CS239365B1

CS239365B1 - Greatment of lignin-celulose raw materials before defibering

Info

Publication number: CS239365B1
Application number: CS826860A
Authority: CS
Inventors: Juraj Ladomersky; Jozef Pajtik; Vilem Stefka
Original assignee: Juraj Ladomersky; Jozef Pajtik; Vilem Stefka
Priority date: 1982-09-24
Filing date: 1982-09-24
Publication date: 1986-01-16
Also published as: CS686082A1

Abstract

Vynález spadá do odboru BpracúVánia dřeva a dřevných materiálov. Rieši spósob úpravy lighincelulózových surovin před rozvlákňovaním močovinou alebo zmesou močoviny s inými plastifikátormi a napúčadlami, alebo dalšími organickými a anorganickými zlúčeninami, ako sú rozpúšťadlá, ochranné látky, retardéry horenia. Postupuje sa tak, že k surovině vo formě štiepok, pilin alebo triesok sa přidává močovina vo formě roztoku v množstve 2 až 30 % hmotnostných na sušinu ligníncelulózovej suroviny poetrekom, máčatiím alebo inou impregnáciou, pri teplotách 0 až 200 stupňov Celsia, alebo sa roztok pťidáva za súčasnej mechanickej úpravy. Postupovat sa može aj tak, že pridávanie roztoku močoviny sa uskutočňuje za přítomnosti tlakovej páry,The invention is within the art of working wood and wood materials. It solves the way treatment of lightweight cellulosic raw materials before pulping urea or a urea mixture with other plasticizers and swelling agents or other organic and inorganic ones compounds such as solvents; flame retardants. It proceeds so that the raw material in the form chips, sawdust or chips, urea is added in the form of a solution in an amount of 2 to 30% by weight on lignin-cellulose dry matter raw materials poetrekom, dipping or another impregnation at temperatures of 0 to 200 degrees Celsius, or the solution is added current mechanical treatment. proceed the urea solution may also be added is carried out in the presence of pressurized couples,

Description

Vynález sa týká sposobu úpravy ligníncelulózových surovin před rozvlákňovaním.The invention relates to a process for treating lignin cellulosic raw materials prior to pulping.

V súčasnej době sa vyrába značný počet plošných materiálov na báze rozvláknenej drevnej, respektive inej ligníncelulózovej suroviny. Podl'a účelu použitia sa vláknitá hmota može získat mechanickým, termicko-mechanickým alebo chemicko-mechanickým sposobom. Od stupňa úpravy suroviny je závislá energetická a technologická náročnost procesu, pričom kvalita úpravy sa odrazí aj na kvalitě a kvantitě produktu. Najrozšírenejší spósob predúpravy ligníncelulózovej suroviny před rozvlákňovaním je parenie na štiepky posekanej suroviny pri tlaku nasýtenej páry 0,8 až 1,2 MPa po dobu niekoikých sekúnd až minút. Pri tejto úpravě dojde k čiastočnej plastifikácii ligníncelulózovej suroviny a následné k l'ahšiemu oddetovaniu a inenšiemu poškodzovaniu vlákien. U iných spósobov sa dosahuje zvýšená plasticita suroviny chemickým sposobom, například úpravou roztokmi lúhov, alkalických solí, amoniakom, připadne aj parciálnou hydrolýzou zriedenými roztokmi kyselin (čs. AO č. 203 568).At present, a considerable number of sheet materials are produced on the basis of pulped wood or other lignin cellulose raw material. Depending on the application, the fibrous mass can be obtained by mechanical, thermo-mechanical or chemical-mechanical means. The energy and technological demands of the process depend on the degree of raw material treatment, while the quality of treatment is also reflected in the quality and quantity of the product. The most widespread method of pretreating the lignin cellulose feedstock prior to pulping is steaming to chips of chopped feedstock at a saturated vapor pressure of 0.8 to 1.2 MPa for a few seconds to minutes. This treatment results in partial plasticization of the lignin cellulose raw material and consequently easier detachment and further damage of the fibers. In other processes, increased plasticity of the feedstock is achieved by chemical means, for example by treatment with caustic solutions, alkaline salts, ammonia, or by partial hydrolysis with dilute acid solutions (No. AO No. 203 568).

Popísaný je aj plastifikačný účinok močovinou, popísaný Berlinom, A. A. 1950, alebo zmesou močoviny s inými plastifikátormi a napúčadlami ako například amoniakom, dikyůndiamldom, dimetylsulfo«idom, etylalkoholom a inými. Šamojeva a kolektiv dokázala dobrý plastifikačný účinok močoviny na výrobky z dřeva pri zvýšenej teplote a tiež popísala účinok zmesi močoviny a kyseliny fosforečnej ako> retardérov horenia alebo použitie močoviny v kombinácii s polyvinylalkoholom ako pojivový materiál.Also described is the plasticizing effect of urea described by Berlin, A.A. 1950, or a mixture of urea with other plasticizers and blowing agents such as ammonia, dicyandiamide, dimethylsulfide, ethyl alcohol and others. Shamoyeva et al. Demonstrated a good plasticizing effect of urea on wood products at elevated temperature and also described the effect of a mixture of urea and phosphoric acid as flame retardants or the use of urea in combination with polyvinyl alcohol as a binder material.

Zistilo sa, že sa ulahčí proces rozvlákňovania sposobom úpravy ligníncelulózových materiálov před rozvláknením podta vynálezu močovinou alebo zmesou močoviny s plastifikátormi a napúčadlami, alebo jej ďalšími organickými a anorganickými zlúčeninami akoi sú rozpúštadlá, ochranné látky, retardéry horenia, ktorého podstatou je, že k surovině upravenej do formy štiepok, triesok, pilin alebo iného tvaru sa přidá močovina vo formě roztoku v množstvách 2 až 30 % hmotnostných močoviny na sušinu ligníncelulózovej suroviny postrekom, máčaním alebo inou impregnáciou pri teplotách 0 až 200 °C. Postupovat sa može aj tak, že roztok močoviny sa přidává za súčasnej mechanickej úpravy alebo za přítomnosti tlakovej páry.It has been found that the pulping process is facilitated by treating the lignin cellulosic materials prior to pulping according to the invention with urea or a mixture of urea with plasticizers and blowing agents, or other organic and inorganic compounds thereof such as solvents, preservatives, flame retardants. in the form of chips, chips, sawdust or other forms, urea solution is added in amounts of 2 to 30% by weight of urea per dry weight of lignin cellulose feedstock by spraying, dipping or other impregnation at temperatures of 0 to 200 ° C. It is also possible to add the urea solution in a simultaneous mechanical treatment or in the presence of pressurized steam.

Výhodou spósobu podl'a vynálezu je značné zfahčenie procesu rozvlákňovania, a to aj za tých okolností, že rozvlákňovanie prebieha bez použitia páry, nakolko na vyvolanie plastifikačného účinku postačuje teplota rozvlákňovacieho zariadenia zohriateho mletím suroviny. Účinok močoviny v plastifikačnom smere možno tu porovnat s účinkom amoniaku. Použitie močoviny má vzhfadom k použitiu amoniaku viacej výhod.An advantage of the process according to the invention is that the pulping process is considerably simplified, even under the circumstances that the pulping takes place without the use of steam, since the temperature of the pulping apparatus heated by grinding the raw material is sufficient to produce a plasticizing effect. The effect of urea in the plasticizing direction can be compared here with the effect of ammonia. The use of urea has several advantages over the use of ammonia.

Okrem zlepšenia pracovného prostredia je tvorba vláknitého' materiálu z híadiska následného lisovania za tepla a tepelnej úpravy, zlepšenie fyzikálnych a mechanických vlastností vyrobených materiálov, ako aj zníženej hořlavosti výhodnejšia.In addition to improving the working environment, the formation of fibrous material in terms of subsequent hot pressing and heat treatment, improving the physical and mechanical properties of the materials produced, as well as reduced flammability, are more advantageous.

Za podmienok rozvlákňovania ligníncelulózových surovin alebo lisovania vláknitej hmoty sa močovina rozkládá hydrolýzou za vzniku oxidu uhličitého a amoniaku, pričom hydrolýzu podporuje zvýšená teplota a přítomnost kyselin a zásad. Pri zohrievaňí na teplotu topenia stráca močovina molekulu amoniaku za vzniku biuretu a pri zahrievaní na vyššiu teplotu stráca molekulu amoniaku za vzniku kyseliny izokyanatej, ktorá následné trimerizuje na kyselinu kyanurovú. Amoniak ako> jeden z produktov uvedených rozkladných reakcií má výrazné plastifikačné účinky na dřevo a ďalšie produkty rozkladných reakcií prispievajú k zlepšeniu fyzikálnych a mechanických vlastností vylisovaných materiálov. Okrem toho sa předpokládá, že prebieha chemická interakcia močoviny najmá s lignínovou zložkou ligníncelulózových surovin. Surovina sa spracováva vo formě štiepok, triesok alebo pilin, přidává sa močovina vo formě roztoku v množstve 2 až 30 pere. hmotnosti na sušinu suroviny a připadne s dalšími pridavkami.Under the conditions of pulping lignin cellulosic raw materials or pressing the fibrous mass, urea is decomposed by hydrolysis to form carbon dioxide and ammonia, the hydrolysis being promoted by elevated temperature and the presence of acids and bases. Upon heating to the melting point, urea loses the ammonia molecule to form a biuret, and when heated to a higher temperature loses the ammonia molecule to form isocyanic acid, which subsequently trimerizes to cyanuric acid. Ammonia as> one of the products of the above decomposition reactions has significant plasticizing effects on wood and other products of the decomposition reactions contribute to improving the physical and mechanical properties of the molded materials. In addition, it is believed that the chemical interaction of urea, in particular with the lignin component of the lignin cellulose raw materials, takes place. The raw material is processed in the form of chips, chips or sawdust, and urea is added in the form of a solution of 2 to 30 washes. by weight on dry matter of the raw material and, if necessary, with other additions.

Upravená ligníncelulózová surovina sa može rozvlákňovaf pomocou tlakovej páry 0,5 až 1,2 MPa, připadne v prevádzkou zohriatom defibrátore bez použitia páry. V obidvoch prípadoch spotřeba energie a opotrebenie rozvlákňovacieho zariadenia je nižšie v porovnaní s rozvlákňovaním suroviny len po fyzikálně) plastifikácii, Výsledkom uvedeného procesu je ligníncelulózová vláknitá hmota s nižším podielom poškodených vlákien, ktorá v důsledku přítomnosti močoviny, připadne aj dalších látok, sa vyznačuje zníženou horfavosťou, čo¹ je vítaný príspevok pri následnom sušení a vysokoteplotnom lisovaní vláknitej hmoty, alebo- pri termickom zušlechťovaní vylisovaného vláknitého materiálu. Ďalšou výhodou spósobu podta vynálezu pripravenej vláknitej hmoty je jej vyššia plasticita, čo umožňuje lisovat vláknitý materiál pri nižších tlakoch a s výhodou ju aplikovat pri výrobě tvarovaných výliskov. Materiály připravené podía vynálezu s vyšším obsahom močoviny sú za tepla ohýbatefné a tvarovatefné.The treated lignin cellulose feedstock can be pulped using a pressure steam of 0.5 to 1.2 MPa, optionally in a steam-heated defibrator. In both cases, the energy consumption and wear of the pulping equipment is lower compared to pulping of the raw material only after physical plasticization. which ^one is a welcome contribution during subsequent high-temperature drying and pressing fibrous material, or- in the thermal upgrading molded fiber material. A further advantage of the method according to the invention of the prepared fibrous mass is its higher plasticity, which makes it possible to compress the fibrous material at lower pressures and advantageously apply it in the production of shaped moldings. The materials prepared according to the invention with a higher urea content are heat-bendable and deformable.

Niektoré sposoby úpravy ligníncelulózových surovin před rozvlákňovaním a příprava dřevovláknitých dosák sú bližšie uvedené v príkladoch použitia.Some methods of treating lignin-cellulosic raw materials prior to pulping and preparing fibreboard are described in more detail in the examples of use.

Příklad 1Example 1

Bukové štiepky s podielom vlhkosti cca % sa v bubnové] nanášačke postriekali 30 % hmotnostným vodným roztokom močoviny v množstve 12 % hmotnostných močoviny na sušinu štiepok.Beech chips with a moisture content of about% were sprayed in a tumbler with a 30% by weight aqueous urea solution in an amount of 12% by weight urea to dry the chips.

Štiepky sa hned' preniesli do laboratořněho disko-ntinuálneho defibrátora, do ktorého sa 5 minút pripúšťala nasýtená vodná para teploty 150 °C. Potom sa štiepky mleli po dobu 2 minút. Získaná vláknitá hmota sa volné predsušila na vzduchu, na ňu sa naniesla 35 % parafínová emulzia v množstve 1 % hmotnostně parafínu na sušinu vlákna a 15 % hmotnostným roztokom fenolformaldehydovej živice v množstve 1,5 pere. hmotnosti sušiny živice na sušinu vlákna. Ďalej sa připravili z naneseného vlákna dřevovláknité došky suchým sposobom za lisovania pri teplote 200 °C, celkovej doby lisovania 194 sekúnd a pri mernom lisovacom tlaku 5,5 MPa. Obdobným spósobom boli vylisované porovnávacie došky bez močoviny s měrným lisovacím tlakom 6,0 MPa. Pri hustotě dosák 1,0 g. cm³mali došky s močovinou zlepšenú pevnosť v ohybe o 4,4 °/o, pevnost v tahu kolmo- na rovinu došky o 82 % a prerážaciu prácu o 17 %. Ich napúčanie vo vodě bolo nižšie o 20 % a nasiakavosť nižšia o 26 % voči doskám bez močoviny.The chips were immediately transferred to a laboratory discrete microbial defibrator to which saturated water vapor temperature of 150 ° C was allowed for 5 minutes. The chips were then ground for 2 minutes. The obtained fibrous mass was freely pre-dried in air, to which a 35% paraffin emulsion was applied in an amount of 1% by weight of paraffin to the fiber dry matter and a 15% by weight solution of phenol-formaldehyde resin in an amount of 1.5 pens. dry weight of resin to dry weight of fiber. Further, the coated fiber was prepared in a dry manner by pressing at 200 ° C, a total pressing time of 194 seconds and a specific pressing pressure of 5.5 MPa. In a similar manner, comparative blankets without urea were pressed with a specific compression pressure of 6.0 MPa. At a density of 1.0 g. cm ³ had urea that had an improved flexural strength of 4.4 ° / o, a tensile strength perpendicular to thatch plane of 82%, and a breakdown of 17%. Their swelling in the water was 20% lower and the water absorption was 26% lower compared to urea-free boards.

Příklad 2Example 2

Bukové štiepky s podielorn vlhkosti cca 40 % sa ináčali v 20 % roztoku močoviny teploty 90 °C pod dobu 2 hodin, potom sa štiepky vybrali z roztoku, preniesli sa do laboratórneho defibrátora a mleli v prevádzkou zohriatom defibrátore bez použitia tlakovej páry po dobu 1,5 minút. Rovnakým spósobom sa připravila vláknitá hmota z neupravených štiepok. Vláknitá hmota sa vol'ne na vzduchu presušila, naniesla parafínovou emulziou v množstve 1 % hmotnostně parafínu na sušinu vlákna a fenolformaldehydovej živice roztokom v množstve 2 % hmotnostně sušiny živice na sušinu vlákna. Po úpravě vlhkosti na 8 až 10 pere. hmotnostný vláknitý materiál, ktorý sa lisoval pri teplote 180 °C po dobu 5 minút. Měrný lisovací tlak u porovnávacích dosák bol 6,0 MPa, u dosák s močovinouBeech chips with a moisture content of about 40% were soaked in a 20% urea solution at 90 ° C for 2 hours, then the chips were removed from the solution, transferred to a laboratory defibrator and ground in a heated defibrator without pressure steam for 1 hour. 5 minutes. The fibrous mass was prepared in the same manner from the untreated chips. The fibrous mass was freely air dried, applied with a paraffin emulsion of 1% w / w paraffin to the fiber dry matter and phenol-formaldehyde resin with a solution of 2% w / w dry matter of the resin to the fiber dry matter. After adjusting the humidity to 8 to 10 washes. a mass of fibrous material which has been pressed at 180 ° C for 5 minutes. The specific pressing pressure for the comparator plates was 6.0 MPa, for the urea plates

2,5 MPa. Vylisované došky s močovinou boli plastické, po vychladnutí pevné. Pri hustotě dosák 1,1 g . cm³ boli mechanické vlastnosti dosák s močovinou pri pevnosti v ohybe vyššie o 42 %, pri pevnosti v tahu kolmo na rovinu do-sky o 19 % a pri prerážacej práci vyššie o 65 %. Napúčanie a nasiakavosť vo vodě boli nižšie o 65 pere., respektive o- 43 %. Vo všetkých príkladoch defibrovania štiepok upravených močovinou bol pozorovaný podstatné kl'udnejší beh defibrátora, ako aj nižšie prúdové zaťaženie elektrickej siete, než tomu bolo pri ro-zvlákňovaní neupravených štiepok.2.5 MPa. The pressed urea sacks were plastic, solid upon cooling. At a density of 1.1 g. cm ³ , the mechanical properties of urea boards were 42% higher in bending strength, 19% in tensile strength perpendicular to the plane and 65% higher in punching work. Swelling and water absorption were 65 per cent lower and 43 per cent lower, respectively. In all instances of defibrating the urea treated chips, a substantially quieter defibrator run was observed, as well as a lower current load on the grid than was the spinning of untreated chips.

Spůsob podía vynálezu je možné využit hlavně v drevárskom a celulózopapierenskom priemysle pri spracovaní listnatého a ihličnatého dřeva, iných lignocelulózových surovin, ako aj odpadov z týchto surovin.The process according to the invention can be used mainly in the wood and pulp and paper industry in the processing of hardwood and coniferous wood, other lignocellulosic raw materials, as well as waste from these raw materials.

Claims

P E E D Μ Ε T

1. A method of treating lignin-cellulosic raw materials prior to de-fibrillation of urea or a mixture of urea with other plasticizers and blowing agents or other organic and inorganic compounds, such as solvents, preservatives, flame retardants, characterized in that the raw material in the form of chips, sawdust and chips urea in the form of a solution in amounts of 2 to 30% by weight of urea for addition of shine lignin cellulose raw material by spraying, dipping or otherwise impregnating at temperatures of 0 to 200 ° C or added under simultaneous mechanical treatment.

2. The process for treating lignocellulosic raw materials prior to pulping according to claim 1, characterized in that the urea solution is added in the presence of pressure steam.