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立面系统和用于立面系统的隔绝元件的制作方法

1.本发明涉及一种用于建筑物的立面系统，特别是一种包括隔热和/或隔音的外部隔热复合系统(etics)，所述系统由至少一个隔绝元件组成，所述隔绝元件是由矿物纤维，优选岩棉纤维和粘合剂制成的粘合矿物纤维产品，其中所述隔绝元件通过机械紧固元件和/或胶粘剂被固定到建筑物的外表面上，并用粉刷层覆盖。此外，本发明涉及用于这种立面系统的隔绝元件，所述隔绝元件由矿物纤维，优选岩棉纤维和粘合剂制成。

背景技术：

2.本领域中已知用作建筑物外墙的外隔热和/或隔音的上述类型的立面系统。基本上已知两种类型的系统，即，背后通风立面系统和带粉刷层的外部隔热复合系统(etics)，或者两者的组合。
3.例如，在ep 1731685a2中公开了一种背后通风隔热建筑立面，它包括建筑外墙和布置在建筑外墙上的聚合物泡沫材料的隔热层。该系统提供布置在所述隔热层外面的支撑结构和由所述支撑结构支撑的立面覆层。在所述立面覆层和隔热层之间形成背后通风间隙。
4.无论在是德国还是在其他国家，特别是在欧洲国家，结构工程和建筑产品关于它们的布置、架设、改造和维护的要求都由建筑法规来定义和监管。这些要求通常用于防止公共秩序和安全受到损害。这特别适用于安全方面，即耐久性(结构、机械性能)、防火和防止或限制火灾和烟雾的蔓延。这些保护原则构成了建筑法规对建筑材料和建筑构件性能的具体要求的基础。因而，存在例如对外墙覆层，也包括外部隔热复合系统(etics)和背后通风立面等的具体性能要求。
5.关于按照本发明的etics，参考i.a.带粉刷层的etics的欧洲技术认可指南(the guideline for european technical approval of etics with rendering)etag 004,2008-06，以及例如欧洲标准en 13162:2012+a1:2015“thermal insulation products for buildings-factory made mineral wool(mw)products”，这些指南和标准定义了相应要求。
6.几十年来，在etics中基本上使用了两种类型的隔绝产品：
[0007]-多孔材料，比如发泡聚苯乙烯(eps)；
[0008]-纤维材料，比如矿物棉(mw)，特别是岩棉。
[0009]
后一种矿物棉产品由于其优异的热和声学性能，以及其机械强度和优异的耐火性而众所周知。所述产品也被称作由矿物纤维和粘合剂制成的粘合矿物纤维产品。此外，在2011年4月14日授予受让人的关联公司的德国国家技术认可z-33.40-92中定义了对分别为用于etics的矿物棉隔绝材料的矿物纤维产品的具体要求。
[0010]
根据wo 2010/046074 a1，立面隔绝系统是众所周知的，所述立面隔绝系统包括外部隔热复合系统(etics)和建筑外墙，其中etics被固定在建筑外墙上。etics包括至少由包含矿物棉的板状隔绝元件制成的隔绝子系统。所述隔绝元件通过使用机械紧固件被固定到
建筑外墙上。此外，已知的etics具有外层，例如包含砂浆或板材的粉刷层系统。所述隔绝元件另外可以通过胶粘剂，例如砂浆或灰泥来固定。
[0011]
etics通常可以包括多个隔绝元件，所述隔绝元件为具有两个主要表面的块状或板状，所述两个主要表面与矩形侧面相连，并且所述主要表面适合于应用板紧固件、锚定件、型材等，或者胶粘剂和机械紧固的组合。
[0012]
为了保护etics的隔绝元件并提供吸引人的外观，隔绝元件设置有粉刷层，粉刷层由一层或多层组成，例如灰泥的打底层和面层或终饰层。通常打底层还包含增强物。最终表面由面层、瓷砖等提供。
[0013]
除发泡聚苯乙烯硬质泡沫的隔绝元件之外，矿物纤维或矿物棉产品，比如岩棉、玻璃棉或矿渣棉也用作生产etics用隔绝元件。由矿物纤维产品制成的隔绝元件包含粘合剂以粘合纤维。矿物棉隔绝元件的强度特性取决于矿物纤维的密度、粘合剂含量和取向。商业上已知的etics用隔绝元件具有800mm的长度和625mm的宽度；其他尺寸也是已知的。
[0014]
由矿物纤维制成的隔绝元件的机械强度，尤其是抗压强度可以通过生产过程中矿物纤维垫的长度和高度压缩来增加。然而，对于通过这种工艺生产的隔绝元件，垂直于主要表面的抗拉或分层强度(以下称为分层强度)有限，因为在近表面区域中的矿物纤维在很大程度上保持平行于主要表面；这种类型的隔绝元件可以被称作“层状板”，抗拉强度在约5～35kpa的范围内，比如5～20kpa，参见en 1607:2013。
[0015]
改变矿物纤维隔绝元件机械性能的另一种方式是沿生产线方向切割若干条矿物棉，形成矿物棉薄片。进一步相对于生产线横向切割所述薄片，并将由此获得的松散薄片分别旋转90度。松散的薄片可以用作尺寸较小的单独板，或者可以通过将薄片胶合在一起而重新组装，以形成纤维取向主要垂直于其主要表面的板(所谓的薄片板)。这些板具有垂直于主要表面的高抗压强度和高分层强度。它们被应用于建筑物的外表面，使得纤维取向主要垂直于建筑物表面的平面。取决于建筑物的状况和/或它的高度，这种类型的产品可以只用胶粘剂固定在建筑物上，而不需要附加的机械紧固元件。
[0016]
除了在etics中使用的这两种基本类型的隔绝元件之外，还存在所谓的“双密度矿物棉板”，其表面层为10～20mm的密度大于150kg/m3的致密矿物棉层。通常提供高密度表面层以改善用于etics的隔绝元件的机械性能。
[0017]
机械紧固件用于为etics的应用确保甚至更高程度的安全性；这在隔绝高层建筑物特别重要，因为在高层建筑物的上部普遍存在较高的风力载荷，而由于etics自身质量的增加，在高层建筑物的下部普遍存在较高的重量载荷。
[0018]
当普遍存在较高的载荷时，紧固件通常由聚酰胺和纤维增强聚酰胺制成。
[0019]
由矿物纤维制成的隔绝元件除矿物纤维之外还包含粘合剂，粘合剂的用量会影响隔绝元件的机械特性。然而，使用的粘合剂的用量受到限制，因为隔绝元件必须满足耐火性的要求，而下面所使用和描述的大多数粘合剂基于有机组分，因而耐火性不高。此外，使用的粘合剂昂贵，并且具有如下所述的几个缺点。
[0020]
矿物纤维或矿物棉产品通常包括人造玻璃质纤维(mmvf)。人造玻璃质纤维(mmvf)可以具有任何合适的氧化物组成。所述纤维可以是玻璃纤维、陶瓷纤维、玄武岩纤维、矿渣纤维或岩石或石质纤维。纤维优选为通常称为岩石、石质或矿渣纤维的类型，最优选为石质纤维，它们由固化的热固性聚合物粘合剂材料粘合在一起。在某些情况下，矿物纤维的基体
可另外包含添加剂，比如气凝胶颗粒，进一步改善最终矿物纤维或矿物棉产品的热性能。
[0021]
首选的粘合剂是可以经济地生产，并且可以在用作粘合剂之前利用尿素改性(extended)的酚醛树脂。然而，旨在降低或消除甲醛释放的现有法规和拟议法规导致了无甲醛粘合剂的发展，比如基于多羧基聚合物和多元醇或多胺的粘合剂组合物。
[0022]
另一组非苯酚-甲醛粘合剂是脂肪族和/或芳香酸酐与链烷醇胺的加成/消除反应产物。这些粘合剂组合物是水溶性的，并且在固化速度和固化密度方面表现出优异的粘合性能。
[0023]
由于在这些粘合剂的生产中所使用的一些原材料是相当昂贵的化学品，因此一直需要提供经济地生产的无甲醛粘合剂。
[0024]
与以前已知的用于矿物纤维的水性粘合剂组合物有关的另一个影响是至少大部分用于生产这些粘合剂的原材料来自化石燃料。持续的趋势是消费者更喜欢完全或至少部分由可再生材料生产的产品，于是需要提供至少部分由可再生材料生产的矿物棉用粘合剂。
[0025]
与以前已知的用于矿物纤维的水性粘合剂组合物有关的另一个影响是它们涉及腐蚀性和/或有害的组分。这需要对生产矿物棉产品所涉及的机器采取保护措施以防止腐蚀，还需要对操作该机器的人员采取安全措施。这导致成本增加和健康问题，于是需要提供使用腐蚀性和/或有害材料的含量降低的粘合剂组合物的矿物纤维产品。
[0026]
同时，已经提供了许多用于矿物纤维产品的粘合剂，这些粘合剂在很大程度上基于可再生的原材料。在许多情况下，这些在很大程度上基于可再生资源的粘合剂也是无甲醛的。
[0027]
然而，这些粘合剂中的许多粘合剂仍然比较昂贵，因为它们基于比较昂贵的基础材料。
[0028]
而且，到目前为止，它们不能随着时间的推移为最终的矿物纤维产品提供足够的强度性能。
[0029]
建筑物的立面系统，比如etics的建造寿命为20年以上，因此需要耐用的材料。由于此类立面上的载荷并不仅仅通过机械紧固隔热材料转移到结构上，粘合的矿物纤维产品需要能够承受大多数的负载情况，特别是风吸力和压力载荷以及随着时间的推移可能经历的全天候条件。因而，用于外部隔热复合系统的隔绝的矿物纤维产品需要一定的坚固性，这与密度有关，并且这就是此类产品的密度通常例如从70kg/m3一直到约150kg/m3的原因，以便随着时间的推移也提供一定的强度性能。
[0030]
就强度随着时间的推移(即由于老化所引起)的损失而论，已知使用上述酚醛树脂或尿素改性酚醛树脂的粘合矿物纤维产品的隔绝元件是优异的，因此已经使用了几十年。对于堆积密度小于约60kg/m3的轻质产品，安装在例如随后将被覆盖且不需要产品承受任何载荷或提供任何特定机械阻力的空腔或空间中的产品，已证明现有技术的无甲醛或不添加甲醛粘合剂(naf)的使用是可行的。然而，在这样的隔绝元件必须承受载荷和机械应力的情况下，这些无甲醛粘合剂被认为是至关重要的，因为它们相对容易老化，从而随着时间的推移失去其坚固性。

技术实现要素：

[0031]
于是，本发明的一个目的是提供一种具有矿物纤维元件的立面系统，所述矿物纤维元件适用于这种立面，并且避免将昂贵和/或有害的材料用于粘合剂和/或避免使用昂贵和/或有害的粘合剂本身。
[0032]
本发明的另一个目的是提供适用于立面系统，特别是etics的矿物纤维元件，而不将昂贵和/或有害材料用于粘合剂和/或不使用昂贵和/或有害的粘合剂本身。
[0033]
按照本发明，该立面系统包括具有粘合剂的矿物纤维隔绝元件，所述粘合剂包含一种或多种氧化木质素形式的组分(i)，一种或多种交联剂形式的组分(ii)，一种或多种增塑剂形式的组分(iii)，并且其中所述隔绝元件具有70kg/m3至150kg/m3的堆积密度。
[0034]
此外，按照本发明，用于立面系统的隔绝元件由矿物纤维，优选岩棉纤维，和粘合剂制成，其中所述粘合剂包含一种或多种氧化木质素形式的组分(i)，一种或多种交联剂形式的组分(ii)，一种或多种增塑剂形式的组分(iii)，并且其中所述隔绝元件具有70kg/m3至150kg/m3的堆积密度。
[0035]
已经发现，可以获得由矿物纤维和如上所述的粘合剂制成的隔绝元件，该隔绝元件提供为在立面中使用以及用于立面的etics中使用所需的机械稳定性，其中该隔绝元件一方面不含有害粘合剂，并且无甲醛，并且其中所述粘合剂具有高的抗老化性，从而在立面系统的使用寿命期间强度损失低。此外，与现有技术中使用的无甲醛粘合剂，例如现有的naf粘合剂相比，可以减少粘合剂的用量。
[0036]
在一个实施例中，隔绝元件可以具有针对立面系统所述的任何优选特征。
[0037]
优选地，隔绝元件具有在2～8wt.-％的范围内，优选2～5wt.-％的烧失量(loi)。粘合剂含量被当作loi，并按照欧洲标准en 13820:2003来确定。粘合剂包括油和其他粘合剂添加剂。
[0038]
根据优选实施例，所述立面系统设置有具有按照欧洲标准en 826:2013测量的5～90kpa的抗压强度的隔绝元件。
[0039]
根据另一个实施例，所述立面系统设置有具有按照欧洲标准en 1607:2013测量的5～100kpa的分层强度的隔绝元件。
[0040]
这种粘合矿物纤维产品的隔绝元件因其优异的耐火性而众所周知，并且如果没有进行其他处理或覆盖以涂层或饰面，则通常按照欧洲标准en 13501-1:2018分类为euroclass a1。
[0041]
在优选实施例中，用于在按照本发明的立面系统中使用的按照本发明的隔离元件的粘合剂是无甲醛的。
[0042]
定义了术语“无甲醛”，以表征由矿物纤维和粘合剂制成的甲醛释放低于5μg/m2/h，优选低于3μg/m2/h的隔绝元件。优选地，该测试是按照用于测试醛类释放量的iso 16000进行的。
[0043]
组分(i)
[0044]
作为组分(i)，所述粘合剂包含一种或多种氧化木质素。
[0045]
木质素、纤维素和半纤维素是植物细胞壁中的三种主要有机化合物。木质素可以被认为是将纤维素纤维保持在一起的胶水。木质素同时含有亲水性基团和疏水性基团。它是世界上第二丰富的天然聚合物，仅次于纤维素，据估计占生物质中所含碳总量的20～
30％，全球碳总量超过10亿吨。
[0046]
图11示出了来自可能的木质素结构的片段。
[0047]
存在至少四类可在市场上获得的工业木质素。如图13中所示，这四组是木质素磺酸盐木质素、硫酸盐木质素、有机溶剂木质素和碱木质素。可能的第五组木质素，即，生物精炼木质素稍微不同，因为它不是用提取工艺描述的，而是用工艺来源，例如生物精炼描述的，因此它可以与提到的任何其他组相似或不同。每个组彼此不同，并且分别适合于不同的应用。木质素是一种复杂的非均质材料，取决于来源，由多达三种不同的苯基丙烷单体构成。软木木质素主要以松柏醇为单位构成，参见图12，结果，它们比具有更高丁香醇含量的硬木木质素更均质，参见图12。木质素的外观和稠度变化很大，高度取决于工艺。
[0048]
这些工业木质素的性能概要示于图14中。
[0049]
来自亚硫酸盐制浆工艺的木质素磺酸盐仍然是最大的商业上可用木质素来源，产能为140万吨。但是将这些放在一边，硫酸盐工艺是目前最常用的制浆工艺，并且逐渐取代亚硫酸盐工艺。估计通过硫酸盐纸浆生产，全年每年产生7800万吨的木质素，但是其中的大多数为了蒸汽和能量而被燃烧。目前的牛皮纸回收能力估计为160,000吨，但消息来源表明目前的回收量仅约为75,000吨。硫酸盐木质素是从黑液中提取的，黑液是硫酸盐工艺或牛皮纸浆工艺的废液。目前，使用三种公知的工艺来生产硫酸盐木质素：lignoboost、lignoforce和slrp。这三种工艺的相似之处在于它们都涉及添加co2以将ph降至9～10，然后进行酸化以将ph进一步降至约2。最后的步骤涉及洗涤、浸出和过滤的某种组合，以除去灰分和其他污染物。这三种工艺在全球处于不同的商业化阶段。
[0050]
硫酸盐工艺引入硫醇基、二苯乙烯，同时保留一些碳水化合物。由于利用硫酸从母液中沉淀木质素，因此硫酸钠也作为杂质存在，但是有可能能够通过改变分离木质素的方式来避免。硫酸盐工艺产生大量的酚羟基，当这些基团被离子化时(高于ph～10)，该木质素可溶于水。
[0051]
商业硫酸盐木质素的纯度通常高于木质素磺酸盐。分子量为1000～3000g/mol。
[0052]
碱木质素来源于氢氧化钠制浆工艺，氢氧化钠制浆工艺主要用于麦秸、甘蔗渣和亚麻。在溶解度和tg方面，碱木质素性质与硫酸盐木质素相似。该工艺不使用硫并且不存在共价键合的硫。灰分水平很低。碱木质素在中性和酸性介质中溶解度低，但是在ph 12以上时完全可溶。
[0053]
木质素磺酸盐工艺引入大量的磺酸盐基团，使木质素既可溶于水又可溶于酸性水溶液。木质素磺酸盐具有作为磺酸盐形式的高达8％的硫，而硫酸盐木质素具有1～2％的硫，大部分键合到木质素。木质素磺酸盐的分子量为15.000-50.000g/mol。与其他类型的木质素相比，该木质素含有更多的残余碳水化合物，并且具有更高的平均分子量。木质素的典型疏水核心与大量离子化的磺酸盐基团一起使得该木质素作为表面活性剂很有吸引力，并且它通常在分散水泥等中得到应用。
[0054]
正在变得可用的另一类木质素是由生物精炼工艺产生的木质素，在生物精炼工艺中，通过化学或生化工艺将碳水化合物与木质素分离，以产生富含碳水化合物的馏分。这种剩余的木质素被称为生物精炼木质素。生物精炼致力于生产能源，并生产从化石燃料和石化产品获得的产品的替代品以及木质素。源自该工艺的木质素通常被视为低价值产品，甚至是废产物，主要用于热燃烧或用作低级饲料或以其他方式处置。
[0055]
有机溶剂木质素的可用性仍然在中试规模上考虑。该工艺涉及通过使用水以及各种有机溶剂(通常是乙醇)和一些有机酸来提取木质素。该工艺的优点是获得的木质素的纯度更高，但是与其他工业木质素相比成本高得多，并且可溶解于有机溶剂，但是不溶于水。
[0056]
以前使用木质素作为用于矿物纤维的粘合剂组合物的基本化合物的尝试已失败，因为已证明很难到会实现固化矿物棉产品的所需机械性能，同时避免有害和/或腐蚀性组分的合适交联剂。目前木质素被用于取代石油衍生的化学品，比如粘合剂应用中的酚醛树脂当中或沥青当中的苯酚。它还用作水泥和混凝土添加剂，以及在一些方面用作分散剂。
[0057]
聚合物的交联通常应提供改善的性能，比如机械性能、化学性能和耐热性等。木质素特别富含可反应从而导致木质素交联结构的酚羟基和脂肪族羟基。不同的木质素还具有可能被使用的其他可用官能团。这些其他基团的存在很大程度上取决于依赖于来源的分离木质素与纤维素和半纤维素的方式(硫酸盐木质素中的硫醇，木质素磺酸盐中的磺酸盐等)。
[0058]
已经发现通过使用氧化木质素，可以制备用于矿物纤维的粘合剂组合物，它使生产的矿物纤维产品具有优良的性能。
[0059]
在一个实施例中，组分(i)为一种或多种氧化的硫酸盐木质素的形式。
[0060]
在一个实施例中，组分(i)为一种或多种氧化的碱木质素的形式。
[0061]
在一个实施例中，一种或多种氧化木质素形式的组分(i)为一种或多种氨氧化木质素的形式。对本发明来说，术语“氨氧化木质素”应被理解为在存在氨的情况下，已被氧化剂氧化的木质素。术语“氨氧化木质素”缩写为aol。
[0062]
在替代实施例中，氨部分或全部被碱金属氢氧化物，特别是氢氧化钠和/或氢氧化钾取代。
[0063]
用于制备氧化木质素的典型氧化剂是过氧化氢。
[0064]
在一个实施例中，氨氧化木质素包括从氨、胺、氢氧化物或它们的任何盐类中选择的一种或多种化合物。
[0065]
在一个实施例中，以一种或多种氧化木质素形式的组分的干重为基准，一种或多种氧化木质素形式的组分(i)具有0.05～10mmol/g，比如0.1～5mmol/g，比如0.20～1.5mmol/g，比如0.40～1.2mmol/g，比如0.45～1.0mmol/g的羧酸基含量。
[0066]
在一个实施例中，一种或多种氧化木质素形式的组分(i)具有一种或多种氧化木质素形式的组分(i)的每个大分子多于1.5个基团，比如多于2个基团，比如多于2.5个基团的平均羧酸基含量。
[0067]
认为氧化木质素的羧酸基含量在按照本发明的用于矿物纤维元件的水性粘合剂组合物的令人惊讶的优势中起着重要作用。特别是，认为氧化木质素的羧酸基改善了交联性能，于是使固化的矿物纤维产品具有更好的机械性能。
[0068]
组分(ii)
[0069]
粘合剂的组分(ii)为一种或多种交联剂的形式。
[0070]
在一个实施例中，组分(ii)包括从β-羟烷基酰胺交联剂和/或噁唑啉交联剂中选择的一种或多种交联剂。
[0071]
β-羟烷基酰胺交联剂是酸性官能大分子的固化剂。它提供一种坚硬、耐用、耐腐蚀和耐溶剂的交联聚合物网络。认为β-羟烷基酰胺交联剂通过酯化反应固化，以形成多个酯
键。β-羟烷基酰胺交联剂的羟基官能度应当平均至少为2，优选大于2，更优选为2～4，以便获得最佳的固化响应。
[0072]
含噁唑啉基团的交联剂是在每个分子中含有一个或多个噁唑啉基团的聚合物，通常，通过聚合噁唑啉衍生物可以容易地获得含有噁唑啉的交联剂。专利us 6,818,699b2提供了这种工艺的公开内容。
[0073]
在一个实施例中，组分(ii)是基于脂肪酸甘油三酯的环氧化油。
[0074]
值得注意的是，基于脂肪酸甘油三酯的环氧化油不被认为是有害的，于是在按照本发明的粘合剂组合物中使用这些化合物不会使这些组合物处理起来不安全。
[0075]
在一个实施例中，组分(ii)是具有三个以上的环氧基的分子。
[0076]
在一个实施例中，组分(ii)是一种或多种柔性低聚物或聚合物，比如低tg的基于丙烯酸的聚合物，比如低tg的基于乙烯基的聚合物，比如低tg聚醚，它含有反应性官能团，比如碳二亚胺基、比如酸酐基、比如噁唑啉基、比如氨基、比如环氧基。
[0077]
在一个实施方案中，组分(ii)选自参与固化反应的交联剂，比如羟烷基酰胺、链烷醇胺、链烷醇胺和多羧酸的反应产物。链烷醇胺和多羧酸的反应产物可在us 6,706,853b1中到。
[0078]
不希望受任何特定理论的约束，认为与本发明一起使用的水性粘合剂组合物的非常有利的性能归因于用作组分(i)的氧化木质素与上述交联剂的相互作用。认为氧化木质素中羧酸基的存在能够使氧化木质素非常有效地交联。
[0079]
在一个实施例中，组分(ii)是从多官能有机胺，比如链烷醇胺、二胺(比如六甲基二胺)、三胺中选择的一种或多种交联剂。
[0080]
在一个实施例中，组分(ii)是从聚乙烯亚胺、聚乙烯胺、脂肪胺中选择的一种或多种交联剂。
[0081]
在一个实施例中，组分(ii)是一种或多种脂肪酰胺。
[0082]
在一个实施例中，组分(ii)是从二甲氧基乙醛、乙醇醛、乙醛酸中选择的一种或多种交联剂。
[0083]
在一个实施例中，组分(ii)是从聚酯多元醇中选择的一种或多种交联剂，比如聚己内酯。
[0084]
在一个实施例中，组分(ii)是从淀粉、改性淀粉、cmc中选择的一种或多种交联剂。
[0085]
在一个实施例中，组分(ii)是脂肪族多官能碳化二亚胺形式的一种或多种交联剂。
[0086]
在一个实施例中，组分(ii)是从基于三聚氰胺的交联剂中选择的一种或多种交联剂，比如基于六(甲基甲氧基)三聚氰胺(hmmm)的交联剂。
[0087]
这样的化合物的例子是picassian xl 701、702、725(stahl polymers)，比如xl-29se(angus chemical company),比如cx300(dsm)，比如carbodilite v-02-l2(nisshinbo chemical inc.)。
[0088]
组分(ii)也可以是上述化合物的任何混合物。
[0089]
在一个实施例中，和本发明一起使用的粘合剂组合物包括基于第一组分的干重，量为1～40wt.-％，比如4～20wt.-％，比如6～12wt.-％的组分(ii)。
[0090]
组分(iii)
[0091]
组分(iii)为一种或多种增塑剂的形式。
[0092]
在一个实施例中，组分(iii)为一种或多种增塑剂的形式，选自多元醇，比如碳水化合物，氢化糖，比如山梨醇，赤藓糖醇，丙三醇，单乙二醇，聚乙二醇，聚乙二醇醚，聚醚，邻苯二甲酸酯和/或酸，比如己二酸，香草酸，乳酸和/或阿魏酸，丙烯酸类聚合物，聚乙烯醇，聚氨酯分散体，碳酸亚乙酯，碳酸丙烯酯，内酯，内酰胺，丙交酯，具有游离羧基的基于丙烯酸的聚合物和/或具有游离羧基的聚氨酯分散体，聚酰胺，酰胺，比如脲/尿素，或者它们的任意混合物。
[0093]
在一个实施例中，组分(iii)为一种或多种增塑剂的形式，选自碳酸酯，比如碳酸亚乙酯，碳酸丙烯酯，内酯，内酰胺，丙交酯，具有类似于木质素的结构的化合物，比如香兰素，乙酰丁香酮，用作聚结剂的溶剂，比如醇醚，聚乙烯醇。
[0094]
在一个实施例中，组分(iii)为一种或多种非反应性增塑剂的形式，选自聚乙二醇，聚乙二醇醚，聚醚，氢化糖，邻苯二甲酸酯和/或其他酯，用作聚结剂的溶剂，比如醇醚，丙烯酸类聚合物，聚乙烯醇。
[0095]
在一个实施例中，组分(iii)为一种或多种反应性增塑剂，选自碳酸盐酯，比如碳酸亚乙酯，碳酸丙烯酯，内酯，内酰胺，丙交酯，二羧酸或三羧酸，比如己二酸，或乳酸，和/或香草酸和/或阿魏酸，聚氨酯分散体，具有游离羧基的基于丙烯酸的聚合物，具有类似于木质素的结构的化合物，比如香草醛，乙酰丁香酮。
[0096]
在一个实施例中，组分(iii)为一种或多种增塑剂的形式，选自脂肪醇，单羟基醇，比如戊醇，硬脂醇。
[0097]
在一个实施例中，组分(iii)包括从聚乙二醇，聚乙二醇醚中选择的一种或多种增塑剂。
[0098]
本发明的另一个特别令人惊讶的方面是使用沸点高于100℃，特别是140～250℃的增塑剂极大地改善了按照本发明的矿物纤维产品的机械性能，尽管考虑到它们的沸点，这些增塑剂很可能会在与矿物纤维接触的水性粘合剂的固化期间至少部分蒸发。
[0099]
在一个实施例中，组分(iii)包含一种或多种沸点高于100℃，比如110～280℃，更优选120～260℃，更优选140～250℃的增塑剂。
[0100]
认为这些增塑剂在按照本发明的水性粘合剂组合物中的有效性与提高氧化木质素在固化过程中的流动性的效果关联。认为木质素或氧化木质素在固化过程中的流动性的提高促进了有效的交联。
[0101]
在一个实施例中，组分(iii)包含一种或多种平均分子量为150～50000g/mol，特别是150～4000g/mol，更特别是150～1000g/mol，优选150～500g/mol，更优选200～400g/mol的聚乙二醇。
[0102]
在一个实施例中，组分(iii)包含一种或多种平均分子量为4000～25000g/mol，特别是4000～15000g/mol，更特别是8000～12000g/mol的聚乙二醇。
[0103]
在一个实施例中，组分(iii)能够在固化过程中与组分(i)和/或组分(ii)形成共价键。这样的组分不会蒸发并保留为组合物的一部分，但是将被有效地改变以不在固化产物中引入不希望的副作用，例如吸水性。这种组分的非限制性例子是己内酯和具有游离羧基的和基于丙烯酸的聚合物。
[0104]
在一个实施例中，组分(iii)选自脂肪醇，单羟基醇，比如戊醇，硬脂醇。
[0105]
在一个实施方案中，组分(iii)选自一种或多种增塑剂，所述增塑剂选自烷氧基化物，比如乙氧基化物，比如丁醇乙氧基化物，比如丁氧基三甘醇。
[0106]
在一个实施例中，组分(iii)选自一种或多种丙二醇。
[0107]
在一个实施例中，组分(iii)选自一种或多种乙二醇酯。
[0108]
在一个实施例中，组分(iii)选自一种或多种增塑剂，所述增塑剂选自己二酸酯，乙酸酯，苯甲酸酯，环苯甲酸酯，柠檬酸酯，硬脂酸酯，山梨酸酯，癸二酸酯，壬二酸酯，丁酸酯，戊酸酯。
[0109]
在一个实施例中，组分(iii)选自一种或多种增塑剂，所述增塑剂选自苯酚衍生物，比如烷基或芳基取代的苯酚。
[0110]
在一个实施例中，组分(iii)选自一种或多种增塑剂，所述增塑剂选自硅烷醇，硅氧烷。
[0111]
在一个实施例中，组分(iii)选自一种或多种增塑剂，所述增塑剂选自硫酸盐，比如烷基硫酸盐，磺酸盐，比如烷基芳基磺酸盐，比如烷基磺酸盐，磷酸盐，比如三聚磷酸盐；比如磷酸三丁酯。
[0112]
在一个实施例中，组分(iii)选自一种或多种羟基酸。
[0113]
在一个实施例中，组分(iii)选自一种或多种增塑剂，所述增塑剂选自单体酰胺，比如乙酰胺，苯甲酰胺，脂肪酸酰胺，比如妥尔油酰胺。
[0114]
在一个实施例中，组分(iii)选自一种或多种增塑剂，所述增塑剂选自季铵化合物，比如三甲基甘氨酸，二硬脂基二甲基氯化铵。
[0115]
在一个实施例中，组分(iii)选自一种或多种增塑剂，所述增塑剂选自植物油，比如蓖麻油，棕榈油，亚麻籽油，妥尔油，大豆油。
[0116]
在一个实施例中，组分(iii)选自一种或多种增塑剂，所述增塑剂选自氢化油，乙酰化油。
[0117]
在一个实施例中，组分(iii)选自一种或多种脂肪酸甲酯。
[0118]
在一个实施例中，组分(iii)选自一种或多种增塑剂，所述增塑剂选自烷基多糖苷，葡糖酰胺，氨基葡糖酰胺，蔗糖酯，脱水山梨糖醇酯。
[0119]
令人惊讶地发现，在按照本发明的水性粘合剂组合物中包含增塑剂极大改善了按照本发明的矿物纤维产品的机械性能。
[0120]
术语增塑剂是指为了使材料更软、更柔韧(通过降低玻璃化转变温度tg)和更容易加工而添加到材料中的物质。
[0121]
组分(iii)也可以是上述化合物的任何混合物。
[0122]
在一个实施例中，基于组分(i)的干重，组分(iii)的存在量为0.5～50wt.-％，优选2.5～25wt.-％，更优选3～15wt.-％。
[0123]
在与本发明一起使用的粘合剂的另一个实施例中，包含组分(i)和替代的组分(iia)的水性粘合剂组合物如下所述。
[0124]
在一个实施例中，用于矿物纤维的水性粘合剂组合物包含：
[0125]-一种或多种氧化木质素形式的组分(i)；
[0126]-一种或多种改性剂形式的组分(iia)。
[0127]
优异的粘合剂性能也可以通过双组分体系来实现，所述双组分体系包含一种或多
种氧化木质素形式的组分(i)和一种或多种改性剂形式的组分(iia)，以及可选的上面和以下提及的任何其他组分。
[0128]
在实施例中，组分(iia)为一种或多种化合物形式的改性剂，所述化合物选自基于脂肪酸甘油三酯的环氧化油。
[0129]
在一个实施例中，组分(iia)为一种或多种化合物形式的改性剂，所述化合物选自具有三个以上环氧基的分子。
[0130]
在一个实施例中，组分(iia)是一种或多种柔性低聚物或聚合物形式的改性剂，例如低tg的基于丙烯酸的聚合物，比如低tg的基于乙烯基的聚合物，比如低tg聚醚，它含有反应性官能团，比如碳二亚胺基，比如酸酐基，比如噁唑啉基，比如氨基，比如环氧基。
[0131]
在一个实施例中，组分(iia)是一种或多种选自聚乙烯亚胺，聚乙烯胺，脂肪胺的改性剂。
[0132]
在一个实施例中，组分(iia)是一种或多种选自脂肪族多官能碳化二亚胺的改性剂。
[0133]
组分(iia)也可以是上述化合物的任何混合物。
[0134]
不希望受任何特定理论的约束，由包含组分(i)和(iia)以及可选的其他组分的矿物纤维用粘合剂组合物获得的优异的粘合剂性能至少部分归因于用作组分(iia)的改性剂至少部分起增塑剂和交联剂作用的效果。
[0135]
在一个实施例中，水性粘合剂组合物包含基于组分(i)的干重，量为1～40wt.-％，比如4～20wt.-％，比如6～12wt.-％的组分(iia)。
[0136]
其他组分
[0137]
在一些实施例中，与本发明一起使用的水性粘合剂组合物包含其他组分。
[0138]
在一个实施例中，与本发明一起使用的水性粘合剂组合物包含催化剂，所述催化剂选自无机酸，比如硫酸，氨基磺酸，硝酸，硼酸，次磷酸和/或磷酸，和/或它们的任何盐，比如次磷酸钠，和/或铵盐，比如硫酸，氨基磺酸，硝酸，硼酸，次磷酸和/或磷酸的铵盐。这种催化剂的存在可以改善与本发明一起使用的水性粘合剂组合物的固化性能。
[0139]
在一个实施例中，与本发明一起使用的水性粘合剂组合物包含选自路易斯酸的催化剂，该催化剂可以接受来自供体化合物的电子对，从而形成路易斯加合物，比如zncl2,mg(clo4)2,sn[n(s0
2-n-c8f
17
)2]4。
[0140]
在一个实施例中，与本发明一起使用的水性粘合剂组合物包含选自金属氯化物的催化剂，比如kcl,mgcl2,zncl2,fecl3和sncl2。
[0141]
在一个实施例中，与本发明一起使用的水性粘合剂组合物包含选自有机金属化合物的催化剂，比如基于钛酸酯的催化剂和基于锡的催化剂。
[0142]
在一个实施例中，与本发明一起使用的水性粘合剂组合物包含选自螯合剂的催化剂，比如过渡金属，比如铁离子，铬离子，锰离子，铜离子。
[0143]
在一个实施例中，与本发明一起使用的水性粘合剂组合物还包含一种或多种硅烷形式的其他组分(iv)。
[0144]
在一个实施例中，与本发明一起使用的水性粘合剂组合物包含一种或多种偶联剂形式的其他组分(iv)，比如有机官能硅烷。
[0145]
在一个实施例中，组分(iv)选自有机官能硅烷，例如伯氨基或仲氨基官能化硅烷，
环氧官能化硅烷，比如聚合或低聚环氧官能化硅烷，甲基丙烯酸酯官能化硅烷，烷基和芳基官能化硅烷，脲官能化硅烷或乙烯基官能化硅烷。
[0146]
在一个实施例中，与本发明一起使用的水性粘合剂组合物还包含一种或多种选自氨，胺或它们的任何盐的组分形式的组分(v)。
[0147]
已发现当在组分(i)中使用氧化木质素时，包含氨，胺或它们的任何盐作为其他组分(v)特别有用，该氧化木质素在氨的存在下没有被氧化。
[0148]
在一个实施例中，与本发明一起使用的水性粘合剂组合物还包含尿素形式的其他组分，特别是基于组分(i)的干重，其量为5～40wt.-％，比如10～30wt.-％，15～25wt.-％。
[0149]
在一个实施例中，与本发明一起使用的水性粘合剂组合物还包含一种或多种碳水化合物形式的其他组分，所述碳水化合物选自蔗糖，还原糖，特别是葡萄糖，聚碳水化合物及其混合物，优选糊精和麦芽糖糊精，更优选葡萄糖糖浆，更优选葡萄糖当量值为de＝30至小于100，比如de＝60至小于100，比如de＝60～99，比如de＝85～99，比如de＝95～99的葡萄糖糖浆。
[0150]
在一个实施例中，与本发明一起使用的水性粘合剂组合物还包含一种或多种碳水化合物形式的其他组分，所述碳水化合物选自蔗糖和还原糖，基于组分(i)的干重，其量为5～50wt.-％，比如5至小于50wt.-％，比如10～40wt.-％，比如15～30wt.-％。
[0151]
在与本发明一起使用的粘合剂的上下文中，基于粘合剂组分的总干重，糖含量为50wt.-％以上的粘合剂组合物被认为是糖基粘合剂。基于粘合剂组分的总干重，糖含量低于50wt.-％的粘合剂组合物被认为是非糖基粘合剂。
[0152]
在一个实施例中，与本发明一起使用的水性粘合剂组合物还包含一种或多种表面活性剂形式的其他组分，所述表面活性剂为非离子和/或离子乳化剂的形式，比如聚氧乙烯(4)月桂醚，比如大豆卵磷脂，比如十二烷基硫酸钠。
[0153]
在一个实施例中，与本发明一起使用的水性粘合剂组合物包括：
[0154]-一种或多种氨氧化木质素形式的组分(i)，基于组分(i)的干重，具有0.05～10mmol/g，比如0.1～5mmol/g，比如0.20～1.5mmol/g，比如0.40-1.2mmol/g，比如0.45-1.0mmol/g的羧酸基含量；
[0155]-一种或多种交联剂形式的组分(ii)，所述交联剂选自β-羟烷基酰胺交联剂和/或噁唑啉交联剂的和/或为选自多官能有机胺，比如链烷醇胺，二胺(比如六甲基二胺)，三胺的一种或多种交联剂；
[0156]-一种或多种平均分子量为150～50000g/mol，特别是150～4000g/mol，更特别是150～1000g/mol，优选150～500g/mol，更优选150～300g/mol的聚乙二醇，或一种或多种平均分子量为4000～25000g/mol，特别是4000～15000g/mol，更特别是8000～12000g/mol的聚乙二醇形式的组分(iii)；其中优选地，水性粘合剂组合物包含基于组分(i)的干重，量为1～40wt.-％，比如4～20wt.-％，6～12wt.-％的组分(ii)，并且基于组分(i)的干重，组分(iii)的存在量为0.5～50wt.-％，优选2.5～25wt.-％，更优选3～15wt.-％。
[0157]
在一个实施例中，与本发明一起使用的水性粘合剂组合物包括：
[0158]-一种或多种氨氧化木质素形式的组分(i)，基于组分(i)的干重，具有0.05～10mmol/g，比如0.1～5mmol/g，比如0.20～1.5mmol/g，比如0.40-1.2mmol/g，比如0.45-1.0mmol/g的羧酸基含量；
[0159]-一种或多种改性剂形式的组分(ii)，所述改性剂选自基于脂肪酸甘油三酯的环氧化油。
[0160]
在一个实施例中，与本发明一起使用的水性粘合剂组合物包括：
[0161]-一种或多种氨氧化木质素形式的组分(i)，具有第一组分的每个大分子超过1.5个基团，比如超过2个基团，比如超过2.5个基团的平均羧酸基含量；
[0162]-一种或多种交联剂形式的组分(ii)，所述交联剂选自β-羟烷基酰胺交联剂和/或噁唑啉交联剂的和/或为选自多官能有机胺，比如链烷醇胺，二胺(比如六甲基二胺)，三胺的一种或多种交联剂；
[0163]-一种或多种平均分子量为150～50000g/mol，特别是150～4000g/mol，更特别是150～1000g/mol，优选150～500g/mol，更优选150～300g/mol的聚乙二醇，或一种或多种平均分子量为4000～25000g/mol，特别是4000～15000g/mol，更特别是8000～12000g/mol的聚乙二醇形式的组分(iii)；其中优选地，水性粘合剂组合物包含基于组分(i)的干重，量为1～40wt.-％，比如4～20wt.-％，6～12wt.-％的组分(ii)，并且基于组分(i)的干重，组分(iii)的存在量为0.5～50wt.-％，优选2.5～25wt.-％，更优选3～15wt.-％。
[0164]
在一个实施例中，与本发明一起使用的水性粘合剂组合物包括：
[0165]-一种或多种氨氧化木质素形式的组分(i)，具有组分(i)的每个大分子超过1.5个基团，比如超过2个基团，比如超过2.5个基团的平均羧酸基含量；
[0166]-一种或多种改性剂形式的组分(iia)，所述改性剂选自基于脂肪酸甘油三酯的环氧化油。
[0167]
在一个实施例中，与本发明一起使用的水性粘合剂组合物基本上由以下组成：
[0168]-一种或多种氧化木质素形式的组分(i)；
[0169]-一种或多种交联剂形式的组分(ii)；
[0170]-一种或多种增塑剂形式的组分(iii)；
[0171]-一种或多种偶联剂形式的组分(iv)，比如有机官能硅烷；
[0172]-可选的一种或多种选自氨，胺或它们的任何盐的化合物形式的组分；
[0173]-可选的尿素形式的组分；
[0174]-可选的更活性或非活性硅酮形式的组分；
[0175]-可选的烃油；
[0176]-可选的一种或多种表面活性剂；
[0177]-水。
[0178]
在一个实施例中，与本发明一起使用的水性粘合剂组合物基本上由以下组成：
[0179]-一种或多种氧化木质素形式的组分(i)；
[0180]-一种或多种改性剂形式的组分(iia)，所述改性剂选自基于脂肪酸甘油三酯的环氧化油；
[0181]-一种或多种偶联剂形式的组分(iv)，比如有机官能硅烷；
[0182]-可选的一种或多种选自氨，胺或它们的任何盐的化合物形式的组分；
[0183]-可选的尿素形式的组分；
[0184]-可选的更活性或非活性硅酮形式的组分；
[0185]-可选的烃油；
[0186]-可选的一种或多种表面活性剂；
[0187]-水。
[0188]
氨氧化木质素(aol)树脂的制备
[0189]
在6000升反应器中加入3267kg水，随后加入287kg氨水(24.7％)。然后在30min～45min内缓慢加入1531kg木质素upm biopiva 100。将混合物加热到40℃并保温1小时。1小时后，对不溶性木质素进行检查。这可以通过在玻璃板或hegman规上检查溶液来实现。未溶解的木质素被视为棕粘合剂中的小颗粒。在溶解步骤中，木质素溶液的颜将从棕变为有光泽的黑。
[0190]
在木质素完全溶解后，加入1升泡沫抑制剂(来自nca-verodan的skumdaemper 11-10)。将配料的温度保持在40℃。
[0191]
然后开始加入307,5kg 35％的过氧化氢。过氧化氢以200～300升/小时的速率投配。前半部分过氧化氢以200升/小时的速率加入，之后投配速率增加到300升/小时。
[0192]
在加入过氧化氢的过程中，通过加热或冷却来控制反应混合物中的温度，使得最终反应温度达到65℃。
[0193]
在65℃下反应15分钟后，将反应混合物冷却至低于50℃的温度。由此得到cooh值为1.2mmol/g固体的树脂。
[0194]
最终粘合剂制备
[0195]
通过加入270kg聚乙二醇200和433kg 31％的primid xl-552水溶液，由上述aol树脂配制粘合剂。
[0196]
primid xl552具有以下结构：
[0197][0198]
最终粘合剂的分析显示以下数据
[0199]
固体含量：18.9％ph：9.7
[0200]
粘度：25.5mpa.s
[0201]
密度：1.066kg/l
[0202]
可以用作按照本发明的矿物纤维用水性粘合剂组合物中的组分的氧化木质素和制备这种氧化木质素的方法
[0203]
下面，说明可用作粘合剂组合物的组分的氧化木质素及其制备。
[0204]
制备氧化木质素的方法i
[0205]
可以用作本发明中使用的粘合剂的组分的氧化木质素可以通过包括使以下组分接触的方法来制备
[0206]-包含一种或多种木质素的组分(a)
[0207]-包含氨，一种或多种胺组分，和/或它们的任何盐的组分(b)
[0208]-包含一种或多种氧化剂的组分(c)。
[0209]
组分(a)
[0210]
组分(a)包括一种或多种木质素。
[0211]
在按照本发明的方法的一个实施例中，组分(a)包括一种或多种硫酸盐木质素，一种或多种碱木质素，一种或多种木质素磺酸盐木质素，一种或多种有机溶剂木质素，一种或多种来自木质纤维素原料的生物精炼工艺的木质素，或它们的任何混合物。
[0212]
在一个实施例中，组分(a)包括一种或多种硫酸盐木质素。
[0213]
组分(b)
[0214]
在按照本发明的一个实施例中，组分(b)包括氨，一种或多种氨基组分，和/或它们的任何盐。不希望受任何特定理论的约束，本发明人认为用氨，一种或多种氨基组分，和/或它们的任何盐取代在先前已知的木质素的氧化过程中使用的碱金属类氢氧化物，在按照本发明的方法制备的氧化木质素的改善的性能中起重要作用。
[0215]
本发明人意外地发现，在氨或胺的存在下被氧化剂氧化的木质素含有大量的氮作为氧化木质素的结构的一部分。不希望受任何特定理论的约束，本发明人认为，当在产品中使用通过按照本发明的方法制备的氧化木质素时，氧化木质素的改善的耐火性能至少部分归因于氧化木质素的结构中的氮含量，在所述产品中，氧化木质素包含在粘合剂组合物中。
[0216]
在一个实施例中，组分(b)包括氨和/或其任何盐。
[0217]
不希望受任何特定理论的约束，本发明人认为，按照本发明制备的衍生化木质素的改善的稳定性能至少部分归因于氨是挥发性化合物，于是从最终产物中蒸发或者可以容易地除去和再利用。与此相反，已证明难以除去残余量的在先前已知的氧化过程中使用的碱金属类氢氧化物。
[0218]
尽管如此，在按照本发明的方法中，可能有利的是除了氨，一种或多种氨基组分，和/或它们的任何盐之外，组分(b)还包括较少量的碱金属和/或碱土金属氢氧化物，比如氢氧化钠和/或氢氧化钾。
[0219]
在其中除了氨，一种或多种氨基组分，和/或它们的任何盐之外，组分(b)还包括碱和/或碱土金属氢氧化物，比如氢氧化钠和/或氢氧化钾作为组分的实施例中，碱金属和/或碱土金属氢氧化物的量通常较小，以氨为基准，比如5～70重量份，比如10～20重量份的碱金属和/或碱土金属氢氧化物。
[0220]
组分(c)
[0221]
在按照本发明的方法中，组分(c)包括一种或多种氧化剂。
[0222]
在一个实施例中，组分(c)包括过氧化氢，有机或无机过氧化物，分子氧，臭氧，空气，含卤素氧化剂或它们的任意混合物形式的一种或多种氧化剂。
[0223]
在氧化的最初步骤中，来自氧化剂的活性自由基通常将质子从酚基中抽取出来，因为该键在木质素中具有最低的离解能。归因于木质素通过稳变异构稳定自由基的潜力，出现了多种途径来继续(但也可以终止)反应，并获得各种中间产物和最终产物。由于这种复杂性(和选择的条件)，平均分子量可以增加和减少，并且在他们的实验中，发明人通常看到平均分子量适度增加约30％。
[0224]
在一个实施例中，组分(c)包括过氧化氢。
[0225]
由于价格低廉、效率高和对环境影响相对较小，过氧化氢可能是最常用的氧化剂。当在没有催化剂存在的情况下使用过氧化氢时，归因于导致自由基的形成的以下反应，碱性条件和温度很重要：
[0226][0227][0228]
本发明人发现，作为氧化过程的结果，通过按照本发明的方法制备的衍生化木质素含有数量增加的羧酸基。不希望受任何特定理论的约束，本发明人认为在按照本发明的工艺中制备的氧化木质素的羧酸基含量在通过按照本发明的方法制备的衍生化木质素的所需反应性特性中起着重要作用。
[0229]
氧化过程的另一个优点在于氧化木质素更亲水。更高的亲水性可以提高在水中的溶解度，并有助于粘附到诸如矿物纤维之类的极性基材上。
[0230]
其他组分
[0231]
在一个实施例中，按照本发明的方法包括其他组分，特别是氧化催化剂形式的组分(d)，比如一种或多种过渡金属催化剂，比如硫酸铁，比如含锰、钯、硒、钨的催化剂。
[0232]
这样的氧化催化剂可以提高反应速率，从而改善通过按照本发明的方法制备的氧化木质素的性能。
[0233]
组分的质量比
[0234]
本领域技术人员将按实现木质素的所需氧化程度的相对量使用组分(a)、(b)和(c)。
[0235]
在一个实施例中，
[0236]-组分(a)包含一种或多种木质素
[0237]-组分(b)包含氨
[0238]-组分(c)包含过氧化氢形式的一种或多种氧化剂，
[0239]
其中木质素、氨和过氧化氢的质量比使得氨的量为基于木质素的干重，0.01～0.5重量份，比如0.1～0.3重量份，比如0.15～0.25重量份的氨，并且其中过氧化氢的量为基于木质素的干重，0.025～1.0重量份，比如0.05～0.2重量份，比如0.075～0.125重量份的过氧化氢。
[0240]
工艺
[0241]
使组分(a)、(b)和(c)接触以实现所需氧化反应的可能性不止一种。
[0242]
在一个实施例中，所述方法包括以下步骤：
[0243]-以一种或多种木质素的水溶液和/或分散体的形式提供组分(a)的步骤，基于水溶液的总重量，水溶液的木质素含量为1～50wt.-％，比如5～25wt.-％，比如15～22wt.-％，比如18～20wt.-％；
[0244]-通过加入组分(b)的ph调节步骤，所述组分(b)包括氨，一种或多种胺组分和/或它们的任何盐的水溶液；
[0245]-通过加入组分(c)的氧化步骤，所述组分(c)包括氧化剂。
[0246]
在一个实施例中，进行ph调节步骤，使得所得到的水溶液和/或分散体的ph≥9，比如≥10，比如≥10.5。
[0247]
在一个实施例中，进行ph调节步骤，使得所得到的水溶液和/或分散体的ph在10.5～12的范围内。
[0248]
在一个实施例中，进行ph调节步骤，使得允许温度升高到≥25℃，然后控制在25～50℃的范围内，比如30～45℃，比如35～40℃。
[0249]
在一个实施例中，在氧化步骤中，允许温度升高到≥35℃，然后控制在35～150℃的范围内，比如40～90℃，比如45～80℃。
[0250]
在一个实施例中，氧化步骤进行1秒～48小时，比如10秒～36小时，比如1分钟～24小时，比如2～5小时。
[0251]
制备氧化木质素的方法ii
[0252]
可以用作本发明中使用的粘合剂的组分的氧化木质素可以通过包括使以下组分接触的方法来制备
[0253]-包含一种或多种木质素的组分(a)
[0254]-包含氨和/或一种或多种胺组分，和/或它们的任何盐，和/或碱金属和/或碱土金属氢氧化物，比如氢氧化钠和/或氢氧化钾的组分(b)
[0255]-包含一种或多种氧化剂的组分(c)
[0256]-一种或多种增塑剂形式的组分(d)。
[0257]
组分(a)
[0258]
组分(a)包括一种或多种木质素。
[0259]
在按照本发明的方法的一个实施例中，组分(a)包括一种或多种硫酸盐木质素，一种或多种碱木质素，一种或多种木质素磺酸盐木质素，一种或多种有机溶剂木质素，一种或多种来自木质纤维素原料的生物精炼工艺的木质素，或它们的任何混合物。
[0260]
在一个实施例中，组分(a)包括一种或多种硫酸盐木质素。
[0261]
组分(b)
[0262]
在按照本发明的一个实施例中，组分(b)包括氨，一种或多种氨基组分，和/或它们的任何盐，和/或碱金属和/或碱土金属氢氧化物，比如氢氧化钠和/或氢氧化钾。
[0263]“氨氧化木质素”应被理解为在存在氨的情况下，已被氧化剂氧化的木质素。术语“氨氧化木质素”缩写为aol。
[0264]
在一个实施例中，组分(b)包括氨和/或其任何盐。
[0265]
不希望受任何特定理论的约束，本发明人认为，在组分(b)是氨和/或其任何盐的情况下，按照本发明制备的衍生化木质素的改善的稳定性能至少部分归因于氨是挥发性化合物，因而从最终产物中蒸发或者可以容易地除去和再利用。
[0266]
尽管如此，在按照本发明的方法的本实施例中，可能有利的是除了氨，一种或多种氨基组分，和/或它们的任何盐之外，组分(b)还包括较少量的碱金属和/或碱土金属氢氧化物，比如氢氧化钠和/或氢氧化钾。
[0267]
在其中除了氨，一种或多种氨基组分，和/或它们的任何盐之外，组分(b)还包括碱和/或碱土金属氢氧化物，比如氢氧化钠和/或氢氧化钾作为组分的实施例中，碱金属和/或碱土金属氢氧化物的量通常较小，以氨为基准，比如5～70重量份，比如10～20重量份的碱金属和/或碱土金属氢氧化物。
[0268]
组分(c)
[0269]
在按照本发明的方法中，组分(c)包括一种或多种氧化剂。
[0270]
在一个实施例中，组分(c)包括过氧化氢，有机或无机过氧化物，分子氧，臭氧，空气，含卤素氧化剂或它们的任意混合物形式的一种或多种氧化剂。
[0271]
在氧化的最初步骤中，来自氧化剂的活性自由基通常将质子从酚基中抽取出来，
因为该键在木质素中具有最低的离解能。归因于木质素通过稳变异构稳定自由基的潜力，出现了多种途径来继续(但也可以终止)反应，并获得各种中间产物和最终产物。由于这种复杂性(和选择的条件)，平均分子量可以增加和减少，并且在他们的实验中，发明人通常看到平均分子量适度增加约30％。
[0272]
在一个实施例中，组分(c)包括过氧化氢。
[0273]
由于价格低廉、效率高和对环境影响相对较小，过氧化氢可能是最常用的氧化剂。当在没有催化剂存在的情况下使用过氧化氢时，归因于导致自由基的形成的以下反应，碱性条件和温度很重要：
[0274][0275][0276]
本发明人发现，作为氧化过程的结果，通过按照本发明的方法制备的衍生化木质素含有数量增加的羧酸基。不希望受任何特定理论的约束，本发明人认为在按照本发明的工艺中制备的氧化木质素的羧酸基含量在通过按照本发明的方法制备的衍生化木质素的所需反应性特性中起着重要作用。
[0277]
氧化过程的另一个优点在于氧化木质素更亲水。更高的亲水性可以提高在水中的溶解度，并有助于粘附到诸如矿物纤维之类的极性基材上。
[0278]
组分(d)
[0279]
组分(d)包括一种或多种增塑剂。
[0280]
在按照本发明的一个实施例中，组分(d)包括一种或多种增塑剂,所述增塑剂的形式为多元醇，比如碳水化合物，氢化糖，比如山梨醇，赤藓糖醇，丙三醇，单乙二醇，聚乙二醇，聚乙二醇醚，聚醚，邻苯二甲酸酯和/或酸，比如己二酸，香草酸，乳酸和/或阿魏酸，丙烯酸类聚合物，聚乙烯醇，聚氨酯分散体，碳酸亚乙酯，碳酸丙烯酯，内酯，内酰胺，丙交酯，具有游离羧基的基于丙烯酸的聚合物和/或具有游离羧基的聚氨酯分散体，聚酰胺，酰胺，比如脲/尿素，或者它们的任意混合物。
[0281]
本发明人发现，包含一种或多种增塑剂形式的组分(d)降低了反应混合物的粘度，这使生产氧化木质素的方法非常高效。
[0282]
在按照本发明的一个实施例中，组分(d)包括一种或多种增塑剂，所述增塑剂的形式为多元醇，比如碳水化合物，氢化糖，比如山梨醇，赤藓糖醇，丙三醇，单乙二醇，聚乙二醇，聚乙烯醇，具有游离羧基的基于丙烯酸的聚合物和/或具有游离羧基的聚氨酯分散体，聚酰胺，酰胺，比如脲/尿素，或者它们的任意混合物。
[0283]
在按照本发明的一个实施例中，组分(d)包括一种或多种选自聚乙二醇，聚乙烯醇，尿素或它们的任意混合物的增塑剂。
[0284]
其他组分
[0285]
在一个实施例中，按照本发明的方法包括其他组分，特别是氧化催化剂形式的组分(v)，比如一种或多种过渡金属催化剂，比如硫酸铁，比如含锰、钯、硒、钨的催化剂。
[0286]
这样的氧化催化剂可以提高反应速率，从而改善通过所述方法制备的氧化木质素的性能。
[0287]
组分的质量比
[0288]
本领域技术人员将按实现木质素的所需氧化程度的相对量使用组分(a)、(b)和
(c)和(d)。
[0289]
在一个实施例中，进行按照本发明的方法，使得所述方法包括
[0290]-组分(a)包含一种或多种木质素
[0291]-组分(b)包含氨
[0292]-组分(c)包含过氧化氢形式的一种或多种氧化剂，
[0293]-组分(d)包含一种或多种选自聚乙二醇的增塑剂，
[0294]
其中木质素、氨和、过氧化氢和聚乙二醇的质量比使得氨的量为基于木质素的干重，0.01～0.5重量份，比如0.1～0.3重量份，比如0.15～0.25重量份的氨(25wt-％水溶液)，并且其中过氧化氢(30wt-％水溶液)的量为基于木质素的干重，0.025～1.0重量份，比如0.07～0.50重量份，比如0.15～0.30重量份的过氧化氢，并且聚乙二醇的量为基于木质素的干重，0.03～0.60重量份，比如0.07～0.50重量份，例如0.10～0.40重量份的聚乙二醇。
[0295]
对本发明来说，“木质素的干重”优选定义为所供应形式的木质素的重量。
[0296]
工艺
[0297]
使组分(a)、(b)、(c)和(d)接触以实现所需氧化反应的可能性不止一种。
[0298]
在一个实施例中，所述方法包括以下步骤：
[0299]-以一种或多种木质素的水溶液和/或分散体的形式提供组分(a)的步骤，基于水溶液的总重量，水溶液的木质素含量为5～90wt.-％，比如10～85wt.-％，比如15～70wt.-％；
[0300]-通过加入组分(b)的ph调节步骤；
[0301]-加入组分(d)的步骤；
[0302]-通过加入组分(c)的氧化步骤，所述组分(c)包括氧化剂。
[0303]
在一个实施例中，进行ph调节步骤，使得所得到的水溶液和/或分散体的ph≥9，比如≥10，比如≥10.5。
[0304]
在一个实施例中，进行ph调节步骤，使得所得到的水溶液和/或分散体的ph在9.5～12的范围内。
[0305]
在一个实施例中，进行ph调节步骤，使得允许温度升高到≥25℃，然后控制在25～50℃的范围内，比如30～45℃，比如35～40℃。
[0306]
在一个实施例中，在氧化步骤中，允许温度升高到≥35℃，然后控制在35～150℃的范围内，比如40～90℃，比如45～80℃。
[0307]
在一个实施例中，氧化步骤进行1秒～24小时，比如1分钟～12小时，比如10分钟～8小时，比如5分钟～1小时。
[0308]
本发明人发现，按照本发明的工艺允许生产高干物质含量的反应混合物，因而在按照本发明的工艺中高生产量是可能的，这使氧化木质素形式的反应产物可以用作诸如矿物纤维产品之类的工业大规模生产产品中的组分。
[0309]
在一个实施例中，进行按照本发明的方法，使得反应混合物的干物质含量为20～80wt.％，比如40～70wt.％。
[0310]
在一个实施例中，进行按照本发明的方法，使得氧化木质素的粘度具有100cp～100,000cp的值，比如500cp～50,000cp的值，比如1,000cp～25,000cp的值。
[0311]
对本发明来说，粘度是动态粘度，定义为液体/糊状物对形状变化或相邻部分相对于彼此的运动的阻力。粘度用厘泊(cp)来计量，厘泊(cp)相当于1mpa s(毫帕秒)。粘度是在20℃下使用粘度计测量的。对本发明来说，动态粘度可以在20℃下用锥板式wells brookfield粘度计来测量。
[0312]
在一个实施例中，进行按照本发明的方法，使得该方法包括转子-定子装置。
[0313]
在一个实施例中，进行按照本发明的方法，使得作为连续或半连续过程地进行该方法。
[0314]
用于进行所述方法的设备
[0315]
本发明还涉及一种用于进行上述方法的设备。
[0316]
在一个实施例中，用于进行所述方法的设备包括：
[0317]-转子-定子装置，
[0318]-组分(a)、(b)、(d)的预混装置，
[0319]-一个或多个水、组分(a)、(b)、(c)和(d)的入口，
[0320]-一个或多个氧化木质素的出口。
[0321]
在一个实施例中，所述设备是以这样的方式构造的，使得组分(a)、(b)和(d)的预混料的入口通向转子-定子装置，并且所述设备还包括腔室，所述腔室具有组分(c)的入口，并且所述腔室具有氧化木质素的出口。
[0322]
转子-定子装置是用于处理材料的装置，它包括定子，所述定子被构成为具有齿圈的内锥体。定子与具有从轮毂突出的臂的转子协作。这些臂中的每一个都具有与定子的齿圈上的齿啮合的齿。转子每转一圈，待处理的材料被向外输送一段，同时经受强烈的剪切作用、混合和重新分布。立式装置的转子臂和相邻的容器腔室允许从内到外的材料的永久重排，并提供干燥和/或高粘性物质的多重处理，使得该装置对充分混合、捏合、原纤化、粉碎和在工业生产中重要的类似工序具有极好的实用性。壳体的直立布置便于材料从装置的周边向中心回落。
[0323]
在一个实施例中，在按照本发明的方法中使用的转子-定子装置包括具有齿圈的定子和具有与定子的齿啮合的齿的转子。在该实施例中，转子-定子装置具有以下特征：在转子的臂之间突出引导漏斗，所述引导漏斗将从上方进入的物料流集中到容器的中心区域。引导漏斗的外表面限定节流材料流的环形间隙。在转子处，设置有向装置的工作区进料的进给螺杆。引导漏斗将产物保持在装置的活动区内，并且进给螺杆在中心产生增大的物料压力。
[0324]
关于在所述方法的一个实施例中使用的转子-定子装置的更多细节，请参考通过引入并入本文中的us 2003/0042344a1。
[0325]
在一个实施例中，进行所述方法，使得所述方法使用一个转子-定子装置。在该实施例中，组分的混合和组分的反应在同一转子-定子装置中进行。
[0326]
在一个实施例中，进行所述方法，使得所述方法使用两个以上的转子-定子装置，其中至少一个转子-定子装置用于组分的混合，并且至少一个转子-定子装置用于组分的反应。
[0327]
该过程可以分为两个步骤：
[0328]
1.木质素物质(a)+(b)+(d)的制备
[0329]
2.木质素物质的氧化
[0330]
一般，使用两种不同类型的转子-/定子机器：
[0331]
1.开放式转子-/定子机器，适合于将木质素粉末以非常高的浓度(30～50wt.-％)掺入水中。混合不太强烈，但有特殊的辅助装置(入口漏斗、螺杆等)来处理高粘性物料。圆周速度较低(最高15m/s)。该机器可以作为间歇式或连续式系统使用。
[0332]
2.直列式转子-/定子机器，该机器具有高得多的剪切力-圆周速度高达55m/s)-并且为非常快速的化学反应创造有利条件，该机器将连续使用。
[0333]
在开放式转子-/定子系统中，制备木质素/水的高浓度(45～50wt.-％)物质。将木质素粉末缓慢加入到其中已经加入适量的水样氨和/或碱基的温水(30～60℃)中。这可以以分批方式进行，或者间歇/连续地添加物料，以产生到下一步骤的连续物质流。
[0334]
产生的物质应保持在60℃左右的温度，以保持尽可能低的粘度，从而使材料可泵送。然后使用合适的泵，例如螺杆泵或其他容积泵，将ph为9～12的木质素/水的热物质转移到氧化步骤。
[0335]
在一个实施例中，氧化在闭合的转子-/定子系统中在连续的直列反应中进行。用配料泵在最高湍流/剪切点将氨和/或碱基的水样溶液投配到转子-/定子腔室中。这确保了快速的氧化反应。氧化物料(aol)离开直列反应器并收集在合适的罐中。
[0336]
反应产物
[0337]
本发明人意外地发现，制备的氧化木质素具有非常理想的反应性特性，同时与以前已知的氧化木质素相比，当它们包含在粘合剂组合物中地用于产品时，表现出改善的耐火性能以及改善的长期稳定性。
[0338]
氧化木质素还显示出改善的亲水性。
[0339]
制备的氧化木质素的反应性的重要参数是氧化木质素的羧酸基含量。
[0340]
在一个实施例中，基于组分(a)的干重，制备的氧化木质素的羧酸基含量为0.05～10mmol/g，比如0.1～5mmol/g，比如0.20～2.0mmol/g，比如0.40～1.5mmol/g，比如0.45～1.0mmol/g。
[0341]
另一种描述羧酸基含量的方式是使用按照下式的每个木质素大分子的平均羧酸基含量：
[0342][0343]
在一个实施例中，所制备的氧化木质素具有组分(a)的每个大分子多于1.5个基团，比如多于2个基团，比如多于2.5个基团的平均羧酸基含量。
[0344]
制备氧化木质素的方法iii
[0345]
可以用作本发明中使用的粘合剂的组分的氧化木质素可以通过包括使以下组分接触的方法来制备
[0346]-包含一种或多种木质素的组分(a)，
[0347]-包含氨和/或一种或多种胺组分，和/或它们的任何盐，和/或碱金属和/或碱土金属氢氧化物，比如氢氧化钠和/或氢氧化钾的组分(b)，
[0348]-包含一种或多种氧化剂的组分(c)，
[0349]-可选的一种或多种增塑剂形式的组分(d)，
[0350]
并且允许混合/氧化步骤，其中产生氧化混合物，接下来是氧化步骤，其中允许氧化混合物继续反应为1秒～10小时，比如10秒～6小时，比如30秒～2小时的停留时间。
[0351]
组分(a)、(b)、(c)和(d)如上按照制备氧化木质素的方法ii定义。
[0352]
在本发明的一个实施例中，该工艺包括使组分相互接触的预混步骤。
[0353]
在预混步骤中，可以使以下组分相互接触：
[0354]-组分(a)和组分(b)，或
[0355]-组分(a)和组分(b)和组分(c)，或
[0356]-组分(a)和组分(b)和组分(d)，或
[0357]-组分(a)和组分(b)和组分(c)和组分(d)。
[0358]
在本发明的实施例中，可以将预混步骤作为单独步骤来进行，混合/氧化步骤在预混步骤之后进行。在本发明的这种实施例中，特别有利的是使组分(a)和组分(b)以及可选的组分(d)在预混步骤中相互接触。在随后的混合/氧化步骤中，然后将组分(c)加入到在预混步骤中产生的预混物中。
[0359]
在本发明的另一个例子中，预混步骤可以对应于混合/氧化步骤。在本发明的该实施例中，混合组分，例如组分(a)、组分(b)和组分(c)，并同时开始氧化过程。随后的停留时间可在与用于进行混合/氧化步骤的同一装置中进行。如果组分(c)是空气，则本发明的这种实现是特别有利的。
[0360]
本发明人发现，通过允许混合/氧化步骤接着是氧化步骤，在氧化步骤中优选不继续混合反应混合物，可以以非常有效的方式控制氧化速率。同时，由于混合/氧化步骤之后的氧化步骤需要不太复杂的设备，因此降低了进行所述方法的成本。
[0361]
另一个优点在于所产生的氧化木质素特别稳定。另一个令人惊讶的优点是所产生的氧化木质素在粘度方面有很好的可调性。另一个令人惊讶的优点是氧化木质素的浓度可以很高。
[0362]
在一个实施例中，选择停留时间以使氧化反应达到所需的完成程度，优选达到完全完成。
[0363]
用于进行方法iii的系统i
[0364]
在一个实施例中，用于进行所述方法的系统包括：
[0365]-至少一个转子-定子装置，
[0366]-一个或多个水及组分(a)和(b)的入口，
[0367]-转子-定子装置的一个或多个出口，
[0368]-至少一个反应装置，特别是至少一个反应管，它在工艺流程方向上布置在至少一个或多个出口的下游。
[0369]
在一个实施例中，所述系统包括一个或多个组分(c)和/或组分(d)的入口。
[0370]
在一个实施例中，所述系统包括预混装置。
[0371]
预混装置可以包括一个或多个水和/或组分(a)和/或组分(b)和/或组分(c)和/或组分(d)的入口。
[0372]
在本发明的一个实施例中，预混装置包括水和组分(a)和组分(b)的入口。
[0373]
在预混步骤中，还可以使组分(c)与提及的三种成分(水，组分(a)和组分(b))混合。因而预混装置可以具有另一个组分(c)的入口。如果组分(c)是空气，那么预混装置可以
由敞开式混合容器形成，使得在这种情况下，组分(c)已经通过容器的开口与其他组分(水，组分(a)和组分(b))接触。另外，在本发明的该实施例中，预混装置可以可选地包括组分(d)的入口。
[0374]
在一个实施例中，所述系统是以这样的方式构造的，使得组分(a)、(b)和(d)的入口是预混装置的入口，特别是敞开式转子-定子装置的入口，其中所述系统还包括附加的转子-定子装置，该附加的转子-定子装置具有组分(c)的入口，并且该附加的转子-定子装置具有氧化木质素的出口。
[0375]
预混步骤和混合/氧化步骤可以同时进行。在这种情况下，预混装置和混合/氧化装置是一个装置，即转子-定子装置。
[0376]
在一个实施例中，在按照本发明的方法中使用的一个转子-定子装置包括具有齿圈的定子和具有与定子的齿啮合的齿的转子。在该实施例中，转子-定子装置具有以下特征：在转子的臂之间突出引导漏斗，所述引导漏斗将从上方进入的物料流集中到容器的中心区域。引导漏斗的外表面限定节流材料流的环形间隙。在转子处，设置有向装置的工作区进料的进给螺杆。引导漏斗将产物保持在装置的活动区内，并且进给螺杆在中心产生增大的物料压力。
[0377]
用于进行方法iii的系统ii
[0378]
在一个实施例中，用于进行所述方法的系统包括：
[0379]-一个或多个水、组分(a)和(b)的入口，
[0380]-至少一个具有一个或多个出口的混合和氧化设备，和
[0381]-至少一个混合器/热交换器，所述混合器/热交换器在工艺流程方向上布置在至少一个或多个出口的下游，其中所述混合器/热交换器包括温度控制装置。
[0382]
在一个实施例中，所述系统包括附加的一个或多个组分(c)和/或组分(d)的入口。
[0383]
在一个实施例中，所述系统包括预混装置。
[0384]
预混装置可以包括一个或多个水和/或组分(a)和/或组分(b)和/或组分(c)和/或组分(d)的入口。
[0385]
在一个实施例中，预混装置包括水和组分(a)和组分(b)的入口。
[0386]
在预混步骤中，还可以使组分(c)与提及的三种成分(水，组分(a)和组分(b))混合。因而预混装置可以具有另一个组分(c)的入口。如果组分(c)是空气，那么预混装置可以由敞开式混合容器形成，使得在这种情况下，组分(c)已经通过容器的开口与其他组分(水，组分(a)和组分(b))接触。另外，在本发明的该实施例中，预混装置可以可选地包括组分(d)的入口。
[0387]
在一个实施例中，所述系统是以这样的方式构造的，使得组分(a)、(b)和(d)的入口是敞开式转子-定子装置的入口，其中所述系统还包括混合器/热交换器，所述混合器/热交换器具有组分(c)的入口和氧化木质素的出口。
[0388]
预混步骤和混合/氧化步骤可以同时进行。在这种情况下，预混装置和混合/氧化装置是一个装置。
[0389]
在一个实施例中，在按照本发明的方法中使用的一个转子-定子装置包括具有齿圈的定子和具有与定子的齿啮合的齿的转子。在该实施例中，转子-定子装置具有以下特征：在转子的臂之间突出引导漏斗，所述引导漏斗将从上方进入的物料流集中到容器的中
心区域。引导漏斗的外表面限定节流材料流的环形间隙。在转子处，设置有向装置的工作区进料的进给螺杆。引导漏斗将产物保持在装置的活动区内，并且进给螺杆在中心产生增大的物料压力。
[0390]
当然，也可以使用其他装置作为预混装置。此外，预混步骤可以在混合和氧化设备中进行。
[0391]
在一个实施例中，混合和氧化设备是静态混合器。静态混合器是用于流体物料的连续混合而没有运动组件的装置。静态混合器的一种设计是板式混合器，另一种常用的装置类型由包含在圆柱形(管)或方形壳体中的混合器元件组成。
[0392]
在一个实施例中，混合器/热交换器被构造为具有混合元件的多管式热交换器。混合元件优选是混合物必须流过的固定装置，其中作为所述流过的结果进行混合。混合器/热交换器可被构造为塞流式反应器。
[0393]
例子i
[0394]
例子ia-氨水溶液中利用过氧化氢的木质素氧化：
[0395]
表ia 1.1和ia 1.2中提供了按照例子ia使用的成分的量
[0396]
尽管硫酸盐木质素在较高ph值下可溶于水，但是已知在一定的重量百分比下，溶液的粘度将显著增加。通常认为粘度增加的原因在于木质素中存在的众多芳香环的强氢键和π-电子的相互作用的组合。对于硫酸盐木质素，观察到在水中约21～22wt.-％时粘度突然增加，在所给出的例子中使用了19wt.-％的硫酸盐木质素。
[0397]
在ph调节步骤中使用氨水溶液作为碱。基于总反应重量，其量被固定为4wt.-％。在ph调节步骤之后和在氧化开始时的ph为10.7。
[0398]
表ia2示出了硫酸盐木质素在氧化前后的chns元素分析的结果。在分析之前，将样品在160℃下热处理以除去吸附的氨。分析表明，在氧化过程中一定量的氮成为氧化木质素的结构的一部分。
[0399]
在批量测试实验期间，确定与在较长时间段内小部分地加入过氧化氢相反，对氧化来说有益的是在较小的时间间隔内加入全部量的过氧化氢。在本例中，使用基于总反应重量的2.0wt.-％的h2o2。
[0400]
氧化是放热反应，在加入过氧化物时注意到温度的升高。在本例中，在3小时的反应期间将温度保持在60℃。
[0401]
在氧化之后，通过
31
p nmr和水滴定法确定每克样品的木质素官能团的量增加。用于
31
p nmr的样品制备通过使用2-氯-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧磷杂环戊烷(tmdp)作为磷酰化试剂和胆固醇作为内标物来进行。作出氧化前后的硫酸盐木质素的nmr光谱，结果总结于表ia3中。
[0402]
cooh基的变化通过水滴定法并利用下式确定：
[0403][0404]
其中v
2s
和v
1s
是样品的终点体积，而v
2b
和v
1b
是空白样品的体积。c
acid
在这种情况下是0.1m hcl，ms是样品的重量。氧化前后由水滴定法获得的值示于表ia4中。
[0405]
平均cooh官能度也可以用皂化值来量化，皂化值表示使1g木质素皂化所需的koh的毫克数。这种方法可以在aocs official method cd 3-25中到。
[0406]
在氧化前后还用pss polarsil谱柱(含0.05m libr的9:1(v/v)二甲基亚砜/水洗脱液)和280nm的uv检测器确定平均分量。cooh浓度和平均分子量的组合也允许计算每个木质素大分子的平均羧酸基含量，这些结果示于表ia5中。
[0407]
例ib-将氨中利用过氧化氢的木质素氧化扩大到中试规模
[0408]
利用过氧化氢的木质素氧化是放热过程，即使在实验室规模下，加入过氧化物时也能看到显著的温度升高。在扩大化学工艺规模时，这是自然关心的事，因为产生的热量与尺寸的三次幂(体积)相关，而冷却通常仅随尺寸的平方(面积)的增加而增加。另外，由于粘性中间体的高粘度，必须仔细选择或设计工艺设备。因此，精心地设计并分几步进行所述扩大。
[0409]
第一个扩大步骤是使用专业的不锈钢搅拌器，利用非常高效的机械搅拌从1l(实验室规模)到9l进行的。该扩大仅仅导致最终温度稍高于实验室规模中获得的最终温度，这归因于反应器的高效空气冷却以及过氧化氢的缓慢加入。
[0410]
下一个扩大步骤是在具有高效水套和高效螺旋桨搅拌器的密闭的200l反应器中进行的。这次的规模是180l，并且过氧化氢是间隔大约30分钟分两步加入的。该扩大进行得相对较好，尽管部分归因于高度的反应器填充，存在起泡相当多的问题。为了控制起泡，将少量食品级消泡剂喷涂到泡沫上。最重要的是，使用外部水冷获得了可控的温度和低于70℃的最终温度。
[0411]
中试规模的反应是在具有水冷夹套和双叶片螺旋桨搅拌器的800l反应器中进行的。使干物质含量为67wt.-％的158kg木质素(upm lignoboost tm biopiva 100)解结块并悬浮在224kg水中，搅拌以形成均匀的悬浮液。在继续搅拌下，将103kg的25％氨水泵入反应器中，再搅拌2小时以形成深粘稠的木质素溶液。在15分钟内，在20～25℃下，向搅拌的木质素溶液中加入140kg的7.5wt.-％的过氧化氢。在加入过氧化氢期间和之后仔细监测温度和泡沫水平，并向冷却夹套中加入冷却水以保持可接受的泡沫水平和低于4℃/分钟的温升以及低于70℃的最终温度。在温度升高停止后，关闭冷却，并将产物混合物再搅拌2小时，然后转移到运输容器，
[0412]
基于该扩大运行，可以得出结论，即使反应是放热的，大部分的反应热实际上被水从室温到约60℃的热容量所抵消，只有最后一部分必须通过冷却来去除。应注意的是，归因于此以及归因于反应时间短，该工艺对于使用连续反应器，比如直列混合器、管式反应器或cstr型反应器的规模扩大和工艺强化来说是理想的。这将确保良好的温度控制和更明确的反应过程。
[0413]
扩大批次的测试表明生产的氧化木质素具有与在实验室生产的批次一致的性能。
[0414]
表ia 1.1
[0415]
以它们的供应形式使用的材料的量：
[0416][0417][0418]
表ia 1.2
[0419]
使用的活性材料的量：
[0420][0421]
表ia 2
[0422]
氧化前后的硫酸盐木质素的元素分析：
[0423][0424]
表ia 3
[0425]
通过
31
p-nmr获得的氧化前后的硫酸盐木质素官能团分布：
[0426][0427]
表ia 4
[0428]
通过水滴定法确定的以mmol/g计的cooh基含量：
[0429][0430]
表ia 5
[0431]
表ia 5。通过尺寸排阻谱法确定的以g/mol计的数均摩尔质量(mn)和重均摩尔质量(mw)，以及氧化前后每个木质素大分子的平均羧酸基含量
[0432][0433]
例子ii
[0434]
在以下例子中，制备了几种氧化木质素。
[0435]
对于氧化木质素确定了以下性能：
[0436]
组分固含量：
[0437]
给定的氧化木质素溶液中各组分的含量基于各组分的无水质量或如下所述。
[0438]
硫酸盐木质素由upm以biopiva100
tm
作为干粉提供。nh4oh 25％由sigma-aldrich提供并以供应的形式使用。h2o2，30％(cas no 7722-84-1)由sigma-aldrich提供，并以供应的形式使用或用水稀释使用。peg 200由sigma-aldrich提供，为了简单起见假定为无水，并且这样使用。pva(mw 89.000-98.000，mw 85.000-124.000，mw 130.000，mw 146.000-186.000)(cas no 9002-89-5)由sigma-aldrich提供，为了简单起见假定为无水，并且这样使用。尿素(cas no 57-13-6)由sigma-aldrich提供，并以供应的形式使用或用水稀释。丙
三醇(cas no 56-81-5)由sigma-aldrich提供，为了简单起见假定为无水，并且这样使用。
[0439]
氧化木质素固体
[0440]
在加热到200℃持续1小时后的氧化木质素的含量被称作“干固体物质”，并被表示为加热后剩余重量的百分比。
[0441]
从岩棉中切出盘状岩棉样品(直径：5cm；高度1cm)，并在580℃下热处理至少30分钟以除去所有有机物。粘合剂混合物的固体通过在锡纸容器中将粘合剂混合物的样品(约2g)分布到的热处理后的岩棉盘上来测量。在加入粘合剂混合物之前和在加入粘合剂混合物之后立即称量含有岩棉盘的锡纸容器的重量。在锡纸容器中制作两个这种载有粘合剂混合物的岩棉盘，然后将它们在200℃下加热1小时。在冷却并在室温下保存10分钟后，称量样品，计算两个结果的平均值作为干固体物质。
[0442]
cooh基含量
[0443]
cooh基含量的变化也通过水滴定法并利用下式确定：
[0444][0445]
其中v
2s
和v
1s
是样品的终点体积，而v
2b
和v
1b
是空白样品的体积。c
acid
在这种情况下是0.1m hcl，m
s,g
是样品的重量。
[0446]
生产氧化木质素的方法：
[0447]
1)在室温(20～25℃)水浴下，在连接有冷凝器和温度记录装置的搅拌下，在3颈玻璃底烧瓶中混合水和木质素。搅拌1h。
[0448]
2)搅拌过程中加入1份氨。
[0449]
3)如果与氨的轻微放热反应不使温度升高，则通过加热将温度升高到35℃。
[0450]
4)测量ph。
[0451]
5)加入增塑剂peg200并搅拌10min。
[0452]
6)在约1小时后木质素完全溶解之后，缓慢加入1份30％h2o2。
[0453]
7)加入h2o2的放热反应升高了玻璃底烧瓶中的温度-如果反应温度低于60℃，则将温度升高到60℃，并将样品在60℃下放置1小时。
[0454]
8)然后将圆底烧瓶从水浴中取出并冷却至室温。
[0455]
9)取出样品以确定干固体物质、cooh、粘度、密度和ph。
[0456]
氧化木质素组合物
[0457]
下面，氧化木质素例子的条目编号对应于表ii中所用的条目编号。
[0458]
例子iia
[0459]
将71.0g木质素upm biopiva 100在20℃下溶解在149.0g水中，并加入13.3g 25％nh4oh，用磁力搅拌器搅拌1h，之后在搅拌下缓慢加入16.8g h2o
2 30％。在水浴中将温度升高到60℃。氧化1小时之后，冷却水浴，从而停止反应。分析所得材料的cooh、干固体物质、ph、粘度和密度。
[0460]
例子iie
[0461]
将71.0g木质素upm biopiva 100在20℃下溶解在88.8g水中，并加入13.3g 25％nh4oh，用磁力搅拌器搅拌1小时。加入peg 200，22.8g并搅拌10min，之后在搅拌下缓慢加入16.7g h2o230％。在水浴中将温度升高到60℃。氧化1小时之后，冷却水浴，从而停止反应。分
析所得材料的cooh、干固体物质、ph、粘度和密度。
[0462]
例子iic
[0463]
将71.0g木质素upm biopiva 100在20℃下溶解在57.1g水中，并加入13.3g 25％nh4oh，用机械搅拌器搅拌1h，之后在搅拌下缓慢加入16.6g h2o
2 30％。在水浴中将温度升高到60℃。氧化1小时之后，冷却水浴，从而停止反应。分析所得材料的cooh、干固体物质、ph、粘度和密度。
[0464]
例子iif
[0465]
将71.0g木质素upm biopiva 100在20℃下溶解在57.1g水中，并加入13.3g 25％nh4oh，用机械搅拌器搅拌1h。加入peg 200，19.0g并搅拌10min，之后在搅拌下缓慢加入16.6g h2o230％。在水浴中将温度升高到60℃。氧化1小时之后，冷却水浴，从而停止反应。分析所得材料的cooh、干固体物质、ph、粘度和密度。
[0466][0467]
例子iii：
[0468]
混合8.5升热水(50℃)和1.9升nh4oh(24.7％)，之后在高搅拌(660rpm，44hz)下，
(即，尺寸为长度＝5.6cm，宽度＝2.5cm的面)向上放置的。
[0486]
附图说明
[0487]
附图中图解说明了本发明，其中
[0488]
图1示出了按照本发明的立面系统的第一实施例；
[0489]
图2示出了表示与按照现有技术的隔绝元件的分层强度相比，etics中使用的隔绝元件的分层强度的示图；
[0490]
图3示出了表示与老化后的按照现有技术的隔绝元件的分层强度相比，老化后的etics中使用的隔绝元件的分层强度的示图；
[0491]
图4示出了表示与按照现有技术的隔绝元件的抗压强度相比，etics中使用的隔绝元件的抗压强度的示图；
[0492]
图5示出了表示与老化后的按照现有技术的隔绝元件的抗压强度相比，老化后的etics中使用的隔绝元件的抗压强度的示图；
[0493]
图6示出了作为按照本发明的etics的一部分的安装的隔绝元件的第二实施例；
[0494]
图7示出了作为按照本发明的etics的一部分的安装的隔绝元件的第三实施例；
[0495]
图8示出了作为按照本发明的etics的一部分的安装的隔绝元件的第四实施例；
[0496]
图9示出了作为按照本发明的etics的一部分的安装的隔绝元件的第五实施例；
[0497]
图10示出了作为按照本发明的etics的一部分的安装的隔绝元件的第六实施例；
[0498]
图11示出了可能的木质素结构的片段；
[0499]
图12示出了不同的木质素前体和常见的单元间键合；
[0500]
图13图解说明了市场上可获得的至少四类工业木质素；
[0501]
图14示出了工业木质素的性能的概要。
具体实施方式
[0502]
图1和图6～10示出了按照本发明的立面系统(etics)的不同实施例，每个etics包括至少一个隔热和/或隔音的隔绝元件，机械紧固件4和粉刷层13(在图7～10中未示出)。所述隔绝元件至少包括由矿物纤维和粘合剂制成的粘合矿物纤维或矿物棉产品。下面，所述隔绝元件也称作矿物棉隔绝板2，或隔绝板2，或包含矿物棉和气凝胶的隔绝复合板12。隔绝元件的其他实施例包括代表气凝胶颗粒纤维复合材料的板3，下面也称为含气凝胶板3。
[0503]
立面系统的第一实施例示于图1中，由作为etics的一部分的隔绝子系统1表示，隔绝子系统1包括在建筑外墙5的矿物棉隔绝板2，矿物棉隔绝板2由机械紧固件4安装在建筑外墙5上以保持隔绝板2。隔绝板2与外墙5胶合(未示出)。以剖视图示出了etics的一部分，以显示机械紧固件4。机械紧固件4是聚酰胺基空心销钉7，空心销钉7中插入金属螺钉6。销钉7具有圆板状头部8，直径优选约为90mm。头部8对隔绝板2的表面施加压力，归因于安装的螺钉6的静态保持力，隔绝板2的表面存在轻微的凹陷9。紧固件4和隔绝板2的整个系统形成
机械刚性并且抗风力载荷的隔绝子系统。
[0504]
图1中所示的隔绝体由隔绝板2组成，隔绝板2由矿物棉制成，并且都具有上面涂覆粉刷层的矩形主要表面。粉刷层13由两层砂浆制成，与隔绝板直接接触的层是所谓的打底层。
[0505]
代替单层隔绝板2，可以使用多层隔绝板，每个隔绝板具有不同密度的至少两层。这些隔绝板是所谓的双密度板，并在按照图6的第二实施例中示出。
[0506]
隔绝板2也可以是矿物棉薄片板，它由在长度方向上胶合在一起从而形成板的几个矿物棉薄片组成，其中如对于此类矿物棉薄片板常规的那样，矿物纤维方向主要垂直于主要表面。矿物棉板的厚度为100mm，宽度
×
长度为400
×
1200mm，密度为75kg/m3。
[0507]
可以存在板3(图6)，它表示气凝胶颗粒纤维复合材料，所述气凝胶颗粒纤维复合材料包括石质纤维，气凝胶颗粒和用于粘合各个组成并覆盖隔绝板2的装置。
[0508]
图6示出了如图1所示的隔绝子系统，改动之处在于图6中所示的隔绝板2是双密度矿物棉板，所述双密度矿物棉板具有为厚度约20mm，密度约160kg/m3的压实矿物棉层的表面层10，以及为厚度约120mm，密度约90kg/m3的矿物棉层的层11；密度较低的层11面向外墙5，而密度较高的层10面向板3。板3改善了etics的热性能，并且可以通过使用胶粘剂连接到隔绝板2，所述胶粘剂可以是用于隔绝板2的粘合剂。此外，用于板3的作为矿物纤维和添加剂(比如气凝胶颗粒)的基体的粘合剂可以与用于隔绝板2的粘合剂相同。板3提高了etics的隔绝性能。板3可以通过胶粘剂连接到隔绝板2，所述胶粘剂可以是用于隔绝板2的粘合剂。
[0509]
图7示出了一种隔绝子系统，它包括设置在建筑外墙5上的板3，并在板3上布置隔绝板2，并将机械紧固件4安装到外墙5中，从而保持两个板2、3；板3被胶合(未示出)到外墙5上，并且可以与按照图6的板3相同。以剖视图示出了etics的一部分，以显示机械紧固件4。机械紧固件4是聚酰胺基空心销钉，空心元件7中插入金属螺钉6，并且销钉具有圆板状头部8，直径优选约为60mm。头部8对隔绝板2的表面施加压力，归因于安装的螺钉6的静态保持力，在隔绝板2的表面存在凹陷9，并且隔绝板2的矿物棉被压缩在紧固件头部8和含气凝胶板3的表面之间。紧固件、隔绝板2和板3的整个系统在机械上是刚性的，并且与仅由矿物棉板组成的子系统相比具有改善的性能；特别是改善了抗拉穿性，并且归因于其弹性特性，隔绝板2为含气凝胶板3提供了机械保护。
[0510]
图7中所示的隔绝体由两个板2、3组成，每个板具有其长度和宽度与另一个板2、3基本相同的矩形主要表面，并且这两个板2、3是相称放置的，使得这两个板2、3基本上完全相互覆盖。在本例中，隔绝板2是岩棉类矿物棉薄片板，其中矿物纤维方向主要平行于主要表面。隔绝板2的厚度为40mm，宽度
×
长度为625
×
800mm，并且隔绝板的密度为120kg/m3。在本例中，含气凝胶板3是在气凝胶基体中包含聚合物纤维的气凝胶基体复合材料。
[0511]
图8示出了如图7所示的隔绝子系统，改动之处在于图7中所示的隔绝板2也是图6中所示的岩棉类双密度隔绝板2，它具有为厚度约20mm，密度约160kg/m3的压实矿物棉层的表面层10，以及为厚度约60mm，密度约90kg/m3的矿物棉层的层11；密度较低的层11面向外。
[0512]
图9示出了一种保温子系统1，它包括位于建筑外墙5处的矿物棉隔绝板2，并在隔绝板2上布置含气凝胶板3，再在含气凝胶板3上布置另一个隔绝板2；这三个板2、3用机械紧固件4安装到外墙5上，以保持板2、3。另外，隔绝板2可以通过胶粘剂连接到外墙5上，并且在
隔绝板2和板3之间还可以存在胶粘剂。这种胶粘剂可以是用于隔绝板2的粘合剂。以剖视图示出了etics的一部分，以显示机械紧固件4。机械紧固件4是聚酰胺基空心销钉7，空心销钉7中插入金属螺钉6，并且销钉7具有圆板状头部8，直径优选约为60mm。
[0513]
头部8对隔绝板2的表面施加压力，归因于安装的螺钉的静态保持力，在隔绝板2的表面存在凹陷9，并且隔绝板2的矿物棉被压缩在紧固件头部8和板3的表面之间。
[0514]
紧固件4，含气凝胶和矿物纤维板3与两个外层隔绝板2的夹心结构的整个系统在机械上是刚性的，并且与仅由矿物棉板组成的子系统相比具有改善的性能；特别是改善了抗拉穿性，而且降低了整体重量。
[0515]
图9中所示的隔绝体由三个板2、3组成，这三个板都具有其长度和宽度与其他板2、3基本相同的矩形主要表面，并且这三个板2、3是相称放置的，使得这三个板基本上完全相互覆盖。在本例中，隔绝板2是岩棉类矿物棉薄片板，其中矿物纤维方向主要平行于主要表面。矿物棉板2的厚度为80mm，宽度
×
长度为625
×
800mm，并且密度为100kg/m3。在本例中，板3是包含气凝胶颗粒和用于粘合各个组成的装置的气凝胶颗粒纤维复合材料。
[0516]
图10示出了一种隔绝子系统1，它包括含有矿物棉和气凝胶的隔缘复合板12；隔缘复合板12用机械紧固件4安装在外墙5上，以保持复合板12。以剖视图示出了etics的一部分，以显示机械紧固件4。机械紧固件4是聚酰胺基空心销钉7，空心销钉7中插入金属螺钉6，并且销钉7具有圆板形状的头部8，直径优选约为60mm。
[0517]
头部8对复合板12的表面施加压力，归因于安装的螺钉6的静态保持力，在复合板12的表面存在凹陷9，并且复合板12被压缩在紧固件头部8和复合板12的表面之间。
[0518]
紧固件4、矿物棉-气凝胶复合板12的整个系统在机械上是刚性的，并且与仅由矿物棉组成的子系统相比具有改善的性能；特别是改善了抗拉穿性，而且降低了整体重量。
[0519]
图10中所示的隔绝体具有矩形主要表面。复合板12的厚度为120mm，宽度
×
长度为625
×
800mm，并且密度为100kg/m3。
[0520]
用于隔绝元件2、3、12和/或用于将隔绝元件2、3、12彼此连接的粘合剂包括一种或多种氨氧化木质素形式的第一组分。
[0521]
按照图2的图表示出了按照本发明的隔绝元件的分层强度绝对值(曲线图c2)，与曲线图b2中所示的包含受让人的现有未添加甲醛粘合剂之一的隔绝元件的分层强度绝对值以及曲线图a2中所示的包含传统的苯酚-尿素-甲醛粘合剂的隔绝元件的分层强度绝对值的对比。
[0522]
分层强度是按照en 1607:2013测量的，并且第一次初始测量是在隔绝元件生产之后立即或不久对未老化的样品进行的。该初始测试和代表性数量的样品的相应平均结果在图表的x轴上的时间
‘0’
处示出。所述时间
‘0’
分别对应于按照下面的说明开始加速老化试验的
‘0’
天。
[0523]
为了确定矿物纤维产品在建筑物的使用寿命期间受潮受热的抗老化性，对这种注重机械性能的矿物纤维产品进行加速老化。抗老化性被定义为产品保持原始机械性能的能力，并且是按老化强度占原始强度的百分比计算的。测试过程遵循所谓的nordtest方法nt build 434:1995.05，延长到28天。所述方法的目的是使隔绝材料由于温度和热量的增加而加速老化。它适用于所有作为隔绝板制造的隔绝材料。该方法不是预测性的，即，它不用来评估使用寿命，但是令人满意的性能的先决条件是由这种方法引起的老化不会导致所研究
材料的性能发生重大变化。利用nordtest方法的超过20年的经验已经证明可以提供可靠的数据，以确保尤其是作为用于立面系统的隔绝元件的矿物纤维产品令人满意的机械性能。
[0524]
按照该方法，将代表性数量的测试试样在气候室中，70
±
2℃和95
±
5％相对湿度(rh)下，暴露于热湿作用7天、14天和28天。随后，将试样放置在23
±
2℃和50
±
5％rh下至少24小时，并在干燥后准备进行机械性能的测试，比如按照en 1607:2013测量分层强度，或者按照en826:2013测量抗压强度，如下进一步所述。
[0525]
然后，基于在时间
‘0’
测量的初始绝对值，并按该初始绝对值的％计算相对抗老化性。
[0526]
记录和说明了7天、14天和28天加速老化的结果。
[0527]
关于这里给出的附图和例子，隔绝元件是可在受让人或关联公司商购的粘合矿物纤维立面产品，所述产品是用所提及的不同粘合剂类型生产的，并对其机械性能进行测试。所述产品的目标密度约为145kg/m3，烧失量(loi)约为3.8wt.-％。
[0528]
下表i按照图2示出了分层强度[kpa]en 1607。
[0529] 0天7天14天28天a238.628.427.926.9b232.123.721.115.3c233.425.723.521.8
[0530]
表i
[0531]
表i示出了按照本发明的隔绝元件的绝对分层强度(c2)与包含苯酚-甲醛粘合剂的隔绝元件的绝对分层强度(a2)和包含未添加甲醛粘合剂的隔绝元件的绝对分层强度(b2)的对比。对应的曲线图示于图2中。
[0532]
下表ii按照图3，以初始分层强度的％，示出了按照表i的相对分层强度。
[0533] 0天7天14天28天a3100.073.672.168.7b3100.075.267.148.3c3100.077.571.166.2
[0534]
表ii
[0535]
表ii示出了按照本发明的隔绝元件的相对分层强度(c3)与包含苯酚-甲醛粘合剂的隔绝元件的相对分层强度(a3)和包含未添加甲醛粘合剂的隔绝元件的相对分层强度(b3)的对比。对应的曲线图示于图3中。
[0536]
在表i和表ii中，可以看出，按照本发明的隔绝元件的分层强度非常接近于包含苯酚-甲酚粘合剂的隔绝元件的分层强度。此外，可以看出，包含未添加甲醛粘合剂的隔绝元件的分层强度的损失比按照本发明的隔绝元件的分层强度增加多得多。此外，按照本发明的隔绝元件的分层强度非常接近于包含苯酚-甲醛粘合剂的隔绝元件的分层强度。从图2和图3可以看出，曲线图c2/c3和a2/a3彼此近似平行。
[0537]
根据表ii和图3，比较了按照本发明的隔绝元件的相对分层强度(曲线图c3)与包含苯酚-甲醛粘合剂的隔绝元件的相对分层强度(曲线图a3)或包含未添加甲醛粘合剂的隔绝元件的相对分层强度(曲线图b3)。所有待比较的隔绝元件都按照前面的说明经受老化处理。
[0538]
此外，从表ii和图3可以看出，按照本发明的隔绝元件的分层值近似等于含有苯酚-甲醛粘合剂的隔绝元件的分层值a3。
[0539]
下表iii按照图4示出了绝对抗压强度[kpa]en 826。
[0540] 0天7天14天28天a482.665.563.961.3b466.355.151.443.9c471.558.556.154.0
[0541]
表iii
[0542]
表iii示出了按照本发明的隔绝元件的绝对抗压强度(c4)与包含苯酚-甲醛粘合剂的隔绝元件的绝对抗压强度(a4)和包含未添加甲醛粘合剂的隔绝元件的绝对抗压强度(b4)的对比。对应的曲线图示于图4中。
[0543]
图4示出了按照本发明的隔绝元件的抗压强度(曲线图c4)，与曲线图b4中所示的包含矿物纤维和未添加甲醛粘合剂的隔绝元件的抗压强度以及曲线图a4中所示的包含矿物纤维和苯酚-甲醛粘合剂的隔绝元件的抗压强度的对比。
[0544]
抗压强度是按照en 826:2013测量的，可以看出，抗压强度是在隔绝元件生产之后立即测量的，以及在隔绝元件4生产之后7天、14天和28天测量的。
[0545]
按照本发明的隔绝元件的抗压强度非常接近于包含苯酚-甲醛粘合剂的隔绝元件的抗压强度(a4)，但是可以看出，包含未添加甲醛粘合剂的隔绝元件的抗压强度(b4)的损失比按照本发明的隔绝元件的抗压强度增加多得多。此外，按照本发明的隔绝元件的抗压强度非常接近于包含苯酚-甲醛粘合剂的隔绝元件的抗压强度(a4)。可以看出，曲线图c2和a2彼此近似平行。
[0546]
下表iv按照图5，以初始抗压强度的％，示出了按照表iii的相对抗压强度。
[0547] 0天7天14天28天a5100.080.578.575.2b5100.083.277.866.6c5100.082.579.076.1
[0548]
表iv
[0549]
表iv显示了按照本发明的隔绝元件的相对抗压强度(c5)与包含苯酚-甲醛粘合剂的隔绝元件的相对抗压强度(a5)和包含未添加甲醛粘合剂的隔绝元件的相对抗压强度(b5)的对比。对应的曲线图示于图5中。
[0550]
根据图5，比较了按照本发明的隔绝元件的相对抗压强度(曲线图c5)与包含苯酚-甲醛粘合剂的隔绝元件的相对抗压强度(曲线图a5)或包含未添加甲醛粘合剂的隔绝元件的相对抗压强度(曲线图b5)。所有待比较的隔绝元件都经受包含如上所述步骤的老化处理。
[0551]
此外，从图5可以看出，按照本发明的隔绝元件的抗压强度值近似等于包含苯酚-甲醛粘合剂的隔绝元件的抗压强度值。

技术特征：

1.一种用于建筑物的立面系统，特别是外部隔热复合系统(etics)，包括隔热和/或隔音，由至少一个隔绝元件组成，所述隔绝元件是由优选为岩棉纤维的矿物纤维和固化的水性粘合剂组合物制成的粘合矿物纤维产品，其中所述隔绝元件通过机械紧固元件和/或胶粘剂被固定到建筑物的外表面上，并用粉刷层覆盖，其中固化前的水性粘合剂组合物包含一种或多种氧化木质素形式的组分(i)，一种或多种交联剂形式的组分(ii)，一种或多种增塑剂形式的组分(iii)，并且其中所述隔绝元件具有在70kg/m3至150kg/m3之间的堆积密度。2.根据权利要求1所述的立面系统，其中所述隔绝元件具有在2～8wt.-％，优选2～5wt.-％范围内的烧失量(loi)3.根据前述权利要求中任一项所述的立面系统，具有按照欧洲标准en 826:2013测量的抗压强度在5～90kpa间的隔绝元件。4.根据前述权利要求中任一项所述的立面系统，具有按照欧洲标准en 1607:2013测量的分层强度在5～100kpa间的隔绝元件。5.根据前述权利要求中任一项所述的立面系统，其中所述组分(i)为一种或多种氨氧化木质素(aol)的形式。6.根据前述权利要求中任一项所述的立面系统，其中所述组分(ii)包括从β-羟烷基酰胺交联剂和/或噁唑啉交联剂中选择的一种或多种交联剂。7.根据前述权利要求中任一项所述的立面系统，其中所述组分(ii)包括-从聚乙烯亚胺、聚乙烯胺、脂肪胺中选择的一种或多种交联剂；和/或-一种或多种脂肪酰胺形式的交联剂；和/或-从二甲氧基乙醛、乙醇醛、乙醛酸中选择的一种或多种交联剂；和/或-从聚酯多元醇中选择的一种或多种交联剂，比如聚己内酯；和/或-从淀粉、改性淀粉、cmc中选择的一种或多种交联剂；和/或-脂肪族多官能碳化二亚胺形式的一种或多种交联剂；和/或-从基于三聚氰胺的交联剂中选择的一种或多种交联剂，比如基于六(甲基甲氧基)三聚氰胺(hmmm)的交联剂。8.根据前述权利要求中任一项所述的立面系统，包括基于组分(i)的干重，量为1～40wt.-％，比如4～20wt.-％，比如6～12wt.-％的组分(ii)。9.根据前述权利要求中任一项所述的立面系统，其中组分(iii)包括一种或多种增塑剂，选自聚乙二醇，聚乙二醇醚，聚醚，氢化糖，邻苯二甲酸酯和/或酸，比如己二酸，香草酸，乳酸和/或阿魏酸，丙烯酸类聚合物，聚乙烯醇，聚氨酯分散体，碳酸亚乙酯，碳酸丙烯酯，内酯，内酰胺，丙交酯，具有游离羧基的基于丙烯酸的聚合物和/或具有游离羧基的聚氨酯分散体，10.根据前述权利要求中任一项所述的立面系统，其中组分(iii)包括-选自脂肪醇，单羟基醇，比如戊醇，硬脂醇的一种或多种增塑剂；和/或-选自烷氧基化物，比如乙氧基化物，比如丁醇乙氧基化物，比如丁氧基三甘醇的一种或多种增塑剂；和/或-丙二醇形式的一种或多种增塑剂；和/或-乙二醇酯形式的一种或多种增塑剂；和/或-选自己二酸酯，乙酸酯，苯甲酸酯，环苯甲酸酯，柠檬酸酯，硬脂酸酯，山梨酸酯，癸二
酸酯，壬二酸酯，丁酸酯，戊酸酯的一种或多种增塑剂；和/或-选自苯酚衍生物，比如烷基或芳基取代的苯酚的一种或多种增塑剂；和/或-选自硅烷醇，硅氧烷的一种或多种增塑剂；和/或-选自硫酸盐，比如烷基硫酸盐，磺酸盐，比如烷基芳基磺酸盐，比如烷基磺酸盐的一种或多种增塑剂；和/或-磺酸盐，磷酸盐，比如三聚磷酸盐；和/或-羟基酸形式的一种或多种增塑剂；和/或-选自单体酰胺，比如乙酰胺，苯甲酰胺，脂肪酸酰胺，比如妥尔油酰胺的一种或多种增塑剂；和/或-选自季铵化合物，比如三甲基甘氨酸，二硬脂基二甲基氯化铵的一种或多种增塑剂；和/或-选自植物油，比如蓖麻油，棕榈油，亚麻籽油，妥尔油，大豆油的一种或多种增塑剂；和/或-选自氢化油，乙酰化油的一种或多种增塑剂；和/或-选自脂肪酸甲酯的一种或多种增塑剂；和/或-选自烷基多糖苷，葡糖酰胺，氨基葡糖酰胺，蔗糖酯，脱水山梨糖醇酯的一种或多种增塑剂；和/或选自聚乙二醇，聚乙二醇醚的一种或多种增塑剂。11.根据前述权利要求中任一项所述的立面系统，其中基于组分(i)的干重，组分(iii)的存在量为0.5～50wt.-％，优选2.5～25wt.-％，更优选3～15wt.-％。12.根据前述权利要求中任一项所述的立面系统，包括粘合剂中的一种或多种偶联剂形式的其他组分(iv)，比如有机官能硅烷。13.根据前述权利要求中任一项所述的立面系统，还包括粘合剂中的一种或多种选自氨，胺或它们的任何盐的组分形式的组分(v)。14.根据前述权利要求中任一项所述的立面系统，包括粘合剂中的尿素形式的其他组分，特别是基于组分(i)的干重，其量为5～40wt.-％，比如10～30wt.-％，15～25wt.-％。15.根据前述权利要求中任一项所述的立面系统，其中所述粘合剂基本上由以下组成：-一种或多种氧化木质素形式的组分(i)；-一种或多种交联剂形式的组分(ii)；-一种或多种增塑剂形式的组分(iii)；-一种或多种偶联剂形式的组分(iv)，比如有机官能硅烷；-可选的一种或多种选自氨，胺或它们的任何盐的化合物形式的组分；-可选的尿素形式的组分；-可选的更活性或非活性硅酮形式的组分；-可选的烃油；-可选的一种或多种表面活性剂；-水。16.一种用于根据前述权利要求1或15任一项所述的立面系统的隔绝元件，所述隔绝元件由优选为岩棉纤维的矿物纤维和水性粘合剂组合物制成，其中固化前的水性粘合剂组合
物包含一种或多种氧化木质素形式的组分(i)，一种或多种交联剂形式的组分(ii)，一种或多种增塑剂形式的组分(iii)，并且其中所述隔绝元件具有在70kg/m3至150kg/m3之间的堆积密度。17.根据权利要求16所述的隔绝元件，还包括权利要求2至15中任一项的特征。

技术总结

本发明涉及一种用于建筑物的立面系统，特别是一种包括隔热和/或隔音的外部隔热复合系统(ETICS)，所述系统由至少一个隔绝元件组成，所述隔绝元件是由矿物纤维，优选岩棉纤维和固化的水性粘合剂组合物制成的粘合矿物纤维产品，其中所述隔绝元件通过机械紧固元件和/或胶粘剂被固定到建筑物的外表面上，并用粉刷层覆盖，其中固化前的水性粘合剂组合物包含一种或多种氧化木质素形式的组分(i)，一种或多种交联剂形式的组分(ii)，一种或多种增塑剂形式的组分(iii)，并且其中所述隔绝元件具有在70 kg/m3至150kg/m3之间的堆积密度。之间的堆积密度。之间的堆积密度。