BRPI0924244A2 - process to produce wood fiber pellets and chipboard - Google Patents

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Abstract

"processo para produzir aglomerados e chapas de fibra de madeira", cuja característica principal é a polimerização in situ de resina adesivas com licor negro como aglutinante na produção contínua de chapas feitas de materiais celulósicos, notavelmente aqueles chamados tradicionalmente de aglomerados e chapas de fibra do tipo de madeira hdf, mdf e outros."process for producing wood fiber agglomerates and sheets" whose main feature is the in situ polymerization of black liquor adhesive resins as a binder in the continuous production of sheets made of cellulosic materials, notably those traditionally called wood fiber agglomerates and sheets. Wood type hdf, mdf and others.

Description

PROCESSO PARA PRODUZIR AGLOMERADOS EPROCESS TO PRODUCE PELLETS AND

CHAPAS DE FIBRA DE MADEIRAWOOD FIBER PLATES

Campo da InvençãoField of the Invention

Mais particularmente, a presente invenção refere-se à polimerização in situ de uma resina de aideído com um licor negro como aglutinante na produção contínua de chapas feitas de materiais celulósícos, notavelmente aqueles chamados tradícíonalmente de aglomerados (chipboards) e chapas de fibra do tipo de madeira HDF, MDF e outros.More particularly, the present invention relates to the in situ polymerization of an aideide resin with a black liquor as a binder in the continuous production of sheets made of cellulosic materials, notably those traditionally called chipboards and fiber-type sheets HDF wood, MDF and others.

ESTADO DA TÉCNICATECHNICAL STATUS

A tecnologia da produção de celulose mais comum no Brasil é o processo Kraft, que usa uma solução de hidróxido de sódio/sulfito de sódio, o licor branco, para separar a celulose do material de madeira bruto, na etapa chamada digestão, que tem a presença de licor negro, 15 que é um fluido produzido como um subproduto do dlgestor, um elemento que é responsável pelo cozimento da madeira para remover componentes indesejáveis do processo de produção de papel, como iignina, compostos extrativos e produtos alcalinos.The most common cellulose production technology in Brazil is the Kraft process, which uses a solution of sodium hydroxide / sodium sulfite, the white liquor, to separate cellulose from raw wood material, in the stage called digestion, which has the presence of black liquor, 15 which is a fluid produced as a by-product of the dlgestor, an element that is responsible for cooking wood to remove undesirable components of the paper production process, such as iignin, extractive compounds and alkaline products.

Portanto, no processo de produção de papel e celulose, 20 grandes volumes de refugos são gerados, principalmente licor negro, que tem uma alta diversidade de compostos fenóllcos tóxicos.Therefore, in the pulp and paper production process, 20 large volumes of refuse are generated, mainly black liquor, which has a high diversity of toxic phenolic compounds.

De maneira geral, as plantas usam programas modernos de gerenciamento ambientai, como nos países mais avançados do mundo, o que reduz os resíduos sóiidos. Entretanto, tanto o processo de 25 tratamento desse refugo quanto à reutilização do mesmo podem ser, ainda, significativamente aprimorados, visto que, assim como é conhecido, nos últimos anos a utilização de licor negro tem sido de interesse para aqueles que buscam transformá-lo em combustível para ser usado como uma fonte de calor para diferentes aplicações,In general, the plants use modern environmental management programs, as in the most advanced countries in the world, which reduces solid waste. However, both the process of treatment of this refuse and the reuse of it can still be significantly improved, since, as it is known, in recent years the use of black liquor has been of interest to those who seek to transform it in fuel to be used as a heat source for different applications,

2/6 notavelmente em caldeiras, ou para gerar potência, ou para recuperar os teores químicos, conforme falado em muitos documentos de patente.2/6 notably in boilers, either to generate power, or to recover chemical contents, as mentioned in many patent documents.

Portanto, hoje há um progresso considerável no que diz respeito à criação de técnicas para caracterizar especialmente meios 5 projetados, com um olhar para a utilização ecologicamente correta do licor negro.Therefore, today there is considerable progress with regard to the creation of techniques to characterize specially designed media 5, with a look at the ecologically correct use of black liquor.

Conforme já declarado, o licor negro é um subproduto derivado da deslignificação de madeira através do processo (Kraft) sulfato. O teor típico de licor negro é: uma matéria orgânica, um 10 composto de lignina com propriedades altamente aglutinantes, hemiceluloses e outros carboidratos parcialmente degradados e compostos inorgânicos de origem alcalina, hidróxido de sódio, suifurato de sódio, sulfito de sódio, carbonato e cloreto de sódio, na razão aproximada de 50% para cada composto (orgânico/inorgânico) e água.As already stated, black liquor is a by-product derived from the delignification of wood through the (Kraft) sulfate process. The typical black liquor content is: an organic matter, a lignin compound with highly agglutinating properties, hemicelluloses and other partially degraded carbohydrates and inorganic compounds of alkaline origin, sodium hydroxide, sodium suifurate, sodium sulfate, carbonate and chloride sodium, in the approximate ratio of 50% for each compound (organic / inorganic) and water.

Estudos provam que o licor negro pode ser tratado para alterar seu pH suficientemente para ser usado como um extensor na aglutinação de partículas ou fibras de eucalipto ou madeira pinho em uma mistura com formol-uréia, adesivos formo! fenol, taninos, ou outros solúveis em água, em porcentagens que podem variar de 1% a 20 50%.Studies prove that black liquor can be treated to change its pH enough to be used as an extender in the agglutination of particles or fibers of eucalyptus or pine wood in a mixture with formaldehyde, adhesives form! phenol, tannins, or other soluble in water, in percentages that can vary from 1% to 20 50%.

O licor negro, subproduto da produção de papel através do processo Kraft (sulfato) é um sistema coloidal complexo de lignina e resíduos de hemiceluloses e compostos inorgânicos usados no processo, e solúveis em água.Black liquor, a byproduct of paper production through the Kraft process (sulfate) is a complex colloidal system of lignin and residues of hemicelluloses and inorganic compounds used in the process, and soluble in water.

A lignina, como um composto químico, é parte de um grupo de polímeros fenólicos que têm um alto peso molecular que resultam das ligações de fenilpropano que conferem rigidez e resistência coesiva às paredes ceiulares da madeira, isso começa com o composto responsável por suportar a planta. O licor negro originado a partir doLignin, as a chemical compound, is part of a group of phenolic polymers that have a high molecular weight that result from the phenylpropane bonds that give rigidity and cohesive resistance to the cell walls of the wood, this starts with the compound responsible for supporting the plant . Black liquor originated from

3/6 processo (sulfato) Kraft das árvores da espécie de eucalipto ou pinho pode ser usado. O teor de lígnina nas árvores da espécie eucalipto pode variar de 20% a 29%. Após a celulose, a lígnina é o produto natural mais abundante na natureza5 OBJETIVOS DA INVENÇÃO.3/6 (sulphate) Kraft process of eucalyptus or pine trees can be used. The lignin content in eucalyptus trees can vary from 20% to 29%. After cellulose, lignin is the most abundant natural product in nature5 OBJECTIVES OF THE INVENTION.

O objetivo principal da invenção é a utilização ecologicamente correta do licor negro, tornando-o um componente para ser usado como um extensor aglutínante na produção de chapas feitas de materiais celulósicos, notavelmente aqueles chamados 10 tradicionalmente de aglomerados e chapas de fibra do tipo de madeira HDF, MDF e outros.The main objective of the invention is the ecologically correct use of black liquor, making it a component to be used as an agglutinating extender in the production of sheets made of cellulosic materials, notably those traditionally referred to as wood-type fiber agglomerates and sheets HDF, MDF and others.

Características aproximadas de licor negro de eucalipto:Approximate characteristics of black eucalyptus liquor:

pH - acima de .1.1pH - above .1.1

Sólido - 40% a 70%Solid - 40% to 70%

Razão orgânico/ínorgânico aproximada de 1:1Organic / inorganic ratio of approximately 1: 1

A viscosidade é uma variável da temperatura e dos sólidos totais que serão usados no sistema de aplicação, e pode variar de 200 a 20000 cps, e pode estar presente, ela mesma, em estado de pasta dependendo de sua origem.Viscosity is a variable of temperature and total solids that will be used in the application system, and can vary from 200 to 20000 cps, and may itself be present in a paste state depending on its origin.

Conforme já conhecido, os aglutinantes usados na colagem interna da fibra e dos aglomerados, como uma regra geral, adesivos à base de formol-uréia ou formol fenol, produtos com um alto custo e que pesam de maneira muito na composição do custo finai do produto, representando entre 30% e 40% <As already known, the binders used in the internal bonding of fiber and agglomerates, as a general rule, adhesives based on urea formaldehyde or phenol formaldehyde, products with a high cost and which weigh heavily in the composition of the final cost of the product , representing between 30% and 40% <

Em conformidade, o subproduto de licor negro e o produto de refugo da produção de papel, em razão de seu teor de lígnina, permite que seja usado como um extensor de cola dos adesivos uréiaformol e/ou fenol formol, ou também outros tipos de adesivos que são solúveis em água e compatíveis com o licor negro com uma redução ‘ 4/6 significativa no custo, permitindo, ainda, a manutenção de conceitos qualitativos aceitáveis de acordo com os padrões nacionais e internacionais,Accordingly, the black liquor by-product and the waste product from paper production, due to their lignin content, allows it to be used as a glue extender for ureaformol and / or phenol formaldehyde adhesives, or also other types of adhesives which are water-soluble and compatible with black liquor with a significant '4/6 reduction in cost, also allowing for the maintenance of acceptable qualitative concepts in accordance with national and international standards,

Os Adesivos à base de uréia-formoi com um alto teor de formo! e um catalisador adequado gerenciam a reação in situ com a lignina contida no licor negro através de um sistema de aplicação de aspersão altamente eficiente, o que permite um aumento significativo na superfície de contato dos vários componentes químicos separadamente, sem a pré-mistura, com as partícuias ou fibras de 10 madeira, sob as condições de pressão e temperatura particulares para o processo, essa tecnologia é um fator de sucesso para o sistema de produção descrito no presente documento.Adhesives based on urea-formoi with a high content of shape! and a suitable catalyst manage the reaction in situ with the lignin contained in the black liquor through a highly efficient spray application system, which allows a significant increase in the contact surface of the various chemical components separately, without the premix, with wood particles or fibers, under the conditions of pressure and temperature particular to the process, this technology is a success factor for the production system described in this document.

A entrada de um ativador/gerador de radicais de lignína e fibras de madeira permite um aumento significativo nos terminais 15 reativos que oferecem ao sistema uma reação rápida e uma intersecção molecular que é ideal para manter os índices qualitativos e produtivos exigidos.. Isso é importante porque o licor negro, devido a suas características químicas, retarda a velocidade de reação global do sistema.The entry of an activator / generator of lignin radicals and wood fibers allows a significant increase in the reactive terminals 15 that offer the system a fast reaction and a molecular intersection that is ideal to maintain the required qualitative and productive indexes. This is important because black liquor, due to its chemical characteristics, slows down the overall reaction speed of the system.

Outra vantagem importante no uso de iicor negro é tal que as reações de polimerização e a interação das Hgninas com os adesivos uréia-formoí atuam como supressores ou sequestrantes de formol, sendo que essa característica permite que uma chapa com qualidade ambiental saudável seja obtida.Another important advantage in the use of black iicor is such that the polymerization reactions and the interaction of Hgninas with urea-formoí adhesives act as suppressants or formaldehyde scavengers, and this characteristic allows a plate with healthy environmental quality to be obtained.

Outra vantagem importante é o consumo de um poluente agressivo como coadjuvante de polimerização com adesivos uréiaformol e/ou fenoi formol, sem gerar um efluente secundário,Another important advantage is the consumption of an aggressive pollutant as a polymerization aid with urea formaldehyde and / or phenol formaldehyde adhesives, without generating a secondary effluent,

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

O sistema de produção compreende uma aditivaçãoThe production system comprises an additive

5/6 sequencial através da pulverização de compostos químicos sobre as fibras e/ou partículas de eucalipto ou madeira de pinho, de uma maneira contínua em um colador mecânico com um sistema de pás em movimento constante, permitindo uma mistura perfeita dos diferentes 5 compostos e sua interação com as fibras e/ou partículas de eucalipto ou madeira de pinho, formando uma combinação homogênea. A mesma interação com as fibras e/ou partículas pode ser obtida mediante a pulverização na linha pressurizada após a desfibração, permitindo a secagem por evaporação de água residual a uma temperatura de 100° 10 a 18O°C obtendo uma umidade residual final entre 1,5% e 2.0%.5/6 sequentially by spraying chemical compounds on the fibers and / or particles of eucalyptus or pine wood, in a continuous manner in a mechanical glue with a system of blades in constant motion, allowing a perfect mixing of the different 5 compounds and its interaction with the fibers and / or particles of eucalyptus or pine wood, forming a homogeneous combination. The same interaction with fibers and / or particles can be obtained by spraying on the pressurized line after defibration, allowing drying by evaporation of residual water at a temperature of 100 ° 10 to 18 ° C, obtaining a final residual humidity between 1, 5% and 2.0%.

Essas fibras e/ou partículas serão submetidas a um sistema de formação de camada, permitindo a produção de chapas, e através de um processo contínuo de pressão e temperatura, serão prensadas atingindo um estado de compacidade e/ou aglomeração sólido e rígido, 15 tendo características específicas, em tamanhos e espessuras variados.These fibers and / or particles will be subjected to a layer formation system, allowing the production of sheets, and through a continuous process of pressure and temperature, they will be pressed reaching a state of compactness and / or solid and rigid agglomeration, 15 having specific characteristics, in varying sizes and thicknesses.

Os períodos de prensagem, isto é, a velocidade linear em m/min da linha de produção bem como as temperaturas usadas foram iguais ao processo de produção normal, isto é, com o uso de apenas o adesivo uréía-formol como aglutinante interno da chapa.The pressing periods, that is, the linear speed in m / min of the production line as well as the temperatures used were the same as the normal production process, that is, with the use of only the urea-formaldehyde adhesive as an internal binder for the plate .

FORMUJ^^ ♦Emulsão de parafina - 0,1% a 5,0% (em fibra ou partícula seca) «Licor negro - 1,0% a 12,0% (base seca / em fibra ou partícula seca) «Adesivo UF - 2,0% a 12,0% (base seca / em fibra ou partícula seca) «Cloreto de amônio ~ 1,0% a 10,0% (em adesivo UF/base seca) «Ativador/Gerador de radicais ~ até 25 % em lignina sólidaFORMUJ ^^ ♦ Paraffin emulsion - 0.1% to 5.0% (in fiber or dry particle) «Black liquor - 1.0% to 12.0% (dry / fiber or dry particle base)« Adhesive UF - 2.0% to 12.0% (dry base / fiber or dry particle) «Ammonium chloride ~ 1.0% to 10.0% (in UF adhesive / dry base)« Activator / Radical generator ~ up to 25% solid lignin

CARACTERÍSTICAS DOS COMPOSTOS QUÍMICOS,CHARACTERISTICS OF CHEMICAL COMPOUNDS,

6/6 •Emulsão de parafina - 58% a 60% de sólidos •Licor negro - 40% a 70% de sólidos •Adesivo formol-uréia — 65% a 68% de sólidos (Razão molar: 1 de uréia/1,65 até 1,9 de formol) »Cloreto de amônio- 25% a 35% de sólidos •Ativador/Gerador de radicais6/6 • Paraffin emulsion - 58% to 60% solids • Black liquor - 40% to 70% solids • Formaldehyde-urea adhesive - 65% to 68% solids (Molar ratio: 1 urea / 1.65 up to 1.9 formalin) »Ammonium chloride - 25% to 35% solids • Activator / radical generator

Solução: 50 p/p de peróxido de hidrogênio a 30% p/p de uma solução de 6 mg/1 de sulfato ferroso pentaidratado.Solution: 50 w / w of hydrogen peroxide at 30% w / w of a 6 mg / 1 solution of ferrous sulphate pentahydrate.

Compreende-se que determinadas características da composição, e que as combinações de licor negro em relação aos componentes da fórmula podem variar consideravelmente ainda que estejam dentro do mesmo conceito da Invenção e, consequentemente, a descrição detaihada acima é apresentada meramente como um exemplo e é claramente submetida a variações, entretanto, sempre dentro do escopo do conceito da invenção revelado agora que diz respeito ao uso de licor negro como extensor de aglutinante na produção de chapas feitas de materiais ceiulósicos, e, ainda que muitas alterações possam ser feitas nos meios agora detalhados de acordo com as exigências descritivas da lei, compreende-se que os detalhes da presente Invenção devem ser interpretados como ilustrativos, e não iimitadores.It is understood that certain characteristics of the composition, and that the combinations of black liquor in relation to the components of the formula can vary considerably even though they are within the same concept of the Invention and, consequently, the description detailed above is presented merely as an example and is clearly subject to variations, however, always within the scope of the concept of the invention revealed now that concerns the use of black liquor as a binder extender in the production of sheets made of cellulosic materials, and, although many changes can be made in the media now detailed in accordance with the descriptive requirements of the law, it is understood that the details of the present invention should be interpreted as illustrative, not limiting.

Claims (10)

1. PROCESSO PARA PRODUZIR AGLOMERADOS E CHAPAS1. PROCESS TO PRODUCE PELLETS AND PLATES DE fibra DE MADEIRA, caracterizado pelo fato de que compreende uma etapa de policondensação/polimerízação da resina adesiva naOF WOOD fiber, characterized by the fact that it comprises a stage of polycondensation / polymerization of the adhesive resin in the 5 presença de partículas ou fibras de madeira, sendo que os ingredientes a seguir são aspergidos sequencialmente através das partículas ou fibras de madeira, sob uma misturação suficiente para homogeneizáios:5 presence of wood particles or fibers, with the following ingredients being sprayed sequentially through the wood particles or fibers, under a mixture sufficient to homogenize: - emulsão de parafina- paraffin emulsion 10 - licor negro10 - black liquor - resina de aldeído- aldehyde resin - catalisador de poiimerização- polymerization catalyst - ativador de radicais livres- free radical activator 2. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1,2. PROCESS, according to claim 1, 15 caracterizado pelo fato de que a resina adesiva é uma resina de fenolformol, uréia-formol ou uma resina solúvel em água compatível com o licor negro, preferencialmente uréia-formol.15 characterized by the fact that the adhesive resin is a phenolformol resin, urea-formaldehyde or a water-soluble resin compatible with black liquor, preferably urea-formaldehyde. 3. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o catalisador é cloreto de amônio.3. PROCESS, according to claim 1, characterized by the fact that the catalyst is ammonium chloride. 2020 4. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ativador de radicais livres é uma solução que compreende uma mistura de peróxido de hidrogênio e sulfato ferroso pentaidratado.4. PROCESS, according to claim 1, characterized by the fact that the free radical activator is a solution that comprises a mixture of hydrogen peroxide and ferrous sulfate pentahydrate. 5, PROCESSO, de acordo com a reivindicação 4,5, PROCESS, according to claim 4, 25 caracterizado pelo fato de que a dita solução compreende 50 partes de 30% de peróxido de hidrogênio e 10 partes de 6 mg/l de sulfato ferroso pentaidratado.25 characterized by the fact that said solution comprises 50 parts of 30% hydrogen peroxide and 10 parts of 6 mg / l of ferrous sulfate pentahydrate. 6. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita aspersão/misturação dos ditos 6. PROCESS, according to claim 1, characterized by the fact that said sprinkling / mixing of said 2/3 ingredientes é realizada em um misturador de madeira/cola mecânico, ou em uma linha pressurizada.2/3 ingredients are carried out in a mechanical wood / glue mixer, or in a pressurized line. 7. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o licor negro é originado a partir do7. PROCESS, according to claim 1, characterized by the fact that black liquor is originated from the 5 processo Kraft ou sulfato com partículas de eucalipto ou pinho ou fibras de madeira.5 Kraft or sulphate process with eucalyptus or pine particles or wood fibers. 8. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o licor negro tem um pH > 11, 40 a 70 % de sólidos, razão orgânícounorgânico de aproximadamente 1:1 e 2008. PROCESS, according to claim 7, characterized by the fact that the black liquor has a pH> 11, 40 to 70% solids, organic organic ratio of approximately 1: 1 and 200 10 a 20.000 cps de viscosidade.10 to 20,000 cps of viscosity. 9. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que:9. PROCESS, according to claim 1, characterized by the fact that: - a emulsão de parafina tem de 58% a 60% de sólidos, representando de 0,1 a 5% do peso da partícula ou fibra de madeira- the paraffin emulsion has 58% to 60% solids, representing 0.1 to 5% of the weight of the particle or wood fiber 15 seca;15 dry; - o licor negro tem de 40 a 70% de sólidos, representando 1,0 a 12,0% do peso da partícula ou fibra de madeira seca;- black liquor has 40 to 70% solids, representing 1.0 to 12.0% of the dry particle or wood fiber weight; - a resina adesiva é formoFuréía, que tem de 65 a 68% de sólidos, razão molar de 1:1, 65-1,9 de uréia :formol, representando 2,0- the adhesive resin is formoFuréía, which has 65 to 68% solids, molar ratio of 1: 1, 65-1.9 urea: formaldehyde, representing 2.0 20 a 12% do peso da partícula ou fibra de madeira seca;20 to 12% by weight of the particle or dry wood fiber; - o catalisador é cloreto de amônio, com 25 a 35% de sólidos, representando de 1 a 10% do peso de resina adesiva seca;- the catalyst is ammonium chloride, with 25 to 35% solids, representing 1 to 10% of the dry adhesive resin weight; - o ativador/gerador de radicais em uma solução que compreende 50 partes de 30% de peróxido de hidrogênio e 10 partes- the radical activator / generator in a solution comprising 50 parts of 30% hydrogen peroxide and 10 parts 25 de 6 mg/l de sulfato ferroso pentaídratado, representando até 25% da lignlna sólida, em peso.25 of 6 mg / l of ferrous sulphate pentahydrate, representing up to 25% of the solid lignin, by weight. 10. PROCESSO, de acordo com a reivindicação .1, caracterizado pelo fato de que compreende uma ou mais das etapas a seguir:10. PROCESS, according to claim .1, characterized by the fact that it comprises one or more of the following steps: 3/33/3 - desembarcar os troncos- land the logs - lascar os troncos » classificar as lascas- chip the logs »sort the chips - desfibrar as lascas- defibrate the splinters 5 - adicionar resina e aditivos a um misturador mecânico ou linha pressurizada5 - add resin and additives to a mechanical mixer or pressurized line - secar as lascas desfíbradas após a adição de resina e aditivo ~ peneirar- dry defibrillated chips after adding resin and additive ~ sieve 10 ~ formar uma manta10 ~ form a blanket - pré-comprimlr ou pré~prensar a manta- pre-compress or pre ~ press the blanket - realizar uma prensagem a quente contínua até uma espessura final- carry out a continuous hot pressing to a final thickness
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