CS240178B1

CS240178B1 - Composite material from plant origin particles and method of its production

Info

Publication number: CS240178B1
Application number: CS837990A
Authority: CS
Inventors: Richard Bares; Alois Vasicek
Original assignee: Richard Bares; Alois Vasicek
Priority date: 1983-10-28
Filing date: 1983-10-28
Publication date: 1986-02-13
Also published as: CS799083A1

Abstract

Kompozitní materiál sestává z rostlinných částic, zejména dřevěných třísek, které jsou vzájemně pojeny polymerním pojivém, jehož alespoň část je tvořena hyarogenovaným furylaldshydem. Odolnost tohoto materiálu proti vodě je zvýšena obalením částic termoplastickou hmotou, vybranou ze skupiny obsahující polyvinylchlorid, polyetylén, polypropylen nebo chlorovaný polyetylén, která se při prováděni způsobu podle vynálezu nanáší na aktivované částice, na jejichž povrohu se kyselou bydrolýzou zejména působením S seliny sirové vytvořila vrstvička pova, před jejich lisováním za zvýšené teploty.The composite material consists of plant material particles, especially wood chips, which are bonded together by a polymeric binder, at least a portion of which is hyarogenized furyl aldehyde. Resistance this material against water is increased by coating the particles with thermoplastic material, selected from the group consisting of polyvinyl chloride, polyethylene, polypropylene or chlorinated polyethylene, which is carried out in the process of the process according to the invention is applied to activated particles on whose surface with acidic bydrolysis in particular by action WITH Sulfur-peanut before being pressed temperature.

Description

Vynález se týká kompozitního materiálu z částic rostlinného původu, zejména z dřevěných tříeek, pojených vzájemně polymerním pojivém, zejména hydrogenovaným furylaldehydem, a způsobu jeho výroby.The invention relates to a composite material of particles of vegetable origin, in particular wood chips, bonded together with a polymeric binder, in particular hydrogenated furylaldehyde, and to a process for its preparation.

Dosud známé kompozitní materiály z rostlinných částic, zejména dřevěných třísek, se vyrábějí mícháním vysušených a popřípadě hydrofobizovaných rostlinných částic s pojivý, především termosetickými .na bázi fenolformaldehydových nebo močovinoformaldehydových polykondenzátů, hydrofobizovaných přídavky nízkomolekulárních látek, především parafinů, olejů, tuků a podobně. Tyto materiály se vyrábějí v mnoha druzích, lišících se vzájemně druhem použitého pojivá, typem použité výchozí suroviny, lisovacím tlakem a teplotou. Společnou nevýhodou těchto materiálů je dlouhodobý únik štěpných produktů pryskyřičného pojivá, zejména formaldehydu, oligomeřu močoviny s formaldehydem, popřípadě fenolu, které mají prokázané nepříznivé metabolické účinky na lidský organismus a jsou dokonce do značné míry karcinogenní, takže použití těchto známých materiálů na výrobky, určené především do interiérů obytných budov, je spojeno s nebezpečím ohrožení zdraví obyvatel budov.Heretofore known composite materials of plant particles, in particular wood chips, are produced by mixing dried and optionally hydrophobized plant particles with a binder, especially thermosetting, based on phenolformaldehyde or urea-formaldehyde polycondensates, hydrophobized additions of low molecular weight substances, especially paraffins, oils, fats and the like. These materials are produced in many varieties, differing in the type of binder used, the type of feedstock used, the pressing pressure and temperature. A common disadvantage of these materials is the long-term leakage of resin binder fission products, in particular formaldehyde, urea oligomer with formaldehyde, or phenol, which have proven adverse metabolic effects on the human body and are even largely carcinogenic, to the interiors of residential buildings is associated with a danger to the health of the occupants of buildings.

Jiné známé kompozitní materiály, odstraňující zdravotní závadnost známých kompozitních materiálů s formaldehydovým pojivém, jsou vyráběny s využitím katalytického rozkladu rostlinných částic na látky schopné polymerace při zvýšených teplotách a při pů240 178Other known composite materials that eliminate the health of known composite materials with formaldehyde binder are manufactured using catalytic decomposition of plant particles into substances capable of polymerizing at elevated temperatures and at temperatures of about 150 DEG F.

- 2 sobení tlaku. Katalytický rozklad se vyvolává nanesením aktivačního činidla, zejména silné kyseliny, na povrch částic rostlinného původu, obsahujících lignocelulózové hmoty s podílem polysacharidů, ligninu, tříslovin a jiných složek, a hydrolýzou se původní polymer výchozí látky převede na monomer schopný reakce, který působením zvýšené teploty a tlaku polymeruje na odvozený polymer, který k sobě pojí jednotlivé stlačené částice. Tento materiál však není odolný proti vodě a vlhkosti a jeho použitelnost je proto omezena jen na suché prostředí. Odolnost proti vlhkosti je sice možno zlepšit dovedením katalytického rozkladu do vyšších stádií, avšak takto vyrobený materiál má zase podstatně horší mechanické vlastnosti. Hydrofobizace výchozího materiálu látkami, používanými při výrobě známých druhů kompozitního materiálu, pojených formaldehydovými, zejména fenolformaldehydovými nebo močovinoformaldehydovými polykondenzáty, rovněž podstatně zhoršuje mechanické vlastnosti materiálu, zejména jeho pevnost, přičemž ani těmito opatřeními se nedosahuje dostatečné odolnosti proti vlhkosti, takže použitelnost takto vyrobených kompozitních materiálů je omezená.- 2 pressure actions. Catalytic decomposition is induced by the deposition of an activating agent, in particular a strong acid, on the surface of plant-derived particles containing lignocellulosic masses containing polysaccharides, lignin, tannins and other constituents, and by hydrolysis to convert the parent starting material into a reactive monomer which pressure polymerizes to a derived polymer that binds the individual compressed particles together. However, this material is not water and moisture resistant and is therefore limited to dry environments. Although moisture resistance can be improved by bringing catalytic decomposition to higher stages, the material produced in this way has significantly inferior mechanical properties. The hydrophobization of the starting material with the substances used in the production of known types of composite material bonded with formaldehyde, in particular phenol-formaldehyde or urea-formaldehyde polycondensates, also considerably deteriorates the mechanical properties of the material, especially its strength, even with these measures insufficient moisture resistance. is limited.

Tyto nedostatky známých kompozitních materiálů jsou odstraněny materiálem podle vynálezu, který je z částic rostlinného původu, pojených navzájem polymerním pojivém, jehož alespoň část je tvořena hydrogenovaným furylaldehydem; podstata kompozitního materiálu podle vynálezu spočívá v tom, že částice rostlinného materiálu jsou obaleny hydorofobním povlakem termoplastické látky, vybrané ze skupiny obsahující polyvinylchlorid,These drawbacks of the known composite materials are overcome by a material according to the invention which is of plant origin particles bonded together with a polymeric binder, at least a part of which is hydrogenated furylaldehyde; The nature of the composite material according to the invention is characterized in that the plant material particles are coated with a hydrophobic coating of a thermoplastic material selected from the group comprising polyvinyl chloride,

240 178240 178

-3 polyetylén, polypropylén a chlorovaný polyetylén.-3 polyethylene, polypropylene and chlorinated polyethylene.

Podstata způsobu výroby kompozitního materiálu podle vynálezu, při kterém se na částice rostlinného původu nejprve nanese aktivační činidlo, vybrané ze skupiny obsahující kyselinu sírovou, Lewisovy kyseliny a dalSÍ minerální kyselé látky, a popřípadě neutralizační činidlo s katalyzátorem a na závěr se částice slisují při zvýšené teplotě a tlaku, spočívá v tom, že před lisováním se na povrch aktivovaných rostlinných částic nahese termoplastické látka, vybrané ze skupiny obsahující polyvinylchlorid, polyetylén, polypropylén nebo chlorovaný polyetylén ve formě práěku, roztoku, disperze nebo taveniny.SUMMARY OF THE INVENTION A process for the production of a composite material according to the invention, in which an activating agent selected from the group consisting of sulfuric acid, Lewis acids and other mineral acids, and optionally a neutralizing agent with a catalyst, is first applied to the plant origin particles. and pressure, characterized in that, prior to compression, a thermoplastic material selected from the group consisting of polyvinyl chloride, polyethylene, polypropylene or chlorinated polyethylene in the form of a powder, solution, dispersion or melt is deposited on the surface of the activated plant particles.

Po nanesení termoplastické látky se částice slisují za zvýšené teploty a tlaku jako u známého způsobu výroby kompozitního materiálu. U kompozitního materiálu podle vynálezu se dosahuje podstatně vyšší hydrofobity přídavkem termoplastických látek, které se při výrobě kompozitního materiálu způsobem podle vynálezu při lisování za teplot vyšších než je teplota skelného přechodu termoplastu převádějí v taveninu, která má vysokou viskozitu a zaplňuje póry rostlinných částic jen v povrchové vrstvičce. Vytvořený polymerní film na povrchu rostlinných částic zamezuje pronikání vody do částicja tím zabraňuje jejich bobtnání, které je jinak příčinou zhoršených mechanických vlastností kompozitního materiálu. Dalšího zlepšení mechanických vlastností kompo žitního materiálu, vyráběného postupem podle vynálezu, se dosahuje katalytickou hydrogenací furylaldehydu vodíkem, který vzniká v průběhu lisování přímo ve hmotě na místě potřeby.After application of the thermoplastic material, the particles are compressed at elevated temperature and pressure as in the known method of manufacturing the composite material. The composite material according to the invention achieves substantially higher hydrophobicity by the addition of thermoplastics, which are converted into a melt having a high viscosity and only fills the pores of the plant particles only in the surface when producing the composite according to the invention when pressed at temperatures above the glass transition temperature of the thermoplastic. vrstvičce. The formed polymer film on the surface of the plant particles prevents water from penetrating into the particles and thus prevents their swelling, which otherwise causes deteriorated mechanical properties of the composite material. A further improvement of the mechanical properties of the composite material produced by the process of the invention is achieved by catalytic hydrogenation of furylaldehyde with hydrogen, which is produced during compression directly in the mass at the site of need.

240 178240 178

Způsob výroby kompozitního materiálu podle vynálezu je blíže objasněn pomocí příkladů provedení.The production method of the composite material according to the invention is explained in more detail by way of examples.

Příklad 1Example 1

V bubnové míchačce se připraví směs dřevěných tříeek, na které se nanese směs aktivačního činidla pro aktivaci povrchu částic rozkladem dřeva na látky schopné polymerace za zvýěenýeh teplot, představovaného koncentrovanou kyselinou sírovou, a neutralizačního činidla pro neutralizaci přebytku kyseliny sírové, představovaného práškovou močovinou, κ této směsi se potom přidá emulzní polyvinylchlorid v hmotnostním množství 5 vztaženém na dřevnou hmotu. Směs ae slisuje tlakem 2,0 MPa po dobu oIn a tumbler mixer, a mixture of wood chips is prepared on which a mixture of activating agent for activating the particle surface by decomposing the wood is applied to substances capable of polymerizing at elevated temperatures represented by concentrated sulfuric acid and a neutralizing agent to neutralize excess sulfuric acid represented by powdered urea. emulsion polyvinyl chloride was then added in the amount of 5 based on the wood mass. The mixture ae is pressed at 2.0 MPa for a period of 0

minut při teplotě 180 C. Výsledný kompozitní materiál ve formě desky mé pevnost v tahu za ohybu 21, 96 MPa a je beze změn objemu odolný proti vodě.minutes at a temperature of 180 C. The resulting composite sheet material has a bending strength of 21.96 MPa and is water resistant to volume changes.

Příklad 2Example 2

V bubnové míchačce se připraví směs dřevěných třísek, na které se stejně jako v předchozím příkladu nanese aktivační činidlo a neutralizační činidlo, načež se k této směsi přidá aglomerát, tvořený polyvinylchloridem a chlorovaným polyetylénem a obsahující obě tyto složky v hmotnostním poměru 1:1. Takto připravená směs se potom lisuje při teplotě 180 °C tlakem 6 MPa po dobu 6 minut. Vyrobený kompozitní materiál ve formě desek má pevnost v tahu za ohybu 19,6 MPa a dobře odolává působení vody, které nevyvolává objemové změny.A mix of wood chips is prepared in a tumbler mixer, to which, as in the previous example, the activating agent and the neutralizing agent are applied, followed by the addition of an agglomerate of polyvinyl chloride and chlorinated polyethylene containing both components in a 1: 1 weight ratio. The mixture is then pressed at 180 ° C at 6 MPa for 6 minutes. The produced composite material in the form of plates has a flexural strength of 19.6 MPa and is well resistant to water, which does not induce volume changes.

- 5 Příklad 3 240 178- 5 Example 3 240 178

V bubnové míchačce ae připraví směa dřevěných třísek a jemným dřevěným prachem a k této výchozí látce se přidá směa aktivačního činidla s neutralizačním činidlem jako v příkladu 1. V dalším stupni výrobního procesu se ke směsi přidá práškový polypropylén a výsledná směs se lisuje při teplotě 180 °C tlakem 1,8 MPa po dobu 7 minut. Zhotovené deska z kompozitního materiálu dobře odolává vodě a má pevnost v tahu za ohybu 18,1 MPa.In a tumbler mixer, a mixture of wood chips and fine wood dust is prepared and to this starting material a mixture of activating agent with a neutralizing agent as in Example 1 is added. In the next step of the manufacturing process, powdered polypropylene is added to the mixture and the resulting mixture is pressed at 180 ° C pressure 1.8 MPa for 7 minutes. The made composite board is resistant to water and has a flexural strength of 18.1 MPa.

Při zkouškách byl kompozitní materiál podle vynálezu připravován i s jinými hydrolyzačními aktivačními činidly ze skupiny obsahující Lewisovy kyseliny, kyselý síran amonný, chlorid zinečnatý, plynný chlorovodík, přičemž pro způsob podle vynálezu je možno využít i směsí těchto látek nebo směsí, uvolňujících tyto látky. Při výrobě byly také kromě močoviny použity další látky jako neutralizační činidla, především Lewisovy zásady, zásaditá mýdla a některé další látky. Pro zintenzivnění rozkladu rostlinných částic byl používán katalyzátor, představovaný manganistanem draselným.In the tests, the composite material of the invention was prepared with other hydrolyzing activating agents selected from the group consisting of Lewis acids, ammonium acid sulphate, zinc chloride, hydrogen chloride gas, and mixtures or releases thereof could also be used in the present invention. In addition to urea, other substances such as neutralizing agents, in particular Lewis bases, basic soaps and some other substances, have also been used in the production. A potassium permanganate catalyst was used to intensify the decomposition of the plant particles.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

CLAIMS 1. A composite material of plant-derived particles, in particular wood chips, bonded together with a polymeric binder comprising at least partially hydrogenated furylaldehyde, characterized in that the plant-derived particles are coated with a hydrophobic thermoplastic coating selected from polyvinyl chloride, polyethylene, polypropylene. and chlorinated polyethylene

2. A method for producing a composite material according to claim 1, wherein an activating agent selected from the group consisting of sulfuric acid, Lewis acids and other mineral acid substances and optionally a neutralizing agent with a catalyst is applied to the plant-derived particles and finally compacted at elevated temperature and pressure, characterized in that a thermoplastic material selected from the group consisting of polyvinyl chloride, polyethylene, polypropylene and chlorinated polyethylene, in the form of a powder, solution, dispersion or melt, is applied to the surface of activated particles of plant origin before compression.

Printed by Moravske tiskarske zavody, Price: CZK 2.40s operation of 12, the People's Militia class

3, Olomouc