CS237607B1 - Composite material on base of plant material particles - Google Patents

Composite material on base of plant material particles Download PDF

Info

Publication number
CS237607B1
CS237607B1 CS830882A CS830882A CS237607B1 CS 237607 B1 CS237607 B1 CS 237607B1 CS 830882 A CS830882 A CS 830882A CS 830882 A CS830882 A CS 830882A CS 237607 B1 CS237607 B1 CS 237607B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
particles
plant
composite material
acid
parts
Prior art date
Application number
CS830882A
Other languages
English (en)
Inventor
Richard Bares
Alois Vasicek
Jan Navratil
Original Assignee
Richard Bares
Alois Vasicek
Jan Navratil
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Richard Bares, Alois Vasicek, Jan Navratil filed Critical Richard Bares
Priority to CS830882A priority Critical patent/CS237607B1/cs
Priority to DK523983A priority patent/DK523983A/da
Priority to SE8306322A priority patent/SE8306322L/
Priority to FI834217A priority patent/FI76728C/fi
Priority to ES527383A priority patent/ES8606061A1/es
Priority to CA000441469A priority patent/CA1241900A/en
Priority to FR8318365A priority patent/FR2536334B1/fr
Priority to DE19833341738 priority patent/DE3341738A1/de
Priority to BE0/211907A priority patent/BE898275A/fr
Publication of CS237607B1 publication Critical patent/CS237607B1/cs

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27NMANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N1/00Pretreatment of moulding material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L97/00Compositions of lignin-containing materials
    • C08L97/02Lignocellulosic material, e.g. wood, straw or bagasse

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

Vynález ae týká kompozitního materiálu na bázi částic rostlinného materiálu, pojených navzájem polymerním pojivém, a způsobu výroby tohoto kompozitního materiálu, při kterém se povrch částic opatří vrstvičkou pojivé látky a částice se potom slisují za zvýšené teploty do konečného výrobku.
Kompozitní materiály na bázi rostlinných surovin, zejména dřepěných vláken,třísek, hoblin, pilin a podobných částic se dosud vyrábějí smícháním vysušených a hydrofobizovaných částic s různými, převážně termosetickými pojivý, například s močovinoformaldehydovou pryskyřicí, a následným slisováním směsi při teplotách vyšších než 130 °C do požadovaných konečných tvarů konstrukčních dílců, převážně desek. Tyto materiály se vyrábějí v mnoha obměnách, lišících se od sebe druhem výchozí suroviny, použitého pojivá a lisovacího tlaku a teploty. Jejich společnou nevýhodou je dlouhodobý únik štěpných produktů pryskyřičného pojivá, zejména formaldehydu, oligomeru močoviny s formaldehydem, popřípadě fenolu, které mají prokazatelně karcinogenní a jiné nepříznivé metabolické účinky ne lidský organismus. Protože se tyto materiály, zejména dřevotřískové desky, stávají v poslední době stále významnější složkou konstrukcí obytných budov a jejich vnitřního vybavení, stává se tato nevýhoda známých kompozitních materiálů na bázi rostlinných částic stále výraznější.
Další nevýhodou známých kompozitních materiálů z rostlinných částic je složitost jejich výrobního procesu včetně přípravy předkondenzátu a náročnost přesného dodržování technologického postupu, které je nezbytné pro dosažení potřebné kvality výrobků; proto u těchto materiálů nelze dosáhnout zvýšení produktivity výroby zkrácením výrobního procesu a jednotlivých výrobních cyklů. V průběhu výrobního procesu, zejména při lisování, se kromě toho uvolňují z lisovaných materiálů ve vysokých koncentracích zdraví Škodlivé reakční zplodiny 8 vysokým obsahem formaldehydu. Nevýhodou těchto znáných-materiálů je i.vysoká cena výrobků z nich, způsobená poměrně vysokým dávkováním drahého pojivá, kterého obsahuje výrobek v hmotnostním množství zpravidla 10 až 30 %· Tyto nedostatky jsou odstraněny u kompozitního materiálu z rostlinných částic podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že částice rostlinného materiálu jsou vzájemně pojeny furfurylaldehyd-furfurylalkohol-ligninovým kopolymerem, navázaným kovalerrtní vazbou na základní strukturní jednotky celulózy rostlinných částic.
Podstata způsobu výroby kompozitního materiálu podle vynálezu, při kterém se povrch rostlinných částic opatří vrstvičkou pojivé látky a částice se potom slisují za zvýšené teploty a tlaku, spočívá v tom, že na částice rostlinného materiálu se nanese aktivační hydrolyzačni činidlo, vybrané ze skupiny obsahující kyselinu sírovou, Lewisovy kyseliny, kyselinu fosforečnou a kyselinu paratoluensulfonovou, síran močoviny a kyselý síran amonný, načež se rostlinné částice slisují tlakem 1 až Ю MPa při teplotě 80 až 200 °C.
Podle konkrétního výhodného provedení vynálezu se na rostlinné částice před jejich lisováním nanese neutralizační činidlo, vybrané ze skupiny obsahující močovinu, sířen amonný a fosforečnan amonný.
Výchozím materiálem pro kompozitní materiál podle vynálezu jsou částice rostlinného původu, obsahující lignocelulózové hmoty, složené ze tří hlavních složek, z celulózy, která je polymerem /J-D-glukopyranosy 8 polymeračním stupněm nad 600, z hemicelulózy, která je lineárním pólysacharidem, vyplňujícím spolu s ligninem mezery celulózové stavby buněčných blan, jehož základní stavební jednotkou jsou vedle β-D-glukopyranosy různé pentosany, a z ligninu, který je polymerem, obsahujícím ve své struktuře benzenová jádra, navzájem spojená pře8 -0- můstky nebo -CO-O-, popřípadě i C-C vazby.
Kompozitní materiál podle vynálezu získává své výsledné vlastnosti synergickým využitím většiny chemických látek, obsažených v rostlinných částicích, ke generování vhodného pojivá, jehož strukturní vazba a kostra je shodná s kostrou rostlinných částic.
Kyselou hydrolýzou dochází к nerušení vazeb celulóza-lignin a dále dochází к hydrolýze hernlcelulózy, popřípadě pentosanů za vzniku furfuralu· Při zahřátí v kyselém prostředí . dochází jednak k polykondenzaci volných koncových skupin ligninu s celulózou, většinou na jiném místě řetězce než v původní hmotě, jednak k polykondenzaci vzniklého furfurylaldehydu a jeho derivátů do řetězců mmkiOmmoikkl. Kromě toho lze'očekávat, že se polymerace zúčastní dehydrované složky D-glukózy.
Při vyšších teplotách za přítomno o ti de^ díra tažních činidel dochází dále k detyůrataci , OH skupin hexosanů za vzniku ketovazeb nebo aldehydCckých vazeb, popřípadě za vzniku dvojných vazeb. Vzniklé skupiny jsou · schopny zapooit se·.do polymmrace a kopolymerace, mimoto dochází ještě.ke kopolymmraci s désaktiTOvarý! aktivačním činidlem a a neutralizačním činidlem.
Koompozcní maateiál podle vynálezu má dobré mechanické vlastnosti C bez přidávání, syntetických pryskyřic a·jiných pojiv, která by mohla mít nepříznivý účinek a ohrožovat zdraví lidí. Potřebné pojivo pro vzájemné spojení sousedních částic·se vytváří při · provádění způsobu výroby kommooZtiího maaeriálu podle vynálezu přímo · z vlastního maaeriálu rost^iných částic pomocí neškodného aktivačního činidla, nanášeného ne jejich povrch. Uvolněné monornmrní reaktivní pojivé látky se v kyselém prostředí pomocí zvýšené, teploty a tlaku reverzně převádějí na zestárlou polymerní hmotu ee strukturou podobnou struktuře původní rtstlirшé hmc>ty. Výrobky z ktmmooitního mBaeriálu podle vynálezu tedy obsaHuj- výhradně výchozí materiál s malým ho osivím· aktivovaných a potom opět Zaktivovaných činidel a jsou tedy naprosto zdraví nezávadné, nehledě na to, že u maaeriálu podle vynálezu. odpadaa^ náklady na pořízení poměrně drahých pojiv. Pro provádění Způsobu podle vynálezu,není nutné snižovat vlhko8t výchozích částic jako je tomu u dosud známých metod, takže se dosahuje také pommrně značných úspor energie, potřebné jinak k sušení výchozího maaeriálu.
Stupněm aktivace se řídí mnnožtví uvolněného monomeru, které společně s velikostí lisovacího tlaku a druhem výchozího maaeriálu určuje vlastnosti výsledného výrobku. Způsob podle vynálezu však nevylučuje moonnst mooifikace vlastností maaeriálu přídavkem vhodných příměsí včetně dalších · pojiv, zejména furarnového typu. Analýza vzniklého ktmppoZtníht matoriálu, vyrobeného způsobem podle vynálezu, ukázala, žeže volná kyselina sírová, použitá jako aktivační činidlo, je v průběhu tvorby polymeru ' dezektivována reakcí například s dvojnými vazbami dehydratovaných hexosanů za vzniku sulfoskupin SO^H, popřípadě «SOO.Mooooina, použitá jako neutralizační činidlo, ktpolyktnienzuje v kyselém prostředí s aldehyd!ckými skupinami za vzniku lineárního,řetězce -CHg-NH-CO-NH. ů-mmeyllural a další furemové deriváty, přítomné po hydrolýze hexosanů a delty! dotaci vzniklých D-glukóz, se váží na OH nebo CHO skupiny, popřípadě samy polyktndeniilUÍ. Rurfural, přítomný po hydrolýze pentosenů a vzniklých pentos, jednak sám polykon^i^i^a^k^^je, jednak se váže · ne volné OH skupiny celulózy a ligninu, popřípadě ostatních zbytků. Po hydrolýze ligninu dochází k vazbám OH nebo CHO skupin ligninu na OH skupiny celulózy.
Kommooitní maatriál podle vynálezu je blíže objasněn, pomocí následnících způsobů jeho výroby, uvedených v příkladech provedení.
Příklad 1
Do bubnové míchačky se umíítí · 100 hmoto!osních dílů třísek smrkového dřeva a na třísky se nanese pomocí rozprašovacího zařízení mlhovina koncentrované kyseliny sírové H^SO^. Celkové mnnožtví nanesené kyseliny sírové činí 3 hmotnostní díly. Potem se do míchačky přidá k třskkám 6 hmotnosních dílů práškové к^о^пу, která se s tříklc^mů promíí^st. Tím je připravena lisovací směs. Působením kyseliny sírové se původní polymerní látka dřevat aktivuje ne povrchu třísek na monomer a přebytečné ^nosit^ií kyseliny sírové · se ineulralizlje práškovou mooovinou. Lisovací směs se potom lisuje v Hoov^cím zařízení při teplotě 180 °C a působení zavíracího tlaku 8,0 MPa po dobu 5 minut a po uplynutí tohoto časového intervalu dosahuje dohotovený výrobek·ve formě desky svých konečných vlastnootí, má pevnost v tahu za thybl 12,0 MPa a objemovou hmoonoe^t 950 kg/sp.
Příklad 2
Do bubnové . míchačky se vloží rozdrcené zbytky suchých kukuřičných stonků v možství 100 hmožn()žtních dílů, ke kteýfa se přidá 5 hmožnc>žtních dílů 96$ní kyseliny sírové HgSO^, rovnoměrně rozptýlené po povrchu stonků. Potom se ke smOsi přidá 7 hmoonnotních dílů práškové močoviny a takto připravená směs se lisuje při teplotě 180 °C zavíracím tlakem 8,0 MPa. Finálních vlastností dosahuje komppoztní materiál po čtyřech minutách lisování, kdy aktivovaný monomer zesiluje na povrchu rozdrcených částic do v podstatě stejné polymerní látky jako ve výchozím oaatriálu.
Příklad 3
Do bubnové míchačky se vloží směs dřevěných pilin a dřevěných třísek v poměru 1:3 a v celkovém 100 hpožeožtních dílů. Ne povrch částic se rovnoměrně nanesou 4 hmotnostní díly kyseliny sírové v aerosolu, načež se přidá 6 ho oohoosních dílů práškové močoviny a směs se důkladně promíí!. Lisovací směs se potom lisuje v lisu zavíracím t.leleem - asi 2,0 MPa při teplot 1*70 °C po dota 6 minut. Kornppoltní oa^eiál má hustota 650 kg/m? a ohybovou pevnost 1,5 MPa.
Příklad 4
V míchačce se smísí 100 h]oožnožtních dílů' třísek z březového - dřeva s 8 hmoonostními díly práškové mo0ožioy. Ve smOsi 'se potom rozptýlí pomezí rozprašovacího zařízení 6 hmotnostních dílů 80%ní kyseliny fosforečné. Připravená směs se lisuje při teplotě 170 °C a ttaku 8 MPa po dobu 6,5 Dohotovený komppoztní oaatriál má hustotu 650 kg/mP a ohybovou pevnost, 1,5 MPa.
příklad 5
100 hmoonnotních dílů třísek jehličnatého dřeva se smísí se 6,15 hmoon Dotaci díly práškové močoviny a potom se ve smOsi rovnoměrně rozptýlí 6,25 hmoonnotních dílů - 65%n:í kyseliny dusičné. Po slisování 8 MPa - při teplotě 170 °C po dobu 7 se vytvoří tompoo^ní oaateiál s hustotau 650 kg/mP a s ^vnooH v tahu za otyta 1,5 MPa.
Příklad 6 ‘
100 hInožnožtních dílů třísek smrkového dřeva se smísí v míchačce se 4 boco^at^m! díly práškové močoviny a 3 hmoonootními díly meanea08ttou draselného jako katalyzátoru, urychlujícího aktivaci pojivových látek. Potom se ke smOsi přidajjí ' 4 hmožnožtní díly 965Kn:f kyseliny sírové, ržzoleoé v jemné mlhovině ve vzducta. - Směs se sltauje p^i tapiok 150 °b a tlaku 10 MPa po dobu dvou minut. Hustota takto vyrobeného koiappoziního oeaeeiálu je 950 kg/mP a matelá:! má pevnost v - tahu za ohyta 15 MPa.
Příklad 7
Směs podle příkladu 1 se lisuje tlakem ' 8,0 MPa při teplotě 80 °C po dobu 10 minut. Kom^o^ní maateiál má hustotu 950 kg/mP ' a ^vnost v tahu za otyta 12,0 MPa.
Příklad 8
Ke 100 hmo0no8eoím dílům třísek smrkového dřeva se při^dá 15 hmožnožtních dílů paratžlseosslfonžvé kyseliny a směs se dobře promísí společně se dvěma hmoonostními díly - fosforečnanu amonného /^NH^y/^PO^, /NH^/gHPO^, popřípadě /NH^/HgPO^; připravená směs se ' lisuje tlakem 8,0 MPa při teplotě 150 °C po dobu 5 a takto vytvořený -komopoztaí oaaeriál má hustotu 700 kg/mP a pevnost v tahu a za - otyta 12,0 - MPa.
K rost^nným částicím se aktivační hydrolyzační činidlo přidává jako stmožtaená látka nebo ve směsi s jinou hydrolyzační látkou, popřípadě se mohou přidávat látky, které tato činidla přičemž tatáž zásada platí pro oeuSrαlizαčoí činidla.
Kompooztní oaaerlál je možno připravovat také ze smOsi aktivovaných částic, upravených hydrolyzačnío- činidlem, a neupravených částic, popřípadě ' pro - získání - nových vlastností je možno přidávat do směsi další- pojivé nebo/a jiné přísady. Z komppoitních materiálů různých druhů, to znamená vytvářených z různých druhů částic nebo pojených různým množstvím aktivovaného kopolymerního pojivá, popřípadě vytvořených z různě upravených částic, je možno vytvářet vrstvené desky a jiné vrstvené výrobky s rozdílnými vlastnostmi jednotlivých vrstev, slisovávaných najednou do celku.

Claims (3)

  1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU
    1. Kompozitní materiál na bázi částic rostlinného materiálu s obsahem pólysacharidů, celulózy a ligninu, pojených navzájem polymerním pojivém, vyznačující se tím, že částice jsou pojeny furfurylaldehyd-furfurylalkohol-ligninovým kopolymerem, navázaným kovalentni vazbou na základní strukturní jednotky celulózy v rostlinných částicích.
  2. 2. Způsob výroby kompozitního materiálu podle bodu 1, vyznačující se tím, že na alespoň část částic rostlinného materiálu se nanese aktivační hydrolyzační činidlo, vybrané ze skupiny obsahující kyselinu sírovou, Lewisovu kyselinu, kyselinu fosforečnou, peratoluensulfonovou kyselinu, síran močoviny, kyselý síran amonný, chlorid zinečnatý a sírany aminu, načež se rostlinné částice slisují tlakem 1 až 10 MPa při teplotě 80 °C až 200 °C po dobu
    1 až 10 minut.
  3. 3. Způsob podle bodu 2, vyznačující se tím, že před lisováním se rostlinné částice smísí s neutralizačním činidlem, vybraným ze skupiny obsahující močovinu, síran amonný a fosforečnan amonný.
CS830882A 1982-11-19 1982-11-19 Composite material on base of plant material particles CS237607B1 (en)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS830882A CS237607B1 (en) 1982-11-19 1982-11-19 Composite material on base of plant material particles
DK523983A DK523983A (da) 1982-11-19 1983-11-16 Sammensat materiale baseret paa partikler af plantemaessig oprindelse og fremgangsmaade til fremstilling deraf
SE8306322A SE8306322L (sv) 1982-11-19 1983-11-16 Sammansatt material baserat pa partiklar av vegetabiliskt ursprung samt sett att tillverka detsamma
FI834217A FI76728C (fi) 1982-11-19 1983-11-17 Foerfarande foer framstaellning av kompositmaterial av partiklar bestaoende av polymeriskt lignocellulosamaterial.
ES527383A ES8606061A1 (es) 1982-11-19 1983-11-18 Un metodo de fabricar un material compuesto a base de partes de origen vegetal de material lignocelulosico
CA000441469A CA1241900A (en) 1982-11-19 1983-11-18 Composite material based on particles of a plant origin and the method of manufacturing thereof
FR8318365A FR2536334B1 (fr) 1982-11-19 1983-11-18 Materiau composite a base de particules d'origine vegetale et son procede de fabrication
DE19833341738 DE3341738A1 (de) 1982-11-19 1983-11-18 Verbundmaterial auf der basis von teilchen pflanzlichen ursprungs und verfahren zu seiner herstellung
BE0/211907A BE898275A (fr) 1982-11-19 1983-11-21 Matériau composite à base de particules d'origine végétale et procédé de fabrication de celui-ci.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS830882A CS237607B1 (en) 1982-11-19 1982-11-19 Composite material on base of plant material particles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS237607B1 true CS237607B1 (en) 1985-09-17

Family

ID=5433446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS830882A CS237607B1 (en) 1982-11-19 1982-11-19 Composite material on base of plant material particles

Country Status (2)

Country Link
BE (1) BE898275A (cs)
CS (1) CS237607B1 (cs)

Also Published As

Publication number Publication date
BE898275A (fr) 1984-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1036737A (en) Polyisocyanate: formaldehyde binder system for cellulosic materials
CA1273748A (en) Composition for bonding solid lignocellulosic materials
EP0492016B1 (en) Thermosetting resin material and composite products from lignocellulose
US3668286A (en) Fiberboard produced from wood particles having a 5 to 25 percent moisture content prior to steaming and mechanical reduction in the formation process
EP1017752B1 (en) Bonding of solid lignocellulosic materials
JPH08510416A (ja) 再生可能原料からの複合材料の製造法
JP2002532293A (ja) 木材複合物製品の製造のための伸長ポリメチレンポリ(フェニルイソシアネート)樹脂結合剤
EP0961813B1 (en) Adhesive composition and its use
EP0595462B1 (en) Treatment of lignocellulosic materials
RU2753759C2 (ru) Связующее вещество для дерева, не содержащее формальдегид
WO1990015834A1 (en) Binder composition for chip like and/or fibrous material
JPS6030309A (ja) リグノセルロ−ス材料から複合製品を製造する方法
US1959375A (en) Method of making alpha substitute for wood
WO1998037147A2 (en) Adhesive composition and its use
EP1318000B1 (de) Bindemittel für die Herstellung und die Verklebung von Holz und Holzwerkstoffen
CA1211913A (en) Process for manufacturing composite products from lignocellulosic materials
CS237607B1 (en) Composite material on base of plant material particles
US4044087A (en) Method of making fast cured lignocellulosic particle board
CA1241900A (en) Composite material based on particles of a plant origin and the method of manufacturing thereof
WO1998037148A2 (en) Adhesive composition
RU2132769C1 (ru) Способ получения пресс-массы для изготовления облицовочного слоя древесностружечных плит
EP4351854B1 (en) Process of producing a lignocellulosic composite, corresponding lignocellulosic composite, and use thereof
CS209521B2 (en) Reactive catalyzer for the polycondensation of the amino-resins
WO1986002292A1 (en) Fiber board composition
KR100196687B1 (ko) 리그노셀룰로스로부터의 열경화성 수지물질 및 복합 물품