изобретения полагают, что содержание карбоксильнокислотных групп в окисленных лигнинах, подготовленных в ходе выполнения процесса согласно настоящему изобретению, играют большую роль в обеспечении требуемой реакционной способности дериватизированных лигнинов, подготовленных с использованием способа согласно настоящему изобретению.The present inventors have found that derivatized lignins prepared using the process of the present invention are characterized by an increased content of carboxylic acid groups as a result of the oxidation process. Without intending to be bound by any particular theory, the present inventors believe that the content of carboxylic acid groups in the oxidized lignins prepared by the process of the present invention plays a large role in providing the desired reactivity of the derivatized lignins prepared using the process of the present invention.

Еще одно преимущество процесса окисления состоит в том, что окисленный лигнин характеризуется более высокой гидрофильностью. Повышенная гидрофильность обеспечивает возможность растворения в воде и облегчает сцепление с полярными подложками, такими как минеральные волокна.Another advantage of the oxidation process is that the oxidized lignin is characterized by higher hydrophilicity. Increased hydrophilicity makes it soluble in water and facilitates adhesion to polar substrates such as mineral fibers.

Компонент (d).Component (d).

Компонент (d) содержит один или более пластификаторов.Component (d) contains one or more plasticizers.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (d) содержит один или более пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят полиолы, такие как углеводы, гидрогенизированные сахара, такие как сорбит, эритриол, глицерол, моноэтиленгликоль, полиэтиленгликоли, полиэтиленгликолевые эфиры, простые полиэфиры, фталаты и/или кислоты, такие как адипиновая кислота, ванилиновая кислота, молочная кислота и/или феруловая кислота, акриловые полимеры, поливиниловый спирт, дисперсии полиуретана, этиленкарбонат, пропиленкарбонат, лактоны, лактамы, лактиды, акриловые полимеры со свободными карбоксильными группами и/или дисперсии полиуретана со свободными карбоксильными группами, полиамиды, амиды, такие как карбамид/мочевина, или любые их смеси.In one embodiment of the present invention, component (d) contains one or more plasticizers selected from the group consisting of polyols such as carbohydrates, hydrogenated sugars such as sorbitol, erythriol, glycerol, monoethylene glycol, polyethylene glycols, polyethylene glycol ethers, polyethers , phthalates and/or acids such as adipic acid, vanillic acid, lactic acid and/or ferulic acid, acrylic polymers, polyvinyl alcohol, polyurethane dispersions, ethylene carbonate, propylene carbonate, lactones, lactams, lactides, acrylic polymers with free carboxyl groups and/ or polyurethane dispersions with free carboxyl groups, polyamides, amides such as urea/urea, or any mixtures thereof.

Авторы настоящего изобретения установили, что включение компонента (d) в виде одного или нескольких пластификаторов обеспечивает уменьшение вязкости реакционной смеси, что обеспечивает возможность получения окисленных лигнинов в высшей степени эффективным способом.The present inventors have found that the inclusion of component (d) in the form of one or more plasticizers reduces the viscosity of the reaction mixture, allowing the production of oxidized lignins in a highly efficient manner.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (d) содержит один или более пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят полиолы, такие как углеводы, гидрогенизированные сахара, такие как сорбит, эритриол, глицерол, моноэтиленгликоль, полиэтиленгликоли, поливиниловый спирт, акриловые полимеры со свободными карбоксильными группами и/или дисперсииIn one embodiment of the present invention, component (d) contains one or more plasticizers selected from the group consisting of polyols such as carbohydrates, hydrogenated sugars such as sorbitol, erythriol, glycerol, monoethylene glycol, polyethylene glycols, polyvinyl alcohol, acrylic polymers with free carboxyl groups and/or dispersions

- 16 045325 полиуретана со свободными карбоксильными группами, полиамиды, амиды, такие как карбамид/мочевина, или любые их смеси.- 16 045325 polyurethane with free carboxyl groups, polyamides, amides such as urea/urea, or any mixtures thereof.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения компонент (d) содержит один или более пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят пропиленгликоли, поливиниловый спирт, мочевина или любые из смеси.In one embodiment of the present invention, component (d) contains one or more plasticizers selected from the group consisting of propylene glycols, polyvinyl alcohol, urea, or any of a mixture.

Дополнительные компоненты.Additional components.

В одном из вариантов своего осуществления способ согласно настоящему изобретению дополнительно предусматривает использование дополнительных компонентов, в частности, компонента (v) в виде окислительного катализатора, такого как один или более катализаторов на основе переходного металла, такого как сернокислое железо, например, в виде катализатора, содержащего марганец, палладий, селен и вольфрам.In one of its embodiments, the method according to the present invention further provides for the use of additional components, in particular component (v) in the form of an oxidation catalyst, such as one or more transition metal catalysts such as ferrous sulfate, for example, in the form of a catalyst containing manganese, palladium, selenium and tungsten.

Такие окислительные катализаторы могут увеличить скорость реакции, что улучшает свойства окисленных лигнинов, подготовленных с помощью предложенного способа.Such oxidative catalysts can increase the reaction rate, which improves the properties of oxidized lignins prepared using the proposed method.

Соотношение масс компонентов.Component mass ratio.

Специалист в данной области техник будет использовать компоненты (а), (b), (с) и (d) в относительном объеме с тем, чтобы обеспечить требуемую степень окисления лигнинов.One skilled in the art will use components (a), (b), (c) and (d) in relative amounts so as to provide the desired degree of oxidation of the lignins.

В одном из вариантов своего осуществления способ согласно настоящему изобретению реализуется таким образом, что этот способ предусматривает использование следующих компонентов:In one of its embodiments, the method according to the present invention is implemented in such a way that the method involves the use of the following components:

компонента (а), содержащего один или более лигнинов;component (a) containing one or more lignins;

компонента (b), содержащего аммиак;component (b) containing ammonia;

компонента (с), содержащего один или более окислителей в виде перекиси водорода; и компонента (d), содержащего один или более пластификаторов, выбранных из группы полиэтиленгликолей;component (c) containing one or more oxidizing agents in the form of hydrogen peroxide; and component (d) containing one or more plasticizers selected from the group of polyethylene glycols;

при этом соотношение масс лигнина, аммиака, перекиси водорода и пропиленгликоля таково, что объем аммиака (25-процентный по массе водный раствор) составляет 0,01-0,5 массовых долей, например, 0,1-0,3 массовых долей или, например, 0,15-0,25 массовых долей в расчете на сухую массу лигнина; объем перекиси водорода (30-процентный по массе водный раствор) составляет 0,025-1,0 массовых долей, например, 0,07-0,50 массовых долей или, например, 0,15-0,30 массовых долей в расчете на сухой вес лигнина; а объем пропиленгликоля составляет 0,03-0,60 массовых долей, например, 0,07-0,50 массовых долей или, например, 0,10-0,40 массовых долей в расчете на сухую массу лигнина.wherein the mass ratio of lignin, ammonia, hydrogen peroxide and propylene glycol is such that the volume of ammonia (25% by weight aqueous solution) is 0.01-0.5 parts by mass, for example, 0.1-0.3 parts by mass or, for example, 0.15-0.25 parts by weight based on the dry weight of lignin; the volume of hydrogen peroxide (30% by weight aqueous solution) is 0.025-1.0 parts by weight, for example 0.07-0.50 parts by weight or, for example, 0.15-0.30 parts by weight based on dry weight lignin; and the volume of propylene glycol is 0.03-0.60 parts by weight, for example 0.07-0.50 parts by weight or, for example, 0.10-0.40 parts by weight based on the dry weight of lignin.

В целях настоящего изобретения сухая масса лигнина определяется как масса лигнина в том состоянии, в котором он был поставлен.For the purposes of the present invention, the dry weight of lignin is defined as the weight of lignin in the state in which it was supplied.

Технологический процесс.Technological process.

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

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения способ предусматривает следующие стадии:In one embodiment of the present invention, the method comprises the following steps:

стадию обеспечения наличия компонента (а) в виде водного раствора и/или дисперсии одного или нескольких лигнинов, причем содержание лигнина в водном растворе лежит в пределах 5-90 мас.%, например, в пределах 10-85 мас.%, или, например, в пределах 15-70 мас.%, в расчете на общую массу водного раствора;the step of providing component (a) in the form of an aqueous solution and/or dispersion of one or more lignins, wherein the lignin content in the aqueous solution is in the range of 5-90 wt.%, for example, in the range of 10-85 wt.%, or, for example , in the range of 15-70 wt.%, based on the total weight of the aqueous solution;

стадию коррекции показателя рН путем добавления компонента (b);a step of adjusting the pH by adding component (b);

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

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения стадия коррекции показателя рН выполняется с тем, чтобы полученный в итоге водный раствор и/или дисперсия характеризовалась показателем рН>9, например, >10, например, >10,5 или, например, >10,5.In one embodiment of the present invention, the pH adjustment step is performed such that the resulting aqueous solution and/or dispersion has a pH of >9, for example >10, for example >10.5 or for example >10.5 .

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения стадия коррекции показателя рН выполняется с тем, чтобы полученный в итоге водный раствор и/или дисперсия характеризовалась показателем рН в пределах 9,5-12.In one embodiment of the present invention, the pH adjustment step is performed so that the resulting aqueous solution and/or dispersion has a pH value in the range of 9.5-12.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения стадия коррекции показателя рН выполняется таким образом, что температура может подниматься на уровень >25°С, после чего она регулируется в диапазоне 25-50°С, например 30-45°С, например 35-40°С.In one embodiment of the present invention, the pH adjustment step is performed such that the temperature can be raised to a level >25°C, after which it is adjusted in the range of 25-50°C, for example 30-45°C, for example 35-40°C WITH.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения на стадии окисления температура может подниматься на уровень >35°С, после чего она регулируется в диапазоне 35-150°С, например 4090°С, например 45-80°С.In one embodiment of the present invention, during the oxidation step, the temperature may be raised to >35°C, after which it is controlled in the range of 35-150°C, for example 4090°C, for example 45-80°C.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения стадии окисления проводится в течение времени от 1 с до 24 ч, например в течение времени от 1 мин до 12 ч, например в течение времени от 10 мин до 8 ч, например в течение времени от 5 мин до 1 ч.In one embodiment of the present invention, the oxidation steps are carried out for a period of from 1 s to 24 hours, for example for a time from 1 minute to 12 hours, for example for a time from 10 minutes to 8 hours, for example for a time from 5 minutes to 1 hour

Авторы настоящего изобретения установили, что технологический процесс согласно настоящему изобретению обеспечивает возможность получения реакционной смеси с высоким содержанием сухогоThe authors of the present invention have found that the technological process according to the present invention makes it possible to obtain a reaction mixture with a high dry matter content

- 17 045325 вещества; и, следовательно, процесс согласно настоящему изобретению обеспечивает высокую производительность, что позволяет использовать продукт реакции в виде окисленных лигнинов в качестве компонента в продуктах массового производства, например, в продуктах из минеральных волокон.- 17 045325 substances; and, therefore, the process according to the present invention provides high productivity, which allows the use of the reaction product in the form of oxidized lignins as a component in mass-produced products, for example, in mineral fiber products.

В одном из вариантов своего осуществления способ согласно настоящему изобретению реализуется таким образом, что содержание сухого вещества в реакционной смеси лежит в пределах 20-80 мас.%, например в пределах 40-70 мас.%In one of its embodiments, the method according to the present invention is implemented in such a way that the dry matter content in the reaction mixture is in the range of 20-80 wt.%, for example in the range of 40-70 wt.%

В одном из вариантов своего осуществления способ согласно настоящему изобретению реализуется таким образом, что вязкость окисленных лигнинов характеризуется значением, лежащим в пределах 100100000 сП, например в пределах 500-50000 сП, например в пределах 1000-25000 сП.In one of its embodiments, the method according to the present invention is implemented in such a way that the viscosity of the oxidized lignins is characterized by a value in the range of 100100000 cP, for example in the range of 500-50000 cP, for example in the range of 1000-25000 cP.

В целях настоящего изобретения вязкость представляет собой динамическую вязкость, которая определяется как сопротивление изменению формы жидкости/пасты или смещению соседних частиц относительно друг друга. Вязкость измеряется в сантипуазах (сП), который эквивалентен 1 мПа-с (миллипаскаль в секунду). Вязкость измеряется при температуре 20°С с помощью вискозиметра. В целях настоящего изобретения динамическая вязкость может измеряться при температуре 20°С с помощью вискозиметра Уэллса-Брукфилда с геометрией типа конус/плита.For the purposes of the present invention, viscosity is dynamic viscosity, which is defined as the resistance to change in shape of a liquid/paste or displacement of adjacent particles relative to each other. Viscosity is measured in centipoise (cP), which is equivalent to 1 mPa-s (millipascals per second). Viscosity is measured at 20°C using a viscometer. For the purposes of the present invention, dynamic viscosity can be measured at a temperature of 20°C using a Wells-Brookfield viscometer with a cone/plate geometry.

В одном из вариантов своего осуществления способ согласно настоящему изобретению реализуется таким образом, что этот способ предусматривает использование роторно-статорного устройства.In one of its embodiments, the method according to the present invention is implemented in such a way that the method involves the use of a rotor-stator device.

В одном из вариантов своего осуществления способ согласно настоящему изобретению реализуется таким образом, что этот способ выполняется в непрерывном или полунепрерывном режиме.In one of its embodiments, the method according to the present invention is implemented in such a way that the method is carried out in a continuous or semi-continuous mode.

Устройство для реализации способа.Device for implementing the method.

Настоящее изобретение также относится к устройству для реализации способа, описанного выше.The present invention also relates to a device for implementing the method described above.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство для реализации способа содержит:In one embodiment of the present invention, a device for implementing the method contains:

роторно-статорное устройство;rotor-stator device;

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

один или более впусков для воды и компонентов (а), (b), (с) и (d); и один или более выпусков для окисленного лигнина.one or more inlets for water and components (a), (b), (c) and (d); and one or more outlets for oxidized lignin.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложенное устройство сконструировано таким образом, что впуски для предварительного смешивания компонентов (а), (b) и (d) подведены к роторно-статорному устройству, а само устройство дополнительно содержит камеру, при этом указанная камера снабжена впуском для подачи компонента (с), и при этом указанная камера снабжена выпуском для окисленного лигнина.In one of the embodiments of the present invention, the proposed device is designed in such a way that inlets for pre-mixing components (a), (b) and (d) are connected to the rotor-stator device, and the device itself additionally contains a chamber, wherein said chamber is equipped with an inlet for supplying component (c), and wherein said chamber is provided with an outlet for oxidized lignin.

Роторно-статорное устройство представляет собой устройство для обработки материалов, содержащее статор, который сконфигурирован в виде внутреннего конуса, снабженного зубчатыми колесами. Статор взаимодействует с ротором, содержащим штанги, отходящие от ступицы. Каждая из этих штанг несет на себе зубцы, входящие в зацепление с зубцами зубчатых колес статора. С каждым оборотом ротора материал, подлежащей обработке, передается дальше еще на одну ступень, при этом он подвергается интенсивному воздействию сдвига, смешивания и перераспределения. Штанга ротора и расположенная ниже камера контейнера вертикально установленного устройства обеспечивает возможность постоянного перераспределения материала изнутри наружу и множественной обработки сухого и/или высоковязкого вещества, благодаря чему это устройство характеризуется превосходной эффективностью интенсивного смешивания, замешивания, фибриллирования, разложения и аналогичных процессов, имеющих большое значение в промышленном производстве. Вертикальное расположение корпуса облегчает откидывание материала от периферии к центру устройства.A rotor-stator device is a material handling device comprising a stator that is configured as an internal cone equipped with gears. The stator interacts with a rotor containing rods extending from the hub. Each of these rods carries teeth that mesh with the teeth of the stator gears. With each revolution of the rotor, the material to be processed is transferred further one more stage, while it is subjected to intense shearing, mixing and redistribution. The rotor bar and the lower container chamber of the vertically mounted device provide the ability to constantly redistribute material from inside to outside and multiple processing of dry and/or highly viscous material, due to which this device has excellent efficiency in intensive mixing, kneading, fibrillation, decomposition and similar processes of great importance in industrial production. The vertical position of the housing makes it easier to tilt the material from the periphery to the center of the device.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения роторно-статорное устройство, используемое в рамках способа согласно настоящему изобретению, содержит статор с зубчатыми колесами и ротор с зубцами, входящими в зацепление с зубцами статора. В этом варианте осуществления настоящего изобретения роторно-статорное устройство характеризуется следующими признаками: между штангами ротора выступает направляющий раструб, в котором концентрируется поток материала, поступающий сверху в центральную область контейнера. Наружная поверхность направляющего раструба задает кольцевой зазор, дросселирующий поток материала. На роторе предусмотрен подающий шнек, который подается в направлении рабочей области устройства. Направляющий раструб удерживает продукт в активной области устройства, а подающий шнек создает повышенное давление материала по центру.In one embodiment of the present invention, a rotor-stator device used in the method of the present invention comprises a stator with gears and a rotor with teeth meshing with the teeth of the stator. In this embodiment of the present invention, the rotor-stator device is characterized by the following features: a guide bell protrudes between the rotor rods, in which the flow of material entering from above into the central region of the container is concentrated. The outer surface of the guide bell sets the annular gap, throttling the flow of material. The rotor is equipped with a feed auger, which is fed towards the working area of the device. The guide bell holds the product in the active area of the device, and the feed auger creates increased pressure of the material in the center.

Более подробные сведения о роторно-статорном устройстве, которое используется в рамках реализации одного из вариантов способа согласно настоящему изобретению, представлены в документе US 2003/0042344 А1, содержание которого включено в настоящий документ посредством ссылки.More detailed information about the rotor-stator device, which is used in the implementation of one embodiment of the method according to the present invention, is presented in the document US 2003/0042344 A1, the contents of which are incorporated herein by reference.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения способ реализуется таким образом, что он предусматривает использование роторно-статорного устройства. В этом варианте осуществления смешивание компонентов и осуществление реакции компонентов выполняется в одном и том же роторно-статорном устройстве.In one embodiment of the present invention, the method is implemented in such a way that it involves the use of a rotor-stator device. In this embodiment, mixing the components and carrying out the reaction of the components are performed in the same rotor-stator device.

- 18 045325- 18 045325

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения способ выполняется таким образом, что он предусматривает использование двух или более роторно-статорных устройств, причем, по меньшей мере одно роторно-статорное устройство используется для смешивания компонентов и, по меньшей мере одно роторно-статорное устройство используется для осуществления реакции компонентов.In one embodiment of the present invention, the method is carried out in such a way that it involves the use of two or more rotor-stator devices, wherein at least one rotor-stator device is used for mixing components and at least one rotor-stator device is used for implementation of the reaction of the components.

Этот процесс может быть разбит на две стадии:This process can be broken down into two stages:

1. Подготовка массы лигнина (а)+(b)+(d); и1. Preparation of lignin mass (a)+(b)+(d); And

2. Окисление массы лигнина.2. Oxidation of lignin mass.

Обычно используются роторно-/статорные устройства двух разных типов.Two different types of rotor/stator devices are commonly used.

1. Открытое роторно-/статорное устройство, пригодное для смешивания порошкообразного лигнина с водой в сверхвысокой концентрации (30-50 мас.%). Оно обеспечивает менее интенсивное смешивание, но содержит специальные вспомогательные средства (входной раструб, шнек и т.п.), позволяющие обращаться с высоковязкими материалами. Оно характеризуется уменьшенной окружной скоростью (до 15 м/с). Это устройство может быть использовано как система периодической или непрерывной загрузки.1. An open rotor/stator device suitable for mixing lignin powder with water in ultra-high concentration (30-50 wt.%). It provides less intensive mixing, but contains special auxiliary means (inlet bell, auger, etc.) that allow handling highly viscous materials. It is characterized by a reduced peripheral speed (up to 15 m/s). This device can be used as a batch or continuous loading system.

2. Поточное роторно-/статорное устройство, которое характеризуется намного более высокими усилиями сдвига (с окружной скоростью до 55 м/с), и которое создает благоприятные условия для сверхбыстрой химической реакции. Это устройство должно работать в непрерывном режиме.2. Flow rotor/stator device, which is characterized by much higher shear forces (with peripheral speeds up to 55 m/s), and which creates favorable conditions for ultra-fast chemical reactions. This device must operate continuously.

В открытой роторно-/статорной системе осуществляется подготовка высококонцентрированной массы (45-50 мас.%) лигнина. Порошкообразный лигнин постепенно добавляется в теплую воду (3060°С), в которую было добавлено требуемое количество водного аммиака и/или щелочи. Это может быть загрузка партиями, или же материалы добавляются периодически/в непрерывном режиме, создавая непрерывный поток массы для следующей стадии.In an open rotor/stator system, a highly concentrated mass (45-50 wt%) of lignin is prepared. Powdered lignin is gradually added to warm water (3060°C), to which the required amount of aqueous ammonia and/or alkali has been added. This may be batch loading, or materials may be added periodically/continuously, creating a continuous flow of mass for the next stage.

Температура созданной массы должна поддерживаться на уровне около 60°С для удержания вязкости на минимально возможном уровне и, соответственно, обеспечения возможности перекачки материала. После этого горячая масса лигнина/воды с показателем рН, равным 9-12, переносится на стадию окисления с использованием соответствующего насоса, например, винтового насоса или другого объемного насоса.The temperature of the created mass must be maintained at approximately 60°C to keep the viscosity at the lowest possible level and, accordingly, to ensure the ability to pump the material. The hot lignin/water mass with a pH of 9-12 is then transferred to the oxidation stage using a suitable pump, such as a screw pump or other positive displacement pump.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения окисление осуществляется в закрытой роторно-/статорной системе в поточном реакторе непрерывного действия. Водный раствор аммиака и/или щелочи дозировано подается в роторно-/статорную камеру в точке максимального завихрения/сдвига с помощью дозирующего насоса. Это обеспечивает быструю реакцию окисления. Окисленный материал (AOL) покидает поточный реактор и собирается в соответствующих баках.In one embodiment of the present invention, the oxidation is carried out in a closed rotor/stator system in a continuous flow reactor. An aqueous solution of ammonia and/or alkali is dosed into the rotor/stator chamber at the point of maximum swirl/shear using a metering pump. This ensures a fast oxidation reaction. The oxidized material (AOL) leaves the flow reactor and is collected in appropriate tanks.

Продукт реакции.Reaction product.

Авторы настоящего изобретения с удивлением обнаружили, что подготовленные окисленные лигнины обладают в полной мере требуемой реакционной способностью и, одновременно, улучшенными характеристиками огнестойкости при их использовании в продуктах, где они входят в состав связующей композиции, а также более долговременной устойчивостью в сравнении с хорошо известными окислен ными лигнинами предшествующего уровня техники.The present inventors were surprised to find that the prepared oxidized lignins had the full required reactivity and, at the same time, improved fire resistance characteristics when used in products where they are part of the binder composition, as well as more long-term stability in comparison with well-known oxidized lignins. ny lignins of the prior art.

Окисленный лигнин также демонстрирует повышенную гидрофильность.Oxidized lignin also exhibits increased hydrophilicity.

Важным параметром реакционной способности подготовленных окисленных лигнинов служит содержание карбоксильно-кислотных групп в окисленных лигнинах.An important parameter of the reactivity of prepared oxidized lignins is the content of carboxylic acid groups in the oxidized lignins.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения подготовленный окисленный лигнин характеризуется содержанием карбоксильно-кислотных групп в пределах 0,05-10 ммоль/г, например в пределах 0,1-5 ммоль/г, например в пределах 0,20-2,0 ммоль/г, например в пределах 0,40-1,5 ммоль/г, например в пределах 0,45-1,0 ммоль/г в расчете на сухую массу компонента (а).In one embodiment of the present invention, the prepared oxidized lignin is characterized by a content of carboxylic acid groups in the range of 0.05-10 mmol/g, for example in the range of 0.1-5 mmol/g, for example in the range of 0.20-2.0 mmol /g, for example in the range of 0.40-1.5 mmol/g, for example in the range of 0.45-1.0 mmol/g based on the dry weight of component (a).

Другой способ описания содержания карбоксильно-кислотных групп заключается в использовании среднего содержания карбоксильно-кислотных групп в окисленных лигнинах в расчете на каждую макромолекулу лигнина, определяемого по следующей формуле:Another way to describe the content of carboxylic acid groups is to use the average content of carboxylic acid groups in oxidized lignins per lignin macromolecule, determined by the following formula:

Средняя функциональность СООН всего молярных долей СООН всего молярных долей лигнинаAverage functionality COOH total mole fractions COOH total mole fractions lignin

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения подготовленный окисленный лигнин характеризуется содержанием карбоксильно-кислотных групп, составляющим более 1,5 группы в расчете на одну макромолекулу компонента (а), например, более двух групп, например, более двух с половиной групп.In one embodiment of the present invention, the prepared oxidized lignin has a carboxylic acid group content of more than 1.5 groups per macromolecule of component (a), for example, more than two groups, for example, more than two and a half groups.

Способ III подготовки окисленных лигнинов.Method III of preparation of oxidized lignins.

Окисленные лигнины, которые могут быть использованы в качестве компонента связующего, используемого в рамках настоящего изобретения, могут быть подготовлены с помощью способа, предусматривающего введение в контакт следующих компонентов:Oxidized lignins, which can be used as a component of the binder used in the present invention, can be prepared using a method involving contacting the following components:

компонента (а), содержащего один или более лигнинов;component (a) containing one or more lignins;

компонента (b), содержащего аммиак, и/или один или более амино-компонентов и/или любую их соль, и/или едкую щелочь и/или гидроксид щелочноземельных металлов, например, едкий натр и/или едкий калий;component (b) containing ammonia and/or one or more amino components and/or any salt thereof, and/or caustic alkali and/or hydroxide of alkaline earth metals, for example caustic soda and/or caustic potassium;

- 19 045325 компонента (с), содержащего один или более окислителей; и необязательно компонента (d) в виде одного или нескольких пластификаторов;- 19 045325 component (c) containing one or more oxidizing agents; and optionally component (d) in the form of one or more plasticizers;

и обеспечивающего возможность выполнения стадии смешивания/окисления, на которой получается окисленная смесь, с последующим выполнением стадии окисления, на которой может продолжаться реакция окисленной смеси в течение времени выдержки с временем выдержки в пределах от 1 с до 10 ч, например в пределах от 10 с до 6 ч, например в пределах от 30 с до 2 ч.and allowing a mixing/oxidation step that produces an oxidized mixture to be performed, followed by an oxidation step that can continue to react the oxidized mixture for a dwell time with a dwell time ranging from 1 second to 10 hours, for example ranging from 10 seconds up to 6 hours, for example in the range from 30 s to 2 hours.

Компоненты (а), (b), (с) и (d) соответствуют компонентам, описанным выше в рамках реализации способа II подготовки окисленных лигнинов.Components (a), (b), (c) and (d) correspond to the components described above within the framework of the implementation of method II for the preparation of oxidized lignins.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения технологический процесс предусматривает стадию предварительного смешивания, на которой компоненты вводятся в контакт друг с другом.In one embodiment of the present invention, the process includes a premixing step in which the components are brought into contact with each other.

На стадии предварительного смешивания во взаимный контакт могут вводиться следующие компоненты:At the pre-mixing stage, the following components can be brought into mutual contact:

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

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предусмотрена возможность выполнения стадии предварительного смешивания в виде отдельной стадии, при этом стадия смешивания/окисления выполняется после стадии предварительного смешивания. В таком варианте осуществления настоящего изобретения обеспечивается особое преимущество, состоящее в том, что компонент (а) и компонент (b), а также необязательно и компонент (d), вводятся во взаимный контакт на стадии предварительного смешивания. На последующей стадии смешивания/окисления к предварительной смеси, полученной на стадии предварительного смешивания, добавляется компонент (с).In one embodiment of the present invention, it is possible to perform the premixing step as a separate step, with the mixing/oxidation step occurring after the premixing step. In such an embodiment of the present invention, it is particularly advantageous that component (a) and component (b), and optionally component (d), are brought into mutual contact during the premixing step. In the subsequent mixing/oxidation step, component (c) is added to the premix obtained in the premixing step.

В другом примере осуществления настоящего изобретения стадия предварительного смешивания может соответствовать стадии смешивания/окисления. В этом варианте осуществления настоящего изобретения смешивание компонентов, например, компонента (а), компонента (b) и компонента (с), происходит одновременно с началом процесса окисления. При этом предусмотрена возможность реализации времени последующей выдержки в том же устройстве, что и устройство, используемое для выполнения стадии смешивания/окисления. Такая реализация настоящего изобретения обеспечивает особое преимущество, если компонентом (с) служит воздух.In another embodiment of the present invention, the premixing step may correspond to a mixing/oxidation step. In this embodiment of the present invention, mixing of components, for example, component (a), component (b) and component (c), occurs simultaneously with the start of the oxidation process. In this case, it is possible to implement the subsequent holding time in the same device as the device used to perform the mixing/oxidation step. This implementation of the present invention is particularly advantageous if component (c) is air.

Авторы настоящего изобретения установили, что за счет обеспечения возможности выполнения стадии смешивания/окисления с последующим выполнением стадии окисления, на которой реакционная смесь предпочтительно не продолжает смешиваться, скорость окисления может регулироваться в высшей степени эффективным образом. Вместе с тем снижаются затраты на реализацию способа, поскольку стадия окисления, следующая за стадией смешивания/окисления, требует менее сложного оборудования.The inventors of the present invention have found that by allowing a mixing/oxidation step to be performed followed by an oxidation step in which the reaction mixture preferably does not continue to mix, the rate of oxidation can be controlled in a highly efficient manner. At the same time, the cost of implementing the method is reduced, since the oxidation stage following the mixing/oxidation stage requires less complex equipment.

Другое преимущество состоит в том, что получаемый окисленный лигнин является по существу стабильным. Еще одно поразительное преимущество состоит в том, что получаемый окисленный лигнин в высшей степени хорошо поддается коррекции в отношении его вязкости. Еще одно поразительное преимущество состоит в возможности обеспечения высокой концентрации окисленного лигнина.Another advantage is that the resulting oxidized lignin is substantially stable. Another striking advantage is that the resulting oxidized lignin is extremely adjustable with respect to its viscosity. Another striking advantage is the ability to provide high concentrations of oxidized lignin.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения время выдержки выбирается таким образом, чтобы реакция окисления доводилась до требуемой степени завершения, предпочтительно до полного завершения.In one embodiment of the present invention, the residence time is selected such that the oxidation reaction is brought to the desired degree of completion, preferably complete completion.

Система I для реализации способа III.System I for implementing method III.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения система для реализации этого способа содержит:In one embodiment of the present invention, a system for implementing this method comprises:

по меньшей мере одно роторно-статорное устройство;at least one rotor-stator device;

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

один или более выпусков роторно-статорного устройства;one or more outlets of the rotor-stator device;

по меньшей мере одно устройство для проведения реакций, в частности, по меньшей мере одна реакционная трубка, которая располагается после, по меньшей мере одного или нескольких выпусков по направлению технологического потока.at least one reaction device, in particular at least one reaction tube, which is located downstream of at least one or more outlets in the direction of the process flow.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложенная система содержит один или более впусков для компонента (с) и/или компонента (d).In one embodiment of the present invention, the proposed system includes one or more inlets for component (c) and/or component (d).

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложенная система содержит устройство для предварительного смешивания.In one embodiment of the present invention, the proposed system includes a premixing device.

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

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство для предварительного смешивания содержит впуски для воды и компонента (а) и компонента (b).In one embodiment of the present invention, the premixing device includes water inlets for both component (a) and component (b).

Не исключается, что на стадии предварительного смешивания компонент (с) также смешивается с тремя указанными ингредиентами (водой, компонентом (а) и компонентом (b)). Соответственно, не исIt is possible that during the pre-mixing step, component (c) is also mixed with the three specified ingredients (water, component (a) and component (b)). Accordingly, it is not

- 20 045325 ключается, что устройство для предварительного смешивания может содержать дополнительный впуск для компонента (с). Если компонентом (с) служит воздух, то устройство для предварительного смешивания может быть выполнено в виде открытого смесительного сосуда, вследствие чего в этом случае компонент (с) уже приведен в контакт с другими компонентами (водой, компонентом (а) и компонентом (b)) через отверстие сосуда. Кроме того, в этом варианте осуществления настоящего изобретения не исключается, что устройство для предварительного смешивания может необязательно содержать впуск для компонента (d).- 20 045325 states that the premixing device may contain an additional inlet for component (c). If component (c) is air, the premixing device can be designed as an open mixing vessel, whereby component (c) is already brought into contact with the other components (water, component (a) and component (b) ) through the opening of the vessel. Moreover, in this embodiment of the present invention, it is not excluded that the premixing device may optionally include an inlet for component (d).

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения система сконструирована таким образом, что впуски для компонентов (а), (b) и (d) представляют собой впуски устройства для предварительного смешивания, в частности, открытого роторно-статорного устройства, вследствие чего эта система также содержит дополнительное роторно-статорное устройство, причем указанное дополнительное роторно-статорное устройство содержит впуск для компонента (с), и указанное дополнительное роторностаторное устройство содержит выпуск для окисленного лигнина.In one embodiment of the present invention, the system is designed such that the inlets for components (a), (b) and (d) are inlets of a premixing device, in particular an open rotor-stator device, whereby the system also includes an additional rotor-stator device, wherein said additional rotor-stator device comprises an inlet for component (c), and said additional rotor-stator device comprises an outlet for oxidized lignin.

Стадия предварительного смешивания и стадия смешивания/окисления могут выполняться одновременно. В этом случае устройство для предварительного смешивания и устройство для смешивания/окисления представляют собой одно устройство, т.е. роторно-статорное устройство.The premixing step and the mixing/oxidation step can be performed simultaneously. In this case, the premixing device and the mixing/oxidizing device are one device, i.e. rotor-stator device.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения одно роторно-статорное устройство, используемое при реализации способа согласно настоящему изобретению, содержит статор с зубчатыми колесами и ротор с зубцами, входящими в зацепление с зубцами статора. В этом варианте осуществления настоящего изобретения роторно-статорное устройство характеризуется следующими признаками: между штангами ротора выступает направляющий раструб, в котором концентрируется поток материала, поступающий сверху в центральную область контейнера. Наружная поверхность направляющего раструба задает кольцевой зазор, дросселирующий поток материала. На роторе предусмотрен подающий шнек, который подается в направлении рабочей области устройства. Направляющий раструб удерживает продукт в активной области устройства, а подающий шнек создает повышенное давление материала по центру.In one embodiment of the present invention, one rotor-stator device used in implementing the method according to the present invention includes a stator with gears and a rotor with teeth meshing with the teeth of the stator. In this embodiment of the present invention, the rotor-stator device is characterized by the following features: a guide bell protrudes between the rotor rods, in which the flow of material entering from above into the central region of the container is concentrated. The outer surface of the guide bell sets the annular gap, throttling the flow of material. The rotor is equipped with a feed auger, which is fed towards the working area of the device. The guide bell holds the product in the active area of the device, and the feed auger creates increased pressure of the material in the center.

Система II для реализации способа III.System II for implementing method III.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения система для реализации этого способа содержит:In one embodiment of the present invention, a system for implementing this method comprises:

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

по меньшей мере одно устройство для смешивания и окисления с одним или несколькими выпусками; и по меньшей мере один смеситель/теплообменник, который располагается после, по меньшей мере одного или нескольких выпусков по направлению технологического потока, причем смеситель/теплообменник содержит регулятор температуры.at least one mixing and oxidation device with one or more outlets; and at least one mixer/heat exchanger that is located downstream of the at least one or more outlets in the direction of the process flow, wherein the mixer/heat exchanger includes a temperature controller.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложенная система содержит один или более дополнительных впусков для компонента (с) и/или компонента (d).In one embodiment of the present invention, the proposed system includes one or more additional inlets for component (c) and/or component (d).

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложенная система содержит устройство для предварительного смешивания.In one embodiment of the present invention, the proposed system includes a premixing device.

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

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство для предварительного смешивания содержит впуски для воды и компонента (а) и компонента (b).In one embodiment of the present invention, the premixing device includes water inlets for both component (a) and component (b).

Не исключается, что на стадии предварительного смешивания компонент (с) также смешивается с тремя указанными ингредиентами (водой, компонентом (а) и компонентом (b)). Соответственно, не исключается, что устройство для предварительного смешивания может содержать дополнительный впуск для компонента (с).It is possible that during the pre-mixing step, component (c) is also mixed with the three specified ingredients (water, component (a) and component (b)). Accordingly, it is possible that the premixing device may include an additional inlet for component (c).

Если компонентом (с) служит воздух, то устройство для предварительного смешивания может быть выполнено в виде открытого смесительного сосуда, вследствие чего в этом случае компонент (с) уже приведен в контакт с другими компонентами (водой, компонентом (а) и компонентом (b)) через отверстие сосуда. Кроме того, в этом варианте осуществления настоящего изобретения не исключается, что устройство для предварительного смешивания может необязательно содержать впуск для компонента (d).If component (c) is air, the premixing device can be designed as an open mixing vessel, whereby component (c) is already brought into contact with the other components (water, component (a) and component (b) ) through the opening of the vessel. Moreover, in this embodiment of the present invention, it is not excluded that the premixing device may optionally include an inlet for component (d).

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения система сконструирована таким образом, что впуски для компонентов (а), (b) и (d) представляют собой впуски открытого роторностаторного устройства, причем эта система также содержит дополнительный смеситель/теплообменник, содержащий впуск для компонента (с) и выпуск для окисленного лигнина.In one embodiment of the present invention, the system is designed such that the inlets for components (a), (b) and (d) are inlets of an open rotor-stator device, which system also includes an additional mixer/heat exchanger containing an inlet for component (c) ) and release for oxidized lignin.

Стадия предварительного смешивания и стадия смешивания/окисления могут выполняться одновременно. В этом случае устройство для предварительного смешивания и устройство для смешивания/окисления представляют собой одно устройство.The premixing step and the mixing/oxidation step can be performed simultaneously. In this case, the premixing device and the mixing/oxidizing device are one device.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения одно роторно-статорное устройство, используемое при реализации способа согласно настоящему изобретению, содержит статор с зубчатымиIn one embodiment of the present invention, one rotor-stator device used in implementing the method according to the present invention comprises a stator with geared

- 21 045325 колесами и ротор с зубцами, входящими в зацепление с зубцами статора. В этом варианте осуществления настоящего изобретения роторно-статорное устройство характеризуется следующими признаками: между штангами ротора выступает направляющий раструб, в котором концентрируется поток материала, поступающий сверху в центральную область контейнера. Наружная поверхность направляющего раструба задает кольцевой зазор, дросселирующий поток материала. На роторе предусмотрен подающий шнек, который подается в направлении рабочей области устройства. Направляющий раструб удерживает продукт в активной области устройства, а подающий шнек создает повышенное давление материала по центру.- 21 045325 wheels and a rotor with teeth that engage with the stator teeth. In this embodiment of the present invention, the rotor-stator device is characterized by the following features: a guide bell protrudes between the rotor rods, in which the flow of material entering from above into the central region of the container is concentrated. The outer surface of the guide bell sets the annular gap, throttling the flow of material. The rotor is equipped with a feed auger, which is fed towards the working area of the device. The guide bell holds the product in the active area of the device, and the feed auger creates increased pressure of the material in the center.

Разумеется, в качестве устройства для предварительного смешивания могут быть также использованы и другие устройства. Кроме того, не исключается возможность выполнения стадии предварительного смешивания в устройстве для смешивания и окисления.Of course, other devices can also be used as premixing devices. In addition, the possibility of performing a pre-mixing step in the mixing and oxidation device is not excluded.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения устройством для смешивания и окисления служит статический смеситель. Статический смеситель представляет собой устройство для непрерывного смешивания текучих материалов, не содержащее каких-либо подвижных частей. В одном из вариантов своей конструкции статический смеситель представляет собой смеситель пластинчатого типа, а другой широко используемый тип такого смесителя состоит из элементов, заключенных в цилиндрический (в виде трубки) или квадратный корпус.In one embodiment of the present invention, the mixing and oxidation device is a static mixer. A static mixer is a device for continuously mixing flowable materials without any moving parts. In one design, the static mixer is a plate type mixer, while another commonly used type of such mixer consists of elements enclosed in a cylindrical (tube) or square body.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения смеситель/теплообменник выполнен в виде многотрубного теплообменника со смесительными элементами. Смесительные элементы предпочтительно представляют собой неподвижно закрепленные приспособления, через которые должна поступать смесь, в результате чего происходит смешивание. Смеситель/теплообменник может быть выполнен в виде реактора с пульсирующим потоком.In one embodiment of the present invention, the mixer/heat exchanger is designed as a multi-tube heat exchanger with mixing elements. The mixing elements are preferably fixed devices through which the mixture must flow, resulting in mixing. The mixer/heat exchanger can be designed as a pulsating flow reactor.

Примеры I.Examples I.

Пример IA - окисление лигнина в водном растворе аммиака перекисью водорода.Example IA - oxidation of lignin in an aqueous ammonia solution with hydrogen peroxide.

Объем ингредиентов, используемых согласно примеру IA, представлен в таблицах IA 1.1 и IA 1.2.The amount of ingredients used according to Example IA is presented in Tables IA 1.1 and IA 1.2.

Хотя крафт-лигнин растворяется в воде с относительно высоким показателем рН, известно, что при определенной весовой концентрации вязкость раствора будет резко увеличена. Принято считать, что причина такого резкого повышения вязкости кроется в сочетании сильной водородной связи и взаимодействия π-электронов многочисленных ароматических ядер, присутствующих в лигнине. Для крафтлигнина резкое повышение вязкости наблюдалось при его концентрации в пределах около 21-22 мас.%, а в приведенном примере доля крафт-лигнина составляла 19 мас.%.Although kraft lignin is soluble in water with a relatively high pH, it is known that at a certain concentration by weight, the viscosity of the solution will increase dramatically. It is generally accepted that the reason for this dramatic increase in viscosity lies in the combination of strong hydrogen bonding and the interaction of π electrons from the numerous aromatic nuclei present in lignin. For kraft lignin, a sharp increase in viscosity was observed at its concentration in the range of about 21-22 wt.%, and in the given example the proportion of kraft lignin was 19 wt.%.

На стадии коррекции показателя рН в качестве основы был использован водный раствор аммиака. Его объем был зафиксирован на уровне 4 мас.%, в расчете на общий вес реакции. Показатель рН после выполнения стадии его коррекции и в начале окисления составил 10,7.At the pH correction stage, an ammonia aqueous solution was used as a basis. Its volume was fixed at 4 wt.%, based on the total weight of the reaction. The pH value after the stage of its correction and at the beginning of oxidation was 10.7.

В табл. IA2 показаны результаты элементного анализ CHNS (определение основного элементного состава - углерод, водород, азот, сера) до и после окисления крафт-лигнина. До проведения анализа пробы были подвергнуты тепловой обработки при температуре 160°С для удаления адсорбированного аммиака. Результат анализа показал, что в процессе окисления определенный объем азота стал частью структуры окисленного лигнина.In table IA2 shows the results of CHNS elemental analysis (determination of the main elemental composition - carbon, hydrogen, nitrogen, sulfur) before and after oxidation of kraft lignin. Before analysis, samples were heat treated at 160°C to remove adsorbed ammonia. The result of the analysis showed that during the oxidation process, a certain amount of nitrogen became part of the structure of the oxidized lignin.

В ходе экспериментов, проведенных путём параллельного тестирования, было установлено, что для окисления целесообразно добавлять весь объем перекиси водорода в течение короткого отрезка времени в противоположность добавлению перекиси небольшими порциями в течение продолжительного периода времени. В приведенном примере доля Н2О2 составляла 2,0 мас.%, в расчете на общий вес реакции.Through parallel testing, it was found that for oxidation it is beneficial to add the entire volume of hydrogen peroxide over a short period of time, as opposed to adding small amounts of peroxide over an extended period of time. In the example given, the proportion of H 2 O 2 was 2.0 wt.%, based on the total weight of the reaction.

Окисление представляет собой экзотермическую реакцию, и после добавления перекиси отмечается повышение температуры. В этом примере температура поддерживалась на уровне 60°С в течение трех часов реакции.Oxidation is an exothermic reaction and an increase in temperature is noted after the addition of peroxide. In this example, the temperature was maintained at 60°C for three hours of reaction.

После окисления объем лигниновых функциональных групп в расчете на грамм пробы возрос, что было определено методами 31Р NMR (ядерного магнитного резонанса фосфора-31) и водного титрования. Подготовка пробы для 31P NMR была осуществлена с использованием 2-хлор-4,4,5,5-тетраметил-1,3,2диоксофосфолана (TMDP) в качестве реагента фосфитилирования и холестерина в качестве внутреннего эталона. Были сформированы спектры NMR крафт-лигнина до и после окисления, а результаты были суммированы в табл. IA3.After oxidation, the volume of lignin functional groups per gram of sample increased, as determined by 31P NMR (phosphorus-31 nuclear magnetic resonance) and aqueous titration methods. Sample preparation for 31P NMR was carried out using 2-chloro-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2dioxophospholane (TMDP) as the phosphitylation reagent and cholesterol as the internal standard. NMR spectra of kraft lignin before and after oxidation were generated, and the results were summarized in Table. IA3.

Изменение в СООН-группах было определено водным титрованием и с использованием следующей формулы:The change in COOH groups was determined by aqueous titration and using the following formula:

I _ (К^д/л — — (^йд/л %.йл/л) * ^кислотад/оль/лI _ (K^d/l - - (^id/l - %.yl/l) * ^acid/ol/l

СсООН, ммоль/г) ~ ms^ где величины V2s и V1s обозначают предварительно установленный конечный объём пробы, тогда как величины V1b и V1b обозначают объем слепой пробы. Величина Скислота в этом случае равна 0,1М HCl, а величина ms обозначает вес пробы. Значения, полученные по результатам водного титрования до и после окисления, представлены в табл. IA4.CCOOH, mmol/g) - ~ m s^ where the values of V 2s and V 1s indicate the preset final sample volume, while the values of V 1b and V 1b indicate the volume of the blind sample. The value of Skislot in this case is equal to 0.1 M HCl, and the value of ms denotes the weight of the sample. The values obtained from the results of aqueous titration before and after oxidation are presented in table. IA4.

Средняя функциональность СООН может быть также выражена количественно в виде коэффициен- 22 045325 та омыления, который отображает число миллиграмм гидроксида калия (KOH), потребное для омыления одного грамма лигнина. С таким способом можно ознакомиться в документе Официальный метод Cd 325 AOCS (Американское общество специалистов в области химии жиров).The average COOH functionality can also be quantified as the saponification coefficient, which represents the number of milligrams of potassium hydroxide (KOH) required to saponify one gram of lignin. This method can be found in the AOCS (American Society of Fat Chemists) Official Method Cd 325.

До и после окисления также была установлена средняя молекулярная масса, что было сделано с помощью колонки PSS PolarSil (0,05М LiBr в растворителе в виде раствора диметилсульфоксида в воде с соотношением 9:1 (об/об)) и УФ-детектора с длиной волны 280 нм. Сочетание концентрации СООН и средней молекулярной массы также позволило рассчитать среднее содержание карбоксильно-кислотных групп в расчете на макромолекулу лигнина, и эти результаты представлены в табл. IA5.The average molecular weight was also determined before and after oxidation using a PSS PolarSil column (0.05 M LiBr in a 9:1 (v/v) dimethyl sulfoxide in water solvent) and a UV wavelength detector 280 nm. The combination of COOH concentration and average molecular weight also made it possible to calculate the average content of carboxylic acid groups per lignin macromolecule, and these results are presented in Table. IA5.

Пример IB - расширение масштабов окисления лигнина в аммиаке с помощью перекиси водорода до полупромышленного масштаба.Example IB - scaling up lignin oxidation in ammonia using hydrogen peroxide to pilot scale.

Окисление лигнина представляет собой экзотермический процесс, и после добавления перекиси наблюдалось значительное повышение температуры даже в лабораторных масштабах. Расширение масштабов химических процессов вызывает естественную озабоченность, поскольку количество производимого тепла относительно размеров возрастает в кубе (по объему), тогда как охлаждение относительно размеров обычно возрастает в квадрате (по площади). Кроме того, из-за высокой вязкости клейких промежуточных продуктов следует внимательно подходить к выбору или проектированию технологического оборудования. Соответственно, расширение масштабов было тщательно спроектировано и выполнено в несколько этапов.Lignin oxidation is an exothermic process, and significant temperature increases have been observed after addition of peroxide, even on a laboratory scale. Increasing the scale of chemical processes is a natural concern because the amount of heat produced relative to size increases cubed (volume), while cooling relative to size typically increases squared (area). Additionally, due to the high viscosity of adhesive intermediates, care must be taken in the selection or design of processing equipment. Accordingly, the scale-up was carefully designed and carried out in several stages.

Первое увеличение масштаба было выполнено с уровня 1 литр (лабораторный масштаб) до уровня 9 литров с использованием профессионального смесителя из нержавеющей стали, обеспечивающего в высшей степени эффективное механическое смешивание. Увеличение масштаба привело лишь к незначительному повышению конечной температуры в сравнении со значением, которое было получено в лабораторном масштабе, что было обусловлено эффективным воздушным охлаждением реактора и медленным добавлением перекиси водорода.The first upscaling was carried out from the 1 liter level (lab scale) to the 9 liter level using a professional stainless steel mixer providing highly efficient mechanical mixing. Scaling up resulted in only a slight increase in the final temperature compared to the value obtained at laboratory scale, which was due to the efficient air cooling of the reactor and the slow addition of hydrogen peroxide.

Следующий этап увеличения масштаба был выполнен в закрытом реакторе на 200 литров с водяной рубашкой, обладающей высоким КПД (коэффициентом полезного действия), и пропеллерной мешалкой, обладающей высоким КПД. Масштаб в этот раз составил 180 литров, а перекись водорода добавлялась в два этапа с интервалом примерно 30 мин. Данное увеличение масштаба прошло относительно удачно, хотя наблюдалось образование заметного количества пены, что было обусловлено высокой степенью заполнения реактора. Для регулирования пенообразования на пену было распылено небольшое количество противовспенивающего агента для пищевых продуктов. Самое главное, что за счет использования внешнего водяного охлаждения была обеспечена возможность регулирования температуры, и конечные значения температуры составили менее 70°С.The next upscaling step was carried out in a 200 liter closed reactor with a high efficiency water jacket and a high efficiency propeller stirrer. The scale this time was 180 liters and hydrogen peroxide was added in two stages approximately 30 minutes apart. This upscaling was relatively successful, although a noticeable amount of foam was observed due to the high reactor fill level. To control foaming, a small amount of food grade antifoam agent was sprayed onto the foam. Most importantly, by using external water cooling, temperature control was possible and the final temperatures were less than 70°C.

Реакции полупромышленного масштаба были проведены в реакторе на 800 литров с рубашкой водяного охлаждения и пропеллерной мешалкой с двумя лопастями. Во время и после добавления перекиси водорода тщательно контролировался уровень лигнина в 158 кг, и на водяную рубашку подавалась охлаждающая вода для поддержания допустимого уровня пены и повышения температуры не более чем на 4°С в мин, а также для того, чтобы конечная температура составляла менее 70°С.Pilot-scale reactions were carried out in an 800-liter reactor with a water-cooling jacket and a two-bladed propeller mixer. During and after the addition of hydrogen peroxide, the 158 kg lignin level was carefully monitored and cooling water was supplied to the water jacket to maintain acceptable foam levels and temperature rises of no more than 4°C per minute, and to ensure that the final temperature was less than 70°C.

После окончания повышения температуры охлаждение было отключено, и смесь продукта перемешивалась еще два часа перед переносом для транспортировки (BioPiva 100 от UPM LignoBoost™) с сухой массой в объеме 67 мас.%, растертой и взвешенной в 224 кг воды, с последующим перемешиванием с целью получения однородной взвеси. С продолжающимся перемешиванием 103 кг 25-процентного водного аммиака было перекачено в реактор и перемешивалось в течение еще двух часов для получения вязкого раствора лигнина темного цвета.After the temperature rise was completed, the refrigeration was switched off and the product mixture was stirred for a further two hours before being transferred for transport (BioPiva 100 from UPM LignoBoost™) with a dry mass of 67 wt.% ground and suspended in 224 kg of water, followed by mixing to obtaining a homogeneous suspension. With continued stirring, 103 kg of 25 percent aqueous ammonia was pumped into the reactor and stirred for another two hours to produce a viscous, dark-colored lignin solution.

В перемешанный раствор лигнина в течение 15 мин добавлялось 140 кг 7,5-процентной по массе перекиси водорода при температуре 20-25°С.140 kg of 7.5% by weight hydrogen peroxide was added to the mixed lignin solution over 15 minutes at a temperature of 20-25°C.

Температура и пенопластовый контейнер.Temperature and foam container.

Исходя из результатов испытаний по расширению масштабов производства, можно прийти к выводу, что даже несмотря на тот факт, что реакции носят экзотермический характер, значительная часть тепла, вырабатываемого в ходе реакции, фактически нейтрализуется теплоемкостью воды, поступающей при комнатной температуре и нагреваемой до около 60°С, и только последняя часть должна быть нейтрализована охлаждением. Следует отметить, что благодаря этому, а также благодаря краткому времени реакции, данный процесс был бы идеален для обеспечения выхода на промышленные масштабы и интенсификации технологического процесса с использованием реакторов непрерывного действия, таких как поточные смесители, трубчатые реакторы или реакторы типа CSTR (с постоянным перемешиванием среды). Это обеспечило бы эффективное регулирование температуры и более четко определенный процесс реакции.Based on the results of scale-up trials, it can be concluded that even though the reactions are exothermic in nature, a significant portion of the heat generated during the reaction is actually neutralized by the heat capacity of water entering at room temperature and heated to about 60 °C, and only the last part should be neutralized by cooling. It should be noted that this, coupled with the short reaction time, would make the process ideal for scale-up and process intensification using continuous reactors such as in-line mixers, tube reactors or CSTRs. environment). This would provide efficient temperature control and a more clearly defined reaction process.

Серия испытаний в расширенном масштабе показала, что полученный окисленный лигнин обладает свойствами, соответствующими свойствам, полученным в лаборатории.A series of scale-up tests showed that the resulting oxidized lignin had properties consistent with those obtained in the laboratory.

- 23 045325- 23 045325

Таблица IA 1.1Table IA 1.1

Объемы материалов, использованных в том виде, в котором они были поставлены Материал____________________________________% масс.___________________Volumes of materials used as supplied Material____________________________________ wt.%_____________

BioPiva 100 от компании UPM, крафт-лигнин28BioPiva 100 from UPM, kraft lignin28

Н2О2,30-процентный по массе раствор в воде6,6H2O2, 30% by weight solution in water6.6

NH3j25-процентный по массе водный раствор16NH 3j 25% by weight aqueous solution16

Вода___________________________________________49,4________________________Water_________________________________________________49.4___________________________

Таблица IA 1.2Table IA 1.2

Объемы использованных активных материаловVolumes of active materials used

Материал______________________________________% масс.__________________Material__________________________________________% wt.__________________

Крафт-лигнин19Kraft lignin19

Н2О22H2O22

NH34NH 3 4

Вода 75Water 75

Таблица IA 2Table IA 2

Анализ крафт-лигнина до и после окисленияAnalysis of kraft lignin before and after oxidation

Проба Try N (% масс.) N (wt.%) с (% масс.) s (wt.%) Н (% масс.) N (wt.%) S (% масс.) S (wt.%) Крафт-лигнин Kraft lignin ОД OD 64,9 64.9 5,8 5.8 1,7 1.7 Окисленный аммиаком Oxidized with ammonia 1,6 1.6 65,5 65.5 5,7 5.7 1,6 1.6 крафт-лигнин kraft lignin

Таблица IA 3Table IA 3

Распределение функциональных групп крафт-лигнина до и после окисления, полученное методом 31P NMR ______________Концентрация (ммоль/г)______________Distribution of functional groups of kraft lignin before and after oxidation obtained by 31 P NMR method ______________Concentration (mmol/g)______________

Проба Алифатическая Фенольная Кислотная _________________________ОН-группа______ОН-группа______ОН-группаSample Aliphatic Phenolic Acid _________________________OH-group______OH-group______OH-group

Крафт-лигнин 1,60 3,20 0,46Kraft lignin 1.60 3.20 0.46

Окисленный аммиаком . „ оOxidized with ammonia. " O "

2.11 3,00 U,oU крафт-лигнин ’2.11 3.00 U,oU kraft lignin ’

Таблица IA 4Table IA 4

Содержание СООН-групп в ммоль/г, определенное методом водного титрованияContent of COOH groups in mmol/g, determined by aqueous titration

Проба______________________________СООН-группы (ммоль/г)_________Sample______________________________COOH group (mmol/g)_________

Крафт-лигнин 0,5Kraft lignin 0.5

Окисленный аммиаком θ $ крафт-лигнин’Ammonia-oxidized θ $ kraft lignin’

Таблица IA 5Table IA 5

Среднечисленная (Mn) и средневесовая (Mw) молекулярные массы, определенные методом эксклюзионной хроматографии и выраженные в г/моль, вместе со средним содержанием карбоксильно-кислотных групп в расчете на макромолекулу лигнина до и после окисленияNumber-average (Mn) and weight-average (Mw) molecular weights, determined by size exclusion chromatography and expressed in g/mol, together with the average content of carboxylic acid groups per lignin macromolecule before and after oxidation

СредняяAverage

Проба Мп, г/моль Mw, г/моль функциональность __________________________________________соонSample Mn, g/mol Mw, g/mol functionality __________________________________________ coon

Крафт-лигнин 1968 21105 0,9Kraft lignin 1968 21105 0.9

Окисленный аммиаком 7 η крафт-лигнин___________________ _______________________________________Kraft lignin oxidized by ammonia 7 η___________________________ _________________________________

Пример II.Example II.

В описанных ниже примерах было подготовлено несколько окисленных лигнинов. Для окисленных лигнинов были определены следующие свойства.In the examples described below, several oxidized lignins were prepared. The following properties have been determined for oxidized lignins.

Содержание твердых веществ.Solid content.

Содержание каждого из компонентов в заданном растворе окисленного лигнина зависит от безводной массы компонентов, или же оно определяется так, как это описано ниже.The content of each component in a given solution of oxidized lignin depends on the anhydrous mass of the components, or it is determined as described below.

Крафт-лигнин был предоставлен компанией UPM в виде сухого порошка BioPiva100™. Ингредиент NH4OH в 25-процентной концентрации был предоставлен компанией Sigma-Aldrich и использован в том виде, в котором он был поставлен. Перекись водорода (Н2О2) в 30-процентной концентрации (№ 7722-841 в реестре CAS (паспорт безопасности)) была предоставлена компанией Sigma-Aldrich и использована в том виде, в котором она была поставлена, или в виде водного раствора. Пластификатор PEG200 был предоставлен компанией Sigma-Aldrich, причем для упрощения он был признан безводным и использовался как таковой. Ингредиенты PVA (Mw 89.000-98.000, Mw 85.000-124.000, Mw 130.000, Mw 146.000186.000) (№ 9002-89-5 в реестре CAS) были поставлены компанией Sigma-Aldrich, и для упрощения они были признаны безводными и использовались как таковые. Мочевина (№ 57-13-6 в реестре CAS) былаKraft lignin was provided by UPM in the form of BioPiva100™ dry powder. The NH 4 OH ingredient at 25% concentration was provided by Sigma-Aldrich and used as supplied. Hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) at 30% concentration (CAS No. 7722-841) was provided by Sigma-Aldrich and used as supplied or as an aqueous solution. The plasticizer PEG200 was provided by Sigma-Aldrich and, for simplicity, was considered anhydrous and used as such. The ingredients PVA (Mw 89.000-98.000, Mw 85.000-124.000, Mw 130.000, Mw 146.000186.000) (CAS No. 9002-89-5) were supplied by Sigma-Aldrich and for simplicity they were considered anhydrous and used as such . Urea (CAS No. 57-13-6) was

- 24 045325 предоставлена компанией Sigma-Aldrich, и она была использована в том виде, в котором она была поставлена, или в виде водного раствора, причем для упрощения она была признана безводной и использовалась как таковая.- 24 045325 was provided by Sigma-Aldrich and was used as supplied or as an aqueous solution, and for the sake of simplicity it was considered anhydrous and used as such.

Твердые вещества окисленного лигнина.Oxidized lignin solids.

Содержание окисленного лигнина после нагрева до температуры 200°С в течение одного часа определяется термином Сухая масса и выражается в процентах от оставшейся после нагрева массы.The content of oxidized lignin after heating to a temperature of 200°C for one hour is determined by the term Dry mass and is expressed as a percentage of the mass remaining after heating.

Образцы каменной ваты дискообразной формы (диаметр: 5 см; высота: 1 см) были вырезаны из каменной ваты и подвергнуты термической обработке при температуре 580°С в течение, по меньшей мере 30 мин для удаления всех органических веществ. Твердые вещества в связующей смеси были замерены путем распределения пробы связующей смеси (примерно 2 г) по диску каменной ваты, подвергнутому термической обработке в контейнере из оловянной фольги. Контейнер из оловянной фольги, содержащий диск каменной ваты, был взвешен до и сразу же после добавления связующей смеси. В контейнере из оловянной фольги было получено два таких диска каменной ваты, нагруженных связующей смесью, после чего они были подвергнуты прокаливанию при температуре 200°С в течение одного часа. После охлаждения и выдерживания при комнатной температуре в течение 10 мин образцы были взвешены, и сухая масса была рассчитана по двум полученным средним значениям.Disc-shaped rock wool samples (diameter: 5 cm; height: 1 cm) were cut from rock wool and heat treated at 580°C for at least 30 min to remove all organic matter. Solids in the binder mixture were measured by distributing a sample of the binder mixture (approximately 2 g) onto a heat-treated rock wool disk in a tin foil container. A tin foil container containing a disc of rock wool was weighed before and immediately after the addition of the binder mixture. Two such rock wool discs were prepared in a tin foil container, loaded with a binder mixture, after which they were calcined at 200° C. for one hour. After cooling and holding at room temperature for 10 min, the samples were weighed and the dry weight was calculated from the two average values obtained.

Содержание СООН-групп.Content of COOH groups.

Изменение содержания СООН-групп также было определено методом водного титрования и с использованием следующей формулы:The change in the content of COOH groups was also determined by aqueous titration using the following formula:

I _ (и$мл — Kls мл) — (V2£,/MJIмл) * Скислота моль/л ^(СООН,ммоль/г) “ ™s,r где величины V2s и V1s обозначают предварительно установленные конечные объёмы пробы, тогда как величины V2b и V1b обозначают объем слепой пробы. Величина Скислота в этом случае равна 0,1М HCl, а величина ms,r обозначает вес пробы.I _ (i$ ml - K ls ml ) - (V2£, /MJI - ml ) * C acid mol / l ^(COOH, mmol/g) - “ ™s,r where the values V 2s and V 1s are preliminarily designated specified final sample volumes, while the values V 2b and V 1b indicate the volume of the blind sample. The value of C acid in this case is equal to 0.1 M HCl, and the value of m s , r indicates the weight of the sample.

Способ получения окисленного лигнина.Method for producing oxidized lignin.

1) Смешивание воды и лигнина в трехгорлой колбе со стеклянным дном, соединенной с конденсатором и каротажным термометром, на водяной бане при комнатной температуре (20-25°С) с перемешиванием. Перемешивание в течение одного часа.1) Mixing water and lignin in a three-neck glass-bottom flask connected to a condenser and a logging thermometer in a water bath at room temperature (20-25°C) with stirring. Stirring for one hour.

2) Добавление аммиака во время перемешивания в виде однократной дозы.2) Add ammonia during stirring in a single dose.

3) Повышение температуры до 35°С путем нагрева, если температура сама не повышается вследствие незначительной экзотермической реакции.3) Raising the temperature to 35°C by heating, if the temperature itself does not increase due to a slight exothermic reaction.

4) Измерение показателя рН.4) pH measurement.

5) Добавление пластификатора PEG200 и перемешивание в течение 10 мин.5) Add PEG200 plasticizer and stir for 10 minutes.

6) После полного растворения лигнина спустя примерно один час медленное добавление 30процентной перекиси водорода (Н2О2) в виде однократной дозы.6) After the lignin has completely dissolved, after about one hour, slowly add 30 percent hydrogen peroxide (H2O2) in a single dose.

7) Экзотермическая реакция, обусловленная добавлением Н2О2, повышает температуру в колбе со стеклянным дном - если температура реакции ниже 60°С, то температуру следует повысить до 60°С, а образец следует оставить при температуре 60°С еще на один час.7) The exothermic reaction caused by the addition of H 2 O 2 increases the temperature in the glass bottom flask - if the reaction temperature is below 60°C, then the temperature should be increased to 60°C and the sample should be left at 60°C for another hour .

8) Извлечение колбы с круглым дном из водяной бани и ее охлаждение до комнатной температуры.8) Remove the round bottom flask from the water bath and cool it to room temperature.

9) Извлечение образцов для определения сухой массы, СООН, вязкости, плотности и показателя рН. Варианты состава окисленного лигнина.9) Extraction of samples to determine dry weight, COOH, viscosity, density and pH. Variants of the composition of oxidized lignin.

В приведенных ниже примерах вводные номера окисленного лигнина соответствуют вводным номерам, указанным в табл. II.In the examples below, the input numbers of oxidized lignin correspond to the input numbers indicated in the table. II.

Пример IIA.Example IIA.

Лигнин Biopiva 100 от компании UPM весом 71,0 г был растворен в 149,0 граммах воды при температуре 20°С с последующим добавлением 13,3 г 25-процентного раствора NH4OH и перемешиванием в течение одного часа с помощью магнитной мешалки, после чего было медленно добавлено 16,8 г 30процентной Н2О2 с перемешиванием. Температура в водяной бане была повышена до 60°С. Спустя один час окисления водяная баня была охлаждена, после чего, соответственно, реакция была прекращена. Полученный в итоге материал был проанализирован на предмет определения СООН, сухой массы, показателя рН, вязкости и плотности.Biopiva 100 lignin from UPM weighing 71.0 g was dissolved in 149.0 grams of water at a temperature of 20°C, followed by the addition of 13.3 g of 25% NH 4 OH solution and stirring for one hour using a magnetic stirrer, after to which 16.8 g of 30% H 2 O 2 was slowly added with stirring. The temperature in the water bath was increased to 60°C. After one hour of oxidation, the water bath was cooled, after which the reaction was accordingly terminated. The resulting material was analyzed for COOH, dry weight, pH, viscosity and density.

Пример IIE.Example IIE.

Лигнин Biopiva 100 от компании UPM весом 71,0 грамм был растворен в 88,8 граммах воды при температуре 20°С с последующим добавлением 13,3 г 25-процентного раствора NH4OH и перемешиванием в течение одного часа с помощью магнитной мешалки. Затем было добавлено 22,8 г пластификатора PEG200, который перемешивался в течение 10 мин, после чего было медленно добавлено 16,7 г 30процентной H2O2 с перемешиванием. Температура в водяной бане была повышена до 60°С. Спустя один час окисления водяная баня была охлаждена, после чего, соответственно, реакция была прекращена. Полученный в итоге материал был проанализирован на предмет определения СООН, сухой массы, показателя рН, вязкости и плотности.UPM Biopiva 100 lignin weighing 71.0 grams was dissolved in 88.8 grams of water at 20°C, followed by the addition of 13.3 grams of 25% NH4OH solution and stirring for one hour using a magnetic stirrer. 22.8 g of PEG200 plasticizer was then added and mixed for 10 minutes, after which 16.7 g of 30% H 2 O 2 was slowly added with stirring. The temperature in the water bath was increased to 60°C. After one hour of oxidation, the water bath was cooled, after which the reaction was accordingly terminated. The resulting material was analyzed for COOH, dry weight, pH, viscosity and density.

- 25 045325- 25 045325

Пример IIC.Example IIC.

Лигнин Biopiva от компании UPM 100 весом 71,0 грамм был растворен в 57,1 граммах воды при температуре 20°С с последующим добавлением 13,3 г 25-процентного раствора NH4OH и перемешиванием в течение одного часа с помощью механической мешалки, после чего было медленно добавлено 16,6 г 30-процентной Н2О2 с перемешиванием. Температура в водяной бане была повышена до 60°С. Спустя один час окисления водяная баня была охлаждена, после чего, соответственно, реакция была прекращена. Полученный в итоге материал был проанализирован на предмет определения СООН, сухой массы, показателя рН, вязкости и плотности.Biopiva UPM 100 lignin weighing 71.0 grams was dissolved in 57.1 grams of water at 20°C, followed by the addition of 13.3 g of 25% NH4OH solution and stirring for one hour using a mechanical stirrer, after which it was 16.6 g of 30% H 2 O 2 was slowly added with stirring. The temperature in the water bath was increased to 60°C. After one hour of oxidation, the water bath was cooled, after which the reaction was accordingly terminated. The resulting material was analyzed for COOH, dry weight, pH, viscosity and density.

Пример IIF.Example IIF.

Лигнин Biopiva от компании UPM 100 весом 71,0 грамм был растворен в 57,1 граммах воды при температуре 20°С с последующим добавлением 13,3 г 25-процентного раствора NH4OH и перемешиванием в течение одного часа с помощью механической мешалки. Затем было добавлено 19,0 г пластификатора PEG200, который перемешивался в течение 10 мин, после чего было медленно добавлено 16,6 г 30-процентной H2O2 с перемешиванием. Температура в водяной бане была повышена до 60°С. Спустя один час окисления водяная баня была охлаждена, после чего, соответственно, реакция была прекращена. Полученный в итоге материал был проанализирован на предмет определения СООН, сухой массы, показателя рН, вязкости и плотности.UPM Biopiva 100 lignin weighing 71.0 grams was dissolved in 57.1 grams of water at 20°C, followed by the addition of 13.3 grams of 25% NH 4 OH solution and stirring for one hour using a mechanical stirrer. 19.0 g of PEG200 plasticizer was then added and mixed for 10 minutes, after which 16.6 g of 30% H 2 O 2 was slowly added with stirring. The temperature in the water bath was increased to 60°C. After one hour of oxidation, the water bath was cooled, after which the reaction was accordingly terminated. The resulting material was analyzed for COOH, dry weight, pH, viscosity and density.

Таблица IIATable IIA

Пример Example Пр ПА Etc PA Пр пв Pr pv Пр ПС Etc PS Пр IID Etc IID Пр НЕ Etc NOT Пр IIF Etc IIF Пр IIG Etc IIG Пр пн Pr Mon Пр III Pr III Пр Ш Pr Sh Пр ПК Etc PC Пр IIL Pr IIL Пр ИМ Etc THEM Пр IIN Etc IIN Пр ПО Etc BY Пр ПР PR PR Пр HQ Etc HQ Пр IIR Pr IIR Пр IIS PR IIS Материалы, масса в граммах Materials, weight in grams Лигнин Lignin 71,0 71.0 71,0 71.0 71,0 71.0 71,0 71.0 71,0 71.0 71,0 71.0 71,0 71.0 71,0 71.0 71,0 71.0 71,0 71.0 71,0 71.0 71,0 71.0 71,0 71.0 71,0 71.0 71,0 71.0 71,0 71.0 93 5 93 5 112,3 112.3 149,5 149.5 Вода Water 149,0 149.0 88,8 88.8 57,1 57.1 17,7 17.7 88,8 88.8 57,1 57.1 17,7 17.7 88,8 88.8 57,1 57.1 17,7 17.7 88,8 88.8 57,1 57.1 17,7 17.7 88,8 88.8 57,1 57.1 17,7 17.7 117 117 90,3 90.3 37,3 37.3 ΝΉ4ΟΗ (25процентный по массе раствор в воде) ΝΉ4ΟΗ (25% by weight solution in water) 13,3 13.3 13,3 13.3 13,3 13.3 13,4 13.4 13,3 13.3 13,3 13.3 13,4 13.4 13,3 13.3 13,3 13.3 13,4 13.4 13,3 13.3 13,3 13.3 13,4 13.4 13,3 13.3 13,3 13.3 13,4 13.4 17,5 17.5 21 21 28,3 28.3 Н2О2 (30процентный по массе раствор в воде) H2O2 (30% by weight solution in water) 16,8 16.8 16,7 16.7 16,6 16.6 17,2 17.2 16,7 16.7 16,6 16.6 17,2 17.2 16,7 16.7 16,6 16.6 17,2 17.2 16,7 16.7 16,6 16.6 17,2 17.2 16,7 16.7 16,6 16.6 17,2 17.2 22 22 26,3 26.3 36,3 36.3 PEG200 PEG200 θ,θ θ,θ 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 22,8 22.8 19,0 19.0 14,2 14.2 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 PVA PVA 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 5 10 10 15 15 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Мочевина (25процентный по массе раствор в воде) Urea (25% by weight solution in water) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3,2 3.2 3,8 3.8 5,0 5.0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Г лицерин G licerin 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 16,0 16.0 21,0 21.0 30,0 30.0 0 0 0 0 0 0 Сорбит Sorbitol 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 16,0 16.0 21,0 21.0 30,0 30.0 Сухая масса в %, при 200 °C, 1 час Dry weight in %, at 200 °C, 1 hour 18,2 18.2 27,1 27.1 30,5 30.5 40,1 40.1 26,5 26.5 33 33 40,3 40.3 28,2 28.2 34,4 34.4 46,3 46.3 25,1 25.1 30,2 30.2 40,2 40.2 25,3 25.3 29,3 29.3 40,3 40.3 25,3 25.3 30,5 30.5 38,8 38.8 pH pH 9,5 9.5 9,5 9.5 9,5 9.5 9,5 9.5 9,5 9.5 9,5 9.5 9,5 9.5 9,5 9.5 9,5 9.5 9,5 9.5 9,5 9.5 9,5 9.5 9,5 9.5 9,5 9.5 9,5 9.5 9,5 9.5 9,5 9.5 9,5 9.5 9 5 9 5 Вязкость, сП при 20 °C Viscosity, cP at 20 °C 450,5 450.5 25000 25000 above 10000 0 above 10000 0 above 10000 0 above 10000 0 15000 15000 25000 25000 50000 50000 15000 15000 25000 25000 50000 50000 15000 15000 25000 25000 50000 50000 15000 15000 25000 25000 50000 50000 15000 15000 25000 25000 50000 50000 Внешний вид Appearance ** ** *** *** * * * * *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** СООН, ммоль/г COOH, mmol/g 1,1 1.1 0,9 0.9 0,9 0.9 0,8 0.8 0,8 0.8 1,9 1.9 - - Исходная концентрация лигнина Массовая доля водного раствора Initial lignin concentration Mass fraction of aqueous solution 0,32 0.32 0,44 0.44 0,55 0.55 0,80 0.80 0,44 0.44 0,55 0.55 0,80 0.80 0,44 0.44 0,55 0.55 0,80 0.80 0,44 0.44 0,55 0.55 0,80 0.80 0,44 0.44 0,55 0.55 0,80 0.80 0,44 0.44 0,55 0.55 0,80 0.80

[*] неоднородный раствор густого черного цвета, [**] раствор черного цвета, [***] однородный раствор густого черного цвета[*] heterogeneous solution of thick black color, [**] solution of black color, [***] homogeneous solution of thick black color

Пример III.Example III.

Было смешано 8,5 л горячей воды (50°С) и 1,9 л NH4OH (24,7%), после чего было медленно добавлено 9,0 г лигнина (Biopiva 100 от компании UPM) в течение 10 мин с интенсивным перемешиванием (660 об/мин, 44 Гц).8.5 L of hot water (50°C) and 1.9 L of NH4OH (24.7%) were mixed, followed by the slow addition of 9.0 g of lignin (Biopiva 100 from UPM) over 10 min with vigorous stirring. (660 rpm, 44 Hz).

За счет высоких сдвиговых усилий температура повысилась. Спустя 30 мин было добавлено 4 л горячей воды, и материал перемешивался в течение еще 15 мин перед добавлением оставшейся части горячей воды (5 л). После этого образцы были извлечены с целью проведения анализа нерастворенного лигнина с помощью измерительного прибора Хегмана и с использованием измерений показателя рН.Due to high shear forces, the temperature increased. After 30 minutes, 4 L of hot water was added and the material was mixed for a further 15 minutes before adding the remainder of the hot water (5 L). The samples were then removed for undissolved lignin analysis using a Hegman meter and pH measurements.

Затем эта предварительная смесь была перенесена в роторно-статорное устройство и устройство для проведения реакций, где было проведено окисление с использованием Н2О2 (17,5 об.%). Устройство для проведения реакций, используемое в данном случае, представляло собой, по меньшей мере, частично реакционную трубку и реакционный сосуд. Дозировка предварительной смеси составляла 150 л/час, а дозировка Н2О2 - 18 л/ч.This pre-mixture was then transferred to the rotor-stator and reaction apparatus where oxidation was carried out using H 2 O 2 (17.5 vol.%). The reaction apparatus used herein was at least partly a reaction tube and a reaction vessel. The dosage of the pre-mixture was 150 l/h, and the dosage of H2O2 was 18 l/h.

В данном случае для выполнения стадии смешивания/окисления было использовано роторностаторное устройство Cavitron CD1000. Это роторно-статорное устройство работало с частотой 250 Гц (с окружной скоростью 55 м/с) и противодавлением 2 бара. Время выдержки в реакционной трубке составляло 3,2 мин, а в реакционном сосуде - два часа.In this case, a Cavitron CD1000 rotor-stator unit was used to perform the mixing/oxidation step. This rotor-stator device operated at a frequency of 250 Hz (with a peripheral speed of 55 m/s) and a back pressure of 2 bar. The residence time in the reaction tube was 3.2 minutes, and in the reaction vessel - two hours.

Температура предварительной смеси составляла 62°С, а стадия окисления повысила эту температуру до 70°С.The premix temperature was 62°C, and the oxidation step increased this temperature to 70°C.

Конечный продукт был проанализирован на предмет определения содержания СООН-групп, сухой массы, показателя рН, вязкости и оставшейся Н2О2.The final product was analyzed for COOH content, dry weight, pH, viscosity and remaining H2O2 .

- 26 045325- 26 045325

Таблица IIITable III

Пример Example Сухая масса, 200 °C, 1 час, % Dry weight, 200 °C, 1 hour, % соон, ммоль/г твердых веществ coone, mmol/g solids pH pH Вязкость Viscosity III III 22,3 22.3 1,13 1.13 9,6 9.6 средняя average

Пример IV.Example IV.

Было смешано 484,1 л горячей воды (70°С) и 47,0 л NH4OH (24,7%), после чего было медленно добавлено 224,0 кг лигнина (Biopiva 100 от компании UPM) в течение 15 мин с интенсивным перемешиванием. После этого образцы были извлечены с целью проведения анализа нерастворенного лигнина с помощью измерительного прибора Хегмана и с использованием измерений показателя рН.484.1 L of hot water (70°C) and 47.0 L of NH 4 OH (24.7%) were mixed, after which 224.0 kg of lignin (Biopiva 100 from UPM) was slowly added over 15 min. intensive mixing. The samples were then removed for undissolved lignin analysis using a Hegman meter and pH measurements.

Затем эта предварительная смесь была перенесена в статический смеситель и смеситель/теплообменник, где было проведено окисление с использованием Н2О2 (35% об.). Дозированная подача предварительной смеси составляла 600 л/ч, а дозированная подача Н2О2 - 17,2 л/ч. Время выдержки в смесителе/теплообменнике составило 20 мин.This pre-mixture was then transferred to a static mixer and mixer/heat exchanger where oxidation was carried out using H 2 O 2 (35% vol). The dosed supply of the preliminary mixture was 600 l/h, and the dosed supply of H 2 O 2 was 17.2 l/h. The holding time in the mixer/heat exchanger was 20 minutes.

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

Конечный продукт был проанализирован на предмет определения содержания СООН-групп, сухой массы, показателя рН, вязкости и оставшейся Н2О2.The final product was analyzed for COOH content, dry weight, pH, viscosity and remaining H2O2.

На основе этого AOL было сформировано связующее: 49,3 г AOL (19,0% твердых веществ); 0,8 г Primid XL552 (100% твердых веществ); и 2,4 г PEG200 (100% твердых веществ) были смешаны с 0,8 г воды с получением 19% твердых веществ; после чего полученная смесь была использована для тестирования механических свойств в ходе проведения испытаний на брусках образцов.From this AOL a binder was formed: 49.3 g AOL (19.0% solids); 0.8 g Primid XL552 (100% solids); and 2.4 g PEG200 (100% solids) were mixed with 0.8 g water to give 19% solids; after which the resulting mixture was used to test the mechanical properties during tests on specimen bars.

Испытания на брусках образцов.Tests on samples bars.

Механическая прочность связующих была проверена в ходе проведения испытаний на брусках образцов. Для исследования каждого связующего было подготовлено 16 брусков из смеси связующего и отрезков каменной ваты, полученных методом прядения волокон каменной ваты.The mechanical strength of the binders was tested during testing on sample bars. To study each binder, 16 bars were prepared from a mixture of binder and pieces of stone wool obtained by spinning stone wool fibers.

Образец этого связующего раствора, содержащий 15% твердых веществ (16,0 г), был тщательно перемешан с указанными отрезками (80,0 г). Затем полученная в итоге смесь была залита в четыре слота в жаропрочной силиконовой форме для получения небольших брусков (4x5 слотов в расчете на форму; размеры слота в верхней части: длина=5,6 см, ширина=2,5 см; размеры слота в нижней части: длина=5,3 см, ширина=2,2 см; высота слота=1,1 см). После этого смеси, помещенные в слоты, были подвергнуты прессованию с помощью металлической пластины соответствующего размера для получения ровных поверхностей брусков. Таким способом было изготовлено 16 брусков по каждому связующему. Затем полученные в итоге бруски были отверждены при температуре 200°С. Время отверждения составило один час. После охлаждения до комнатной температуры эти бруски были аккуратно извлечены из своих гнезд. Пять брусков были состарены в водяной бане при температуре 80°С в течение трех часов.A sample of this binder solution containing 15% solids (16.0 g) was thoroughly mixed with the indicated portions (80.0 g). The resulting mixture was then poured into four slots in a heat-resistant silicone mold to obtain small bars (4x5 slots per mold; slot dimensions at the top: length = 5.6 cm, width = 2.5 cm; slot dimensions at the bottom parts: length=5.3 cm, width=2.2 cm; slot height=1.1 cm). After this, the mixtures placed in the slots were pressed using a metal plate of appropriate size to obtain smooth surfaces of the bars. In this way, 16 bars were made for each binder. The resulting bars were then cured at 200°C. The curing time was one hour. After cooling to room temperature, these bars were carefully removed from their nests. Five bars were aged in a water bath at 80°C for three hours.

После сушки в течение 1-2 дней состаренные бруски, а также пять несостаренных брусков, были разломаны в ходе испытания на трехточечный изгиб (скорость при испытании: 10,0 мм/мин; степень разрыва: 50%; номинальная прочность: 30 Н/мм2; опорная база: 40 мм; максимальный прогиб: 20 мм; номинальный модуль упругости: 10 000 Н/мм2) с использованием испытательной установки компании Bent Tram для исследования их механической прочности. Бруски были размещены в указанной установке лицевой стороной вверх (т.е. стороной с размерами: длина =5,6 см, ширина =2,5 см).After drying for 1-2 days, the aged bars, as well as five unaged bars, were broken in a three-point bending test (test speed: 10.0 mm/min; breaking rate: 50%; nominal strength: 30 N/mm 2 ; support base: 40 mm; maximum deflection: 20 mm; nominal modulus of elasticity: 10,000 N/mm 2 ) using the Bent Tram testing facility to study their mechanical strength. The bars were placed in the specified setup with their face up (ie, the side with dimensions: length = 5.6 cm, width = 2.5 cm).

Характеристики AOL AOL Features Испытания на брусках Bar tests Наименование образца Sample name Твердые вещества, 200 °C, 1 час, % Solids, 200 °C, 1 hour, % СООН (ммоль/г твердых веществ) COOH (mmol/g solids) Вязкость Viscosity Исходная прочность (кН) Initial strength (kN) Прочность после состаривания (кН) Strength after aging (kN) Пр IV Pr IV 17,7 17.7 1,69 1.69 низкая low 0,28 0.28 0,11 0.11

Краткое описание фигурBrief description of the figures

Настоящее изобретение дополнительно описано ниже в привязке к прилагаемым чертежам, где на фигурах показано следующее:The present invention is further described below in connection with the accompanying drawings, wherein the figures show the following:

на фиг. 1 показана часть первого варианта осуществления кровельной системы для плоской крыши в поперечном разрезе;in fig. 1 shows a portion of a first embodiment of a roofing system for a flat roof in cross section;

на фиг. 2 показана часть второго варианта осуществления кровельной системы для плоской крыши в поперечном разрезе;in fig. 2 shows a portion of a second embodiment of a roofing system for a flat roof in cross section;

на фиг. 3 показан график, иллюстрирующий прочность на расслоение изоляционного элемента, используемого в кровельной системе, в сравнении с прочностью на расслоение изоляционного элемента согласно предшествующему уровню техники;in fig. 3 is a graph illustrating the delamination strength of an insulation member used in a roofing system compared with the delamination strength of a prior art insulation member;

- 27 045325 на фиг. 4 показан график, иллюстрирующий прочность на расслоение изоляционного элемента, используемого в кровельной системе, после его состаривания в сравнении с прочностью на расслоение изоляционного элемента изоляционного элемента согласно предшествующему уровню техники после его состаривания;- 27 045325 in Fig. 4 is a graph illustrating the delamination strength of an insulation member used in a roofing system after aging compared with the delamination strength of an insulating member of a prior art insulation member after aging;

на фиг. 5 показан график, иллюстрирующий прочность при сжатии изоляционного элемента, используемого в кровельной системе, в сравнении с прочностью при сжатии изоляционного элемента согласно предшествующему уровню техники;in fig. 5 is a graph illustrating the compressive strength of an insulating member used in a roofing system compared with the compressive strength of a prior art insulating member;

на фиг. 6 показан график, иллюстрирующий прочность при сжатии изоляционного элемента, используемого в кровельной системе, после его состаривания в сравнении с прочностью при сжатии изоляционного элемента согласно предшествующему уровню техники после состаривания;in fig. 6 is a graph illustrating the compressive strength of an insulating member used in a roofing system after aging compared with the compressive strength of a prior art insulating member after aging;

на фиг. 7 показан сегмент возможной структуры лигнина;in fig. 7 shows a segment of a possible lignin structure;

на фиг. 8 показаны разные предшественники лигнина и общие связи между структурными единицами;in fig. Figure 8 shows different lignin precursors and common connections between structural units;

на фиг. 9 показаны четыре группы технических лигнинов, доступных на рынке; и на фиг. 10 суммированы свойства технических лигнинов.in fig. 9 shows four groups of technical lignins available on the market; and in fig. 10 summarizes the properties of technical lignins.

Подробное раскрытие настоящего изобретенияDetailed Disclosure of the Present Invention

На фиг. 1 показана часть первого варианта осуществления плоской крыши 1, содержащая: опорную конструкцию 2, пароизоляционный слой 3, изоляционный элемент 4 и покрывающую водонепроницаемую мембрану 20. Изоляционный элемент 4 представляет собой продукт, состоящий из минеральных проклеенных волокон, выполненный из минеральных волокон, и связующего.In fig. 1 shows a portion of a first embodiment of a flat roof 1, comprising: a support structure 2, a vapor barrier layer 3, an insulating element 4 and a covering waterproof membrane 20. The insulating element 4 is a product consisting of bonded mineral fibers, made of mineral fibers, and a binder.

Покрывающая водонепроницаемая мембрана 20 соединена с изоляционным элементом 4 с помощью клейкого материала 9, который может являться неотъемлемой частью мембраны 20. Клейкий материал 9 может представлять собой битумный клейкий материал, который активируется горелкой, обычно используемой при проведении кровельных работ; т.е. мембрана 20 припаивается к изоляционному элементу 4. Пунктирная линия, проходящая через изоляционный элемент 4, обозначает область 10, на которую наносится расплавленный битумный клейкий материал 9 перед отверждением и соединением мембраны 20 с изоляционным элементом 4.The covering waterproof membrane 20 is connected to the insulating element 4 by an adhesive material 9, which may be an integral part of the membrane 20. The adhesive material 9 may be a bituminous adhesive that is activated by a torch commonly used in roofing; those. the membrane 20 is soldered to the insulating element 4. The dotted line passing through the insulating element 4 indicates the area 10 to which molten bitumen adhesive material 9 is applied before curing and bonding the membrane 20 to the insulating element 4.

На фиг. 2 показана часть второго варианта осуществления плоской крыши 1, содержащая: опорную конструкцию 2, пароизоляционный слой 3, изоляционный элемент 4 и водонепроницаемую мембрану 20 (не показана; но она сопоставима с мембраной, показанной на фиг. 1). Изоляционный элемент 4 включает в себя первый слой 5, содержащий волокна каменной ваты и связующее, и второй слой 6, состоящий из полотна стекловаты с модулем упругости 573 МПа. Прочность стекловаты на разрыв составляет 71 Н.In fig. 2 shows a portion of a second embodiment of a flat roof 1, comprising: a support structure 2, a vapor barrier layer 3, an insulation element 4, and a waterproof membrane 20 (not shown; but comparable to the membrane shown in FIG. 1). The insulating element 4 includes a first layer 5 containing rock wool fibers and a binder, and a second layer 6 consisting of a glass wool sheet with an elastic modulus of 573 MPa. The tensile strength of glass wool is 71 N.

Первый слой 5 представлен в виде одно или нескольких тонких составных слоев волокон, ориентированных по существу перпендикулярно основной поверхности 7 второго слоя 6. Тонкий составной слой и, следовательно, весь первый слой 5 характеризуется плотностью 110 кг/м3 и типовой толщиной 150 мм. Минеральные волокна связаны между собой посредством связующего, отвержденного в печи для отверждения перед прикреплением второго слоя 6 к поверхности 8 первого слоя 5 с помощью клейкого материала 9. Клейкий материал 9 в этом особом варианте осуществления настоящего изобретения может быть выбран из группы, в которую входят меламино-мочевино-формальдегид, предпочтительно в виде двухкомпонентного клея; акриловый клей на водной основе; феноло-формальдегидное порошкообразное связующее; неопреновый вспененный клей на водной основе, порошкообразный клей на основе полиамида; полиуретановый клей, предпочтительно в виде двухкомпонентного клея; полиуретановый влагостойкий клей; или уплотняющее модифицированное связующее, предпочтительно в виде однокомпонентного влагостойкого клея. Однако в предпочтительном варианте клейкий материал 9 в этом особом варианте осуществления настоящего изобретения аналогичен связующей композиции, которая используется для связывания между собой минеральных волокон изоляционного элемента 4.The first layer 5 is provided in the form of one or more thin composite layers of fibers oriented substantially perpendicular to the main surface 7 of the second layer 6. The thin composite layer and therefore the entire first layer 5 has a density of 110 kg/m 3 and a typical thickness of 150 mm. The mineral fibers are bonded together by means of a binder cured in a curing oven before attaching the second layer 6 to the surface 8 of the first layer 5 using an adhesive material 9. The adhesive material 9 in this particular embodiment of the present invention may be selected from the group consisting of melamine -urea-formaldehyde, preferably in the form of a two-component adhesive; water-based acrylic glue; phenol-formaldehyde powder binder; water-based neoprene foam adhesive, polyamide-based powder adhesive; polyurethane adhesive, preferably in the form of a two-component adhesive; polyurethane moisture-resistant glue; or a sealing modified binder, preferably in the form of a one-component moisture-resistant adhesive. However, in a preferred embodiment, the adhesive material 9 in this particular embodiment of the present invention is similar to the binder composition that is used to bind together the mineral fibers of the insulating element 4.

Все эти клейкие материалы 9 создают прочное соединение с минеральными волокнами, и все эти клейкие материалы 9 выполнены с возможностью составления по существу полностью закрытых слоев в области тонкого составного слоя, а также в области полотна, что усиливает прочность изоляционного элемента 4 в направлении параллельно основным поверхностям 7 тонких составных слоев.All of these adhesive materials 9 create a strong bond with the mineral fibers, and all of these adhesive materials 9 are configured to form substantially completely enclosed layers in the thin composite layer region as well as in the web region, which enhances the strength of the insulating element 4 in a direction parallel to the main surfaces 7 thin compound layers.

Клейкий материал 9 располагается частично в области 10 ближе к основной поверхности 8 первого слоя 5, обращенной в сторону второго слоя 6, и в области 11 ближе к основной поверхности 7 второго слоя 6, обращенной в сторону первого слоя 5, вследствие чего клейкий материал 9 соединяет между собой первый слой 5 и второй слой 6 таким образом, что усилия, направленные перпендикулярно второму слою 6, могут быть компенсированы прочностью второго слоя 6 на разрыв в сочетании с клейким материалом 9 и/или прогибом волокон первого слоя 5. Такое усилие, например, в 80 кПа, направленное перпендикулярно второму слою 6, вызывает ограниченную деформацию изоляционного элемента 4 (первого и второго слоев 5 и 6), составляющую менее 5% его толщины, т.е. не более 7,5 см при толщине первого слоя 5 в 150 мм. Толщина второго слоя 6 составляет примерно не более 1 мм; и, соответственно, ее можно не брать в расчет. Между волокнами первого слоя 5 предусмотрено достаточное количество клейкого материала 9, охватывающего волокна и создающего слой клейкого материала 9, проникшего в первый слой 5 и застывшего в нем.The adhesive material 9 is located partially in the area 10 closer to the main surface 8 of the first layer 5, facing the second layer 6, and in the area 11 closer to the main surface 7 of the second layer 6, facing the first layer 5, as a result of which the adhesive material 9 connects between the first layer 5 and the second layer 6 in such a way that the forces directed perpendicular to the second layer 6 can be compensated by the tensile strength of the second layer 6 in combination with the adhesive material 9 and/or the deflection of the fibers of the first layer 5. Such a force, for example, 80 kPa, directed perpendicular to the second layer 6, causes limited deformation of the insulating element 4 (first and second layers 5 and 6), amounting to less than 5% of its thickness, i.e. no more than 7.5 cm with a thickness of the first layer of 5 to 150 mm. The thickness of the second layer 6 is approximately no more than 1 mm; and, accordingly, it can be ignored. A sufficient amount of adhesive material 9 is provided between the fibers of the first layer 5 to enclose the fibers and create a layer of adhesive material 9 that penetrates and hardens into the first layer 5.

- 28 045325- 28 045325

Клейкий материал 9 в виде акрилового клея наносится между двумя слоями 5 и 6 в расчете 80 грамм на метр квадратный. Достаточное количество клейкого материала 9 проникает в первый слой 5 и во второй слой 6. Следовательно, клейкий материал 9 образует слой, соединяющий между собой первый слой 5 и второй слой 6, и зафиксированный в обоих этих слоях 5 и 6.Adhesive material 9 in the form of acrylic glue is applied between two layers 5 and 6 at the rate of 80 grams per square meter. A sufficient amount of adhesive material 9 penetrates into the first layer 5 and into the second layer 6. Consequently, the adhesive material 9 forms a layer connecting the first layer 5 and the second layer 6, and is fixed in both of these layers 5 and 6.

Связующее, используемое в изоляционном элементе 4, содержит первый компонент в виде одного или нескольких окисленных аммиаком лигнинов. На графике, представленном на фиг. 3, показаны абсолютные значения прочности на расслоение изоляционного элемента 4 согласно настоящему изобретению (кривая C2) в сравнении с прочностью на расслоение изоляционного элемента с одним из связующих предшествующего уровня техники, который не содержит формальдегида (кривая А2), и прочностью на расслоение изоляционного элемента, содержащего традиционно используемое связующее на основе феноло-мочевино-формальдегида (кривая Вг).The binder used in the insulating element 4 contains a first component in the form of one or more ammonia-oxidized lignins. In the graph shown in FIG. 3 shows the absolute values of the peel strength of the insulating element 4 according to the present invention (curve C2) in comparison with the peel strength of the insulating element with one of the prior art binders that does not contain formaldehyde (curve A 2 ) and the peel strength of the insulating element , containing the traditionally used binder based on phenol-urea-formaldehyde (curve Br).

Прочность на расслоение измеряется в соответствии с требованиями стандарта EN 1607:2013, причем первое начальное измерение выполняется на несостаренных образцах сразу же или спустя непродолжительное время после изготовления изоляционного элемента 4. Это начальное тестирование и соответствующий средний результат по репрезентативному количеству образцов отображаются в момент времени 0 на оси X графика. Указанное время 0 соответствует дню 0, т.е. началу испытания на ускоренное старение согласно описанию, представленному ниже.Delamination strength is measured in accordance with the requirements of EN 1607:2013, with a first initial measurement carried out on unaged samples immediately or shortly after production of the insulating element 4. This initial test and the corresponding average result from a representative number of samples are displayed at time 0 on the X axis of the graph. The specified time 0 corresponds to day 0, i.e. starting the accelerated aging test as described below.

Для определения сопротивления старению продуктов из минеральных волокон, подверженных воздействию влаги и тепла на протяжении срока службы конструкций, такие продукты из минеральных волокон, при изготовлении которых упор делается на их механические свойства, подвергаются ускоренному состариванию. Сопротивление старению определяется как способность продукта сохранять свои первоначальные механические свойства, и оно рассчитывается как прочность после старения в процентах от начальной прочности. Методика проведения испытаний соответствует так называемому методу Nordtest (NT Build 434: 1995.05), растянутому на 28 дней.To determine the aging resistance of mineral fiber products exposed to moisture and heat during the life of the structure, mineral fiber products that emphasize mechanical properties are subjected to accelerated aging. Aging resistance is defined as the ability of a product to retain its original mechanical properties and is calculated as the strength after aging as a percentage of the original strength. The test methodology corresponds to the so-called Nordtest method (NT Build 434: 1995.05), extended over 28 days.

Цель этого метода состоит в том, чтобы подвергать изоляционные материалы ускоренному состариванию за счет повышения температуры и нагрева. Он применим ко всем изоляционным материалам, изготовленным в виде изоляционных плит. Этот метод не носит прогнозирующего характера, т.е. он предназначен не для оценивания продолжительности срока службы, а служит лишь предварительным условием получения удовлетворительного результата того, что состаривание по этому методу не приведет к существенным изменениям свойств исследуемых материалов. Опыт использования этого метода Nordtest на протяжении более чем двух десятилетий доказал его способность предоставления надежных данных для обеспечения приемлемых механических характеристик, в частности, продуктов из минеральных волокон, используемых в качестве изоляционных элементов в кровельных системах.The purpose of this method is to subject insulating materials to accelerated aging through increased temperature and heat. It is applicable to all insulating materials manufactured in the form of insulating boards. This method is not predictive in nature, i.e. it is not intended to evaluate the service life, but serves only as a precondition for obtaining a satisfactory result that aging using this method will not lead to significant changes in the properties of the materials under study. Nordtest's experience with this method over more than two decades has proven its ability to provide reliable data to ensure acceptable mechanical performance, particularly for mineral fiber products used as insulation elements in roofing systems.

Согласно этому методу репрезентативное количество образцов для испытаний подвергается воздействию тепла и влаги на протяжении 7, 14 и 28 дней при температуре 70±2°С и относительной влажности 95±5% в камере с искусственным климатом. После этого образцы выдерживаются при температуре 23±2°С и относительной влажности 50±5% в течение по меньшей мере 24 часов, и после сушки готовятся к тестированию механических характеристики, таких как, например, прочность на расслоение, которая измеряется в соответствии с требованиями стандарта EN 1607:2013, или прочность при сжатии, которая измеряется в соответствии с требованиями стандарта EN 826:2013, что будет дополнительно описано ниже.In this method, a representative number of test specimens are exposed to heat and moisture for 7, 14 and 28 days at a temperature of 70 ± 2°C and a relative humidity of 95 ± 5% in a climate chamber. The samples are then maintained at a temperature of 23±2°C and a relative humidity of 50±5% for at least 24 hours and, after drying, are prepared for testing of mechanical properties such as, for example, delamination strength, which is measured in accordance with the requirements standard EN 1607:2013, or compressive strength, which is measured in accordance with the requirements of standard EN 826:2013, which will be further described below.

Затем рассчитывается относительное сопротивление старению в процентах от исходного абсолютного значения, измеренного в момент времени 0, и на его основании. Результаты документируются и демонстрируются по истечении 7, 14 и 28 дней ускоренного состаривания.The relative aging resistance is then calculated as a percentage of and based on the original absolute value measured at time 0. Results are documented and demonstrated after 7, 14 and 28 days of accelerated aging.

Как показано на фиг. 3-6, и как описано в примерах, приведенных в настоящем документе, изоляционный элемент 4 представляет собой кровельный продукт из проклеенных минеральных волокон, серийно производимый уполномоченными или аффилированными компаниями, который производится со связующими разных типов, указанными выше и протестированными на механические свойства. Описываемый продукт обеспечивает требуемую плотность около 145 кг/м3 и потерю массы при прокаливании (LOI) около 3,8 мас.%.As shown in FIG. 3-6, and as described in the examples provided herein, the insulation element 4 is a bonded mineral fiber roofing product commercially produced by authorized or affiliated companies, which is manufactured with the various types of binders specified above and tested for mechanical properties. The described product provides the required density of about 145 kg/m 3 and loss on ignition (LOI) of about 3.8 wt.%.

В следующей табл. I представлены значения прочности на расслоение [кПа] по EN 1607, показанные на фиг. 3.In the next table. I presents the delamination strength [kPa] values according to EN 1607 shown in Fig. 3.

ТаблицаITable I

0 дней 0 days 7 дней 7 days 14 дней 14 days 28 дней 28 days А2 A 2 38,6 38.6 28,4 28.4 27,9 27.9 26,9 26.9 В2 AT 2 32,1 32.1 23,7 23.7 21,1 21.1 15,3 15.3 с2 from 2 33,4 33.4 25,7 25.7 23,5 23.5 21,8 21.8

В табл. I показаны абсолютные значения прочности на расслоение изоляционного элемента 4 (С2) согласно настоящему изобретению в сравнении с изоляционным элементом А2, содержащим фенолоформальдегидное связующее, и с изоляционным элементом В2, содержащим связующее без формальдегида. Соответствующие кривые представлены на графике, который показан на фиг. 3.In table I shows the absolute values of the delamination strength of the insulating element 4 (C 2 ) according to the present invention in comparison with the insulating element A 2 containing a phenol-formaldehyde binder and with the insulating element B2 containing a binder without formaldehyde. The corresponding curves are presented in the graph shown in FIG. 3.

- 29 045325- 29 045325

В следующей табл. II представлены значения прочности на расслоение относительно прочности на расслоение по табл. I в процентах от исходной прочности, показанной на фиг. 4.In the next table. II presents the values of the delamination strength relative to the delamination strength according to table. I as a percentage of the original strength shown in Fig. 4.

Таблица IITable II

0 дней 0 days 7 дней 7 days 14 дней 14 days 28 дней 28 days Аз Az 100,0 100.0 73,6 73.6 72,1 72.1 68,7 68.7 Вз Vz 100,0 100.0 75,2 75.2 67,1 67.1 48,3 48.3 Сз NW 100,0 100.0 77,5 77.5 71,1 71.1 66,2 66.2

В табл. I показана относительная прочность на расслоение изоляционного элемента 4 (С3) согласно настоящему изобретению в сравнении с изоляционным элементом А3, содержащим фенолоформальдегидное связующее, и с изоляционным элементом В3, содержащим связующее без формальдегида. Соответствующие кривые представлены на графике, который показан на фиг. 4.In table I shows the relative peel strength of the insulating element 4 (C 3 ) according to the present invention in comparison with the insulating element A 3 containing a phenol-formaldehyde binder and with the insulating element B 3 containing a binder without formaldehyde. The corresponding curves are presented in the graph shown in FIG. 4.

В таблицах I и II можно видеть, что прочность на расслоение изоляционного элемента 4 согласно настоящему изобретению максимально приближена к прочности на расслоение изоляционного элемента, содержащего феноло-формальдегидное связующее. Кроме того, можно видеть, что потеря прочности на расслоение изоляционного элемента, содержащего связующее без формальдегида, повышена намного больше, чем у изоляционного элемента 4 согласно настоящему изобретению. Более того, прочность на расслоение изоляционного элемента 4 согласно настоящему изобретению максимально приближена к прочности на расслоение изоляционного элемента, содержащего феноло-формальдегидное связующее. На фиг. 3 и 4 можно видеть, что кривые С23 и А23 проходят по существу параллельно друг другу.From Tables I and II, it can be seen that the peel strength of the insulating element 4 according to the present invention is as close as possible to the peel strength of the insulating element containing phenol-formaldehyde binder. Moreover, it can be seen that the loss of delamination strength of the insulating member containing the formaldehyde-free binder is increased much more than that of the insulating member 4 according to the present invention. Moreover, the peel strength of the insulating element 4 according to the present invention is as close as possible to the peel strength of the insulating element containing phenol-formaldehyde binder. In fig. 3 and 4 it can be seen that the curves C 2 /C 3 and A 2 /A 3 run essentially parallel to each other.

В табл. II и на фиг. 4 показана относительная прочность на расслоение изоляционного элемента 4 согласно настоящему изобретению (кривая С3) в сравнении с прочностью на расслоение изоляционных элементов, содержащих феноло-формальдегидное связующее (кривая А3), или изоляционных элементов, содержащих связующее без формальдегида (кривая В3). Все сопоставляемые изоляционные элементы были подвергнуты воздействию процесса состаривания согласно описанию, представленному выше.In table II and in fig. 4 shows the relative peel strength of the insulating element 4 according to the present invention (curve C 3 ) in comparison with the peel strength of insulating elements containing a phenol-formaldehyde binder (curve A 3 ) or insulating elements containing a binder without formaldehyde (curve B3). All compared insulating elements were subjected to an aging process as described above.

Кроме того, как можно видеть на фиг. 4, значения расслоения изоляционного элемента 4 согласно настоящему изобретению примерно равны значениям расслоения изоляционного элемента А3, содержащего феноло-формальдегидное связующее.Moreover, as can be seen in FIG. 4, the delamination values of the insulating element 4 according to the present invention are approximately equal to the delamination values of the insulating element A 3 containing phenol-formaldehyde binder.

В следующей табл. III представлены значения абсолютной прочности при сжатии [кПа] по EN 826, показанные на фиг. 5.In the next table. III the absolute compressive strength [kPa] values according to EN 826 are shown in Fig. 5.

Таблица IIITable III

0 дней 0 days 7 дней 7 days 14 дней 14 days 28 дней 28 days а4 a 4 82,6 82.6 65,5 65.5 63,9 63.9 61,3 61.3 в4 at 4 66,3 66.3 55,1 55.1 51,4 51.4 43,9 43.9 с4 from 4 71,5 71.5 58,5 58.5 56,1 56.1 54,0 54.0

В табл. III показана абсолютная прочность при сжатии изоляционного элемента 4 (С4) согласно настоящему изобретению в сравнении с изоляционным элементом А4, содержащим фенолоформальдегидное связующее, и с изоляционным элементом В4, содержащим связующее без формальдегида. Соответствующие кривые представлены на графике, который показан на фиг. 5.In table III shows the absolute compressive strength of the insulating element 4 (C 4 ) according to the present invention in comparison with the insulating element A 4 containing a phenol-formaldehyde binder and with the insulating element B4 containing a binder without formaldehyde. The corresponding curves are presented in the graph shown in FIG. 5.

На фиг. 5 показана прочность при сжатии изоляционного элемента 4 согласно настоящему изобретению (кривая С4) в сравнении с прочностью при сжатии изоляционного элемента, содержащего минеральные волокна и связующее без формальдегида (кривая В4), и с прочностью при сжатии изоляционного элемента, содержащего минеральные волокна и феноло-формальдегидное связующее (кривая А4).In fig. 5 shows the compressive strength of the insulating element 4 according to the present invention (curve C 4 ) in comparison with the compressive strength of the insulating element containing mineral fibers and a formaldehyde-free binder (curve B 4 ), and with the compressive strength of the insulating element containing mineral fibers and phenol-formaldehyde binder (curve A4).

Прочность при сжатии измеряется в соответствии с требованиями стандарта EN 826, и можно видеть, что прочность при сжатии была измерена сразу после изготовления изоляционного элемента 4, а также спустя 4, 7, 14 и 28 дней после изготовления изоляционного элемента 4.The compressive strength is measured in accordance with the requirements of the EN 826 standard, and it can be seen that the compressive strength was measured immediately after the production of the insulating element 4, and also 4, 7, 14 and 28 days after the production of the insulating element 4.

Тогда как прочность при сжатии изоляционного элемента 4 согласно настоящему изобретению максимально приближена к прочности при сжатии изоляционного элемента А4, содержащего фенолоформальдегидное связующее, можно видеть, что потеря прочности при сжатии изоляционного элемента В4, содержащего связующее без формальдегида, повышена намного больше, чем у изоляционного элемента 4 согласно настоящему изобретению. Кроме того, прочность при сжатии изоляционного элемента 4 согласно настоящему изобретению максимально приближена к прочности при сжатии изоляционного элемента, содержащего феноло-формальдегидное связующее (кривая А4). Можно видеть, что кривые C2 и A2 проходят по существу параллельно друг другу.While the compressive strength of the insulating member 4 according to the present invention is as close as possible to that of the insulating member A 4 containing a phenol-formaldehyde binder, it can be seen that the loss of compressive strength of the insulating member B 4 containing a binder without formaldehyde is increased much more than that of insulating element 4 according to the present invention. In addition, the compressive strength of the insulating element 4 according to the present invention is as close as possible to the compressive strength of the insulating element containing phenol-formaldehyde binder (curve A 4 ). It can be seen that curves C2 and A2 run substantially parallel to each other.

В следующей табл. IV представлены значения прочности при сжатии относительно прочности при сжатии по табл. III в процентах от исходной прочности, показанной на фиг. 6.In the next table. IV presents the values of compressive strength relative to the compressive strength according to table. III as a percentage of the original strength shown in FIG. 6.

Таблица IVTable IV

0 дней 0 days 7 дней 7 days 14 дней 14 days 28 дней 28 days а5 a 5 100,0 100.0 80,5 80.5 78,5 78.5 75,2 75.2 в5 at 5 100,0 100.0 83,2 83.2 77,8 77.8 66,6 66.6 с5 from 5 100,0 100.0 82,5 82.5 79,0 79.0 76,1 76.1

В табл. IV показана относительная прочность при сжатии изоляционного элемента 4 (C5) согласно настоящему изобретению в сравнении с изоляционным элементом A5, содержащим феноло- 30 045325 формальдегидное связующее, и с изоляционным элементом B5, содержащим связующее без формальдегида. Соответствующие кривые представлены на графике, который показан на фиг. 6.In table IV shows the relative compressive strength of the insulating element 4 (C5) according to the present invention in comparison with the insulating element A 5 containing a phenol-formaldehyde binder and with the insulating element B 5 containing a binder without formaldehyde. The corresponding curves are presented in the graph shown in FIG. 6.

На фиг. 6 относительная прочность при сжатии изоляционного элемента 4 согласно настоящему изобретению (кривая C5) сравнивается с изоляционными элементами, содержащими фенолоформальдегидное связующее (кривая A5), или с изоляционными элементами, содержащими связующее без формальдегида (кривая B5). Все сопоставляемые изоляционные элементы были подвергнуты воздействию процесса состаривания, предусматривающего стадии, описанные выше.In fig. 6, the relative compressive strength of the insulating element 4 according to the present invention (curve C 5 ) is compared with insulating elements containing a phenol-formaldehyde binder (curve A 5 ) or with insulating elements containing a binder without formaldehyde (curve B 5 ). All compared insulating elements were subjected to an aging process involving the steps described above.

Кроме того, на фиг. 6 можно видеть, что значения прочности при сжатии изоляционного элемента 4 согласно настоящему изобретению примерно равны значениям прочности при сжатии изоляционного элемента, содержащего феноло-формальдегидное связующее.In addition, in FIG. 6, it can be seen that the compressive strength values of the insulating element 4 according to the present invention are approximately equal to the compressive strength values of the insulating element containing phenol-formaldehyde binder.

Claims (18)

1. Кровельная система для плоской крыши или плоской наклонной крыши здания с тепло- и/или звукоизоляцией, состоящая из опорной конструкции, настила крыши, необязательного пароизоляционного слоя, водонепроницаемой мембраны и по меньшей мере одного изоляционного элемента, представляющего собой продукт из минеральных проклеенных волокон, который выполнен из минеральных волокон, предпочтительно волокон каменной ваты, и отвержденной связующей композиции на водной основе, при этом связующая композиция на водной основе до отверждения содержит компонент (i) в виде одного или нескольких окисленных лигнинов, компонент (ii) в виде одного или нескольких перекрестносшивающих агентов и компонент (iii) в виде одного или нескольких пластификаторов; и при этом изоляционный элемент характеризуется объемной плотностью, находящейся в пределах 70-250 кг/м3.1. A roofing system for a flat roof or flat sloping roof of a building with thermal and/or sound insulation, consisting of a support structure, a roof deck, an optional vapor barrier layer, a waterproof membrane and at least one insulating element that is a bonded mineral fiber product, which is made of mineral fibers, preferably rock wool fibers, and a cured water-based binder composition, wherein the water-based binder composition, before curing, contains component (i) in the form of one or more oxidized lignins, component (ii) in the form of one or more cross-linking agents and component (iii) in the form of one or more plasticizers; and at the same time the insulating element is characterized by a bulk density in the range of 70-250 kg/m 3 . 2. Кровельная система по п.1, в которой изоляционный элемент характеризуется потерей массы при прокаливании (LOI) в пределах 2-8 мас.%, предпочтительно в пределах 2-5 мас.%.2. The roofing system according to claim 1, wherein the insulating element has a loss on ignition (LOI) of 2-8 wt%, preferably 2-5 wt%. 3. Кровельная система по любому из предшествующих пунктов, характеризующаяся наличием изоляционных элементов, обладающих прочностью при сжатии в пределах 50-130 кПа, измеряемой в соответствии с требованиями европейского стандарта EN 826:2013.3. Roofing system according to any of the previous paragraphs, characterized by the presence of insulating elements having a compressive strength in the range of 50-130 kPa, measured in accordance with the requirements of the European standard EN 826:2013. 4. Кровельная система по любому из предшествующих пунктов, характеризующаяся наличием изоляционных элементов, обладающих прочностью на расслоение в пределах 20-50 кПа, измеряемой в соответствии с требованиями европейского стандарта EN 1607:2013.4. Roofing system according to any of the previous paragraphs, characterized by the presence of insulating elements with a delamination strength in the range of 20-50 kPa, measured in accordance with the requirements of the European standard EN 1607:2013. 5. Кровельная система по любому из предшествующих пунктов, в которой компонент (i) представлен в виде одного или нескольких окисленных аммиаком лигнинов (AOL).5. The roofing system according to any of the preceding claims, wherein component (i) is in the form of one or more ammonia-oxidized lignins (AOL). 6. Кровельная система по любому из предшествующих пунктов, в которой компонент (ii) содержит один или более перекрестносшивающих агентов, выбранных из числа β-гидроксиалкиламидных перекрестносшивающих агентов и/или оксазолиновых перекрестносшивающих агентов.6. The roofing system according to any of the preceding claims, wherein component (ii) contains one or more cross-linking agents selected from β-hydroxyalkylamide cross-linking agents and/or oxazoline cross-linking agents. 7. Кровельная система по любому из предшествующих пунктов, в которой компонент (ii) содержит:7. The roofing system according to any of the preceding claims, wherein component (ii) contains: один или более перекрестносшивающих агентов, выбранных из группы, в которую входят полиэтиленимин, поливиниламин и жирные амины; и/или один или более перекрестносшивающих агентов в виде жирных амидов; и/или один или более перекрестносшивающих агентов, выбранных из группы, в которую входят диметоксиэтанол, гликольальдегид и глицин-щавелевая кислота; и/или один или более перекрестносшивающих агентов, выбранных из числа сложных полиэфирполиолов, таких как поликапролактон; и/или один или более перекрестносшивающих агентов, выбранных из группы, в которую входят крахмал, модифицированный крахмал и карбоксиметилцеллюлоза (CMC); и/или один или более перекрестносшивающих агентов в виде алифатических многофункциональных карбодиимидов; и/или один или более перекрестносшивающих агентов, выбранных из числа перекрестносшивающие агентов на основе меламина, таких как перекрестносшивающие агенты на основе гексаметоксиметилмеламина (НМММ).one or more cross-linking agents selected from the group consisting of polyethylenimine, polyvinylamine and fatty amines; and/or one or more cross-linking agents in the form of fatty amides; and/or one or more cross-linking agents selected from the group consisting of dimethoxyethanol, glycolaldehyde and glycine-oxalic acid; and/or one or more cross-linking agents selected from polyester polyols such as polycaprolactone; and/or one or more cross-linking agents selected from the group consisting of starch, modified starch and carboxymethylcellulose (CMC); and/or one or more cross-linking agents in the form of aliphatic multifunctional carbodiimides; and/or one or more cross-linking agents selected from melamine-based cross-linking agents, such as hexamethoxymethylmelamine (HMMM) cross-linking agents. 8. Кровельная система по любому из предшествующих пунктов, включающая в себя компонент (ii), содержание которого составляет 1-40 мас.%, например 4-20 мас.%, например 6-12 мас.%, в расчете на сухую массу компонента (i).8. The roofing system according to any one of the preceding claims, comprising component (ii), the content of which is 1-40 wt.%, for example 4-20 wt.%, for example 6-12 wt.%, based on the dry weight of the component (i). 9. Кровельная система по любому из предшествующих пунктов, в которой компонент (iii) содержит один или более пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят полиэтиленгликоли, полиэтиленгликолевые эфиры, полиэфиры, гидрогенизированные сахара, фталаты и/или кислоты, такие как адипиновая кислота, ванилиновая кислота, молочная кислота и/или феруловая кислота, акриловые полимеры, поливиниловый спирт, дисперсии полиуретана, этиленкарбонат, пропиленкарбонат, лактоны, лактамы, лактиды, акриловые полимеры со свободными карбоксильными группами и/или дисперсии полиуретана со свободными карбоксильными группами.9. The roofing system according to any of the preceding claims, wherein component (iii) contains one or more plasticizers selected from the group consisting of polyethylene glycols, polyethylene glycol ethers, polyesters, hydrogenated sugars, phthalates and/or acids such as adipic acid, vanillic acid, lactic acid and/or ferulic acid, acrylic polymers, polyvinyl alcohol, polyurethane dispersions, ethylene carbonate, propylene carbonate, lactones, lactams, lactides, acrylic polymers with free carboxyl groups and/or polyurethane dispersions with free carboxyl groups. 10. Кровельная система по любому из предшествующих пунктов, в которой компонент (iii) содержит:10. The roofing system according to any of the preceding claims, wherein component (iii) contains: - 31 045325 один или более пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят жирные спирты, такие как пентанол, стеариловый спирт; и/или один или более пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят алкоксилаты, такие как этоксилаты, такие как бутанол-этоксилаты, такие как бутокситригликоль; и/или один или более пластификаторов в виде пропиленгликолей; и/или один или более пластификаторов в виде гликолевых эфиров; и/или один или более пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят адипиаты, ацетаты, бензоаты, циклобензоаты, цитраты, стеараты, сорбаты, себацинаты, азелаинаты, бутираты и валерьянаты; и/или один или более пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят производные фенола, такие как алкил- или арилзамещённые фенолы; и/или один или более пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят силанолы и силоксаны; и/или один или более пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят сульфаты, такие как алкилсульфаты, сульфонаты, такие как алкиларилсульфонаты, такие как алкил; и/или сульфонаты, фосфаты, такие как триполифосфаты; и/или один или более пластификаторов в виде гидроксикислот; и/или один или более пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят мономерные амиды, такие как ацетамиды, бензамиды, амиды жирных кислот, такие как амиды талового масла; и/или один или более пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят соединения четвертичного аммония, такие как триметилглицин, дистеарил диметиламмония хлорид; и/или один или более пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят растительные масла, такие как касторовое масло, пальмовое масло, льняное масло, таловое масло и соевое масло; и/или один или более пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят гидрогенизированные масла и ацетилированные масла; и/или один или более пластификаторов, выбранных из числа метиловых эфиров кислот; и/или один или более пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят алкилполиглюкозиды, глюконамиды, аминоглюкосеамиды, сложные эфиры сахарозы и сложные эфиры сорбитана; и/или один или более пластификаторов, выбранных из группы, в которую входят полиэтиленгликоли и полиэтиленгликолевые эфиры.- 31 045325 one or more plasticizers selected from the group consisting of fatty alcohols such as pentanol, stearyl alcohol; and/or one or more plasticizers selected from the group consisting of alkoxylates, such as ethoxylates, such as butanol-ethoxylates, such as butoxytriglycol; and/or one or more plasticizers in the form of propylene glycols; and/or one or more glycol ether plasticizers; and/or one or more plasticizers selected from the group consisting of adipate, acetate, benzoate, cyclobenzoate, citrate, stearate, sorbate, sebacate, azelainate, butyrate and valerianate; and/or one or more plasticizers selected from the group consisting of phenol derivatives such as alkyl- or aryl-substituted phenols; and/or one or more plasticizers selected from the group consisting of silanols and siloxanes; and/or one or more plasticizers selected from the group consisting of sulfates such as alkyl sulfates, sulfonates such as alkylaryl sulfonates such as alkyl; and/or sulfonates, phosphates such as tripolyphosphates; and/or one or more hydroxy acid plasticizers; and/or one or more plasticizers selected from the group consisting of monomer amides such as acetamides, benzamides, fatty acid amides such as tall oil amides; and/or one or more plasticizers selected from the group consisting of quaternary ammonium compounds such as trimethylglycine, distearyl dimethylammonium chloride; and/or one or more plasticizers selected from the group consisting of vegetable oils such as castor oil, palm oil, linseed oil, tall oil and soybean oil; and/or one or more plasticizers selected from the group consisting of hydrogenated oils and acetylated oils; and/or one or more plasticizers selected from methyl acid esters; and/or one or more plasticizers selected from the group consisting of alkyl polyglucosides, gluconamides, aminoglucoseamides, sucrose esters and sorbitan esters; and/or one or more plasticizers selected from the group consisting of polyethylene glycols and polyethylene glycol ethers. 11. Кровельная система по любому из предшествующих пунктов, в которой содержание компонента (iii) лежит в пределах 0,5-50 мас.%, предпочтительно в пределах 2,5-25 мас.%, более предпочтительно в пределах 3-15 мас.%, в расчете на сухую массу компонента (i).11. The roofing system according to any of the preceding paragraphs, in which the content of component (iii) is in the range of 0.5-50 wt.%, preferably in the range of 2.5-25 wt.%, more preferably in the range of 3-15 wt. %, based on the dry weight of component (i). 12. Кровельная система по любому из предшествующих пунктов, содержащая дополнительный компонент (iv) в виде одного или нескольких связывающих агентов, таких как органофункциональные силаны в связующем.12. The roofing system according to any of the preceding claims, comprising additional component (iv) in the form of one or more coupling agents, such as organofunctional silanes in the binder. 13. Кровельная система по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащая компонент (v) в виде одного или нескольких компонентов, выбранных из группы, в которую входят аммиак, амины или любые их соли в связующем.13. The roofing system according to any of the preceding claims, further comprising component (v) in the form of one or more components selected from the group consisting of ammonia, amines or any of their salts in the binder. 14. Кровельная система по любому из предшествующих пунктов, включающая в себя дополнительный компонент в виде мочевины в связующем, содержание которого лежит, в частности, в пределах 5-40 мас.%, например в пределах 10-30 мас.%, например в пределах 15-25 мас.%, в расчете на сухую массу компонента (i).14. The roofing system according to any of the preceding claims, comprising an additional component in the form of urea in the binder, the content of which lies in particular in the range of 5-40 wt.%, for example in the range of 10-30 wt.%, for example in the range 15-25% by weight, based on the dry weight of component (i). 15. Кровельная система по любому из предшествующих пунктов, в которой связующее по существу содержит:15. The roofing system according to any of the preceding claims, wherein the binder essentially contains: компонент (i) в виде одного или нескольких окисленных лигнинов;component (i) in the form of one or more oxidized lignins; компонент (ii) в виде одного или нескольких перекрестносшивающих агентов;component (ii) in the form of one or more cross-linking agents; компонент (iii) в виде одного или нескольких пластификаторов;component (iii) in the form of one or more plasticizers; компонент (iv) в виде одного или нескольких связывающих агентов, таких как органофункциональные силаны;component (iv) in the form of one or more coupling agents such as organofunctional silanes; необязательно компонент в виде одного или нескольких соединений, выбранных из группы, в которую входят аммиак, амины или любые их соли;optionally a component in the form of one or more compounds selected from the group consisting of ammonia, amines or any salts thereof; необязательно компонент в виде мочевины;optionally a urea component; необязательно компонент в виде одного или нескольких реакционноспособных или химически неактивных кремнийорганических полимеров;optionally a component in the form of one or more reactive or chemically inactive silicone polymers; необязательно углеводородное масло;optionally hydrocarbon oil; необязательно один или более поверхностно-активных агентов; и воду.optionally one or more surfactants; and water. 16. Изоляционный элемент для кровельной системы по любому из предшествующих пп.1-15, выполненный из минеральных волокон, предпочтительно волокон каменной ваты, и связующей композиции на водной основе, причем связующая композиция на водной основе до отверждения содержит компонент (i) в виде одного или нескольких окисленных лигнинов, компонент (ii) в виде одного или не-16. An insulating element for a roofing system according to any one of the preceding claims 1 to 15, made of mineral fibers, preferably rock wool fibers, and a water-based binder composition, wherein the water-based binder composition, before curing, contains component (i) in the form of one or more oxidized lignins, component (ii) in the form of one or more - 32 045325 скольких перекрестносшивающих агентов и компонент (iii) в виде одного или нескольких пластификаторов; и при этом изоляционный элемент характеризуется объемной плотностью, лежащей в пределах 70250 кг/м3.- 32 045325 how many cross-linking agents and components (iii) in the form of one or more plasticizers; and at the same time the insulating element is characterized by a bulk density lying in the range of 70250 kg/m 3 . 17. Изоляционный элемент по п.16, дополнительно характеризующийся признаками по любому из предшествующих пп.2-15.17. The insulating element according to claim 16, additionally characterized by the features according to any of the previous claims 2-15. 18. Изоляционный элемент для кровельной системы для плоской крыши или плоской наклонной крыши здания по любому из предшествующих пп.1-15, включающий в себя первый слой, содержащий волокна каменной ваты и связующее, и второй слой, выполненный из стекловаты, причем второй слой прикреплен к основной поверхности первого слоя с помощью клейкого материала, причем первый слой состоит по меньшей мере из одного тонкого составного слоя, волокна которого ориентированы перпендикулярно основным поверхностям второго слоя, и при этом первый слой содержит отвержденное связующее; отличающийся тем, что клейкий материал располагается частично в области между волокнами ближе к основной поверхности первого слоя, обращенной в сторону второго слоя, и в области ближе к основной поверхности второго слоя, обращенной в сторону первого слоя, вследствие чего клейкий материал соединяет между собой первый слой и второй слой таким образом, что усилия, направленные перпендикулярно второму слою, могут быть компенсированы прочностью второго слоя на разрыв в сочетании с клейким материалом и/или прогибом волокон первого слоя, что вызывает ограниченную деформацию, составляющую <5% толщины изоляционного элемента.18. An insulating element for a roofing system for a flat roof or a flat sloping roof of a building according to any one of the preceding claims 1 to 15, including a first layer comprising rock wool fibers and a binder, and a second layer made of glass wool, the second layer being attached to the main surface of the first layer with an adhesive material, wherein the first layer consists of at least one thin composite layer, the fibers of which are oriented perpendicular to the main surfaces of the second layer, and wherein the first layer contains a cured binder; characterized in that the adhesive material is located partially in the area between the fibers closer to the main surface of the first layer, facing towards the second layer, and in the area closer to the main surface of the second layer, facing towards the first layer, as a result of which the adhesive material connects the first layer together and a second layer such that the forces directed perpendicular to the second layer can be compensated by the tensile strength of the second layer in combination with the adhesive material and/or deflection of the fibers of the first layer, which causes limited deformation of <5% of the thickness of the insulating element.
EA202292592 2020-04-03 ROOFING SYSTEM AND INSULATING ELEMENT FOR FLAT ROOF OR FLAT SLANTED ROOF EA045325B1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA045325B1 true EA045325B1 (en) 2023-11-15

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113015711B (en) Aqueous adhesive composition
US20230174731A1 (en) Aqueous binder composition
US20210371718A1 (en) An aqueous adhesive composition for lignocellulosic materials such as wood and a method of production
WO2021197624A1 (en) Solid state binder
EP4126781A1 (en) High temperature low emitting mineral wool product
EA045325B1 (en) ROOFING SYSTEM AND INSULATING ELEMENT FOR FLAT ROOF OR FLAT SLANTED ROOF
US20230141991A1 (en) Roofing system and insulation element for a flat roof or a flat inclined roof
EA045354B1 (en) FAÇADE SYSTEM AND INSULATING ELEMENT FOR FAÇADE SYSTEM
US20230175178A1 (en) Low chloride mineral wool product
RU2804295C2 (en) Water-based binder composition
US20230166479A1 (en) Insulation products
US20230142020A1 (en) Façade system and insulation element for a façade system
EA046095B1 (en) INSULATION PRODUCTS
RU2802891C2 (en) Aqueous adhesive composition for lignocellulose materials such as wood and method for its production
US20230169947A1 (en) Acoustic products
WO2021197633A1 (en) Roof system
WO2021197627A1 (en) Method of making man made vitreous fibre products
EA045994B1 (en) LOW CHLORIDE CONTENT MINER WOOL PRODUCT