CZ300395A3 - Process and apparatus for charging lead accumulators - Google Patents

Description

Vynález se týká desky z materiálu obsahujícího 1 ignoce1u1ozu ve formě částic nebo vláken například dřevotřískové nebo dřevovláknité desky. Vynález se týká také výroby takové desky.

Do s. a v a d n.í.........stav techniky

Deska typu podle vynálezu se vyrábí desintegrací materiálu obsahujícího 1 ignoce1ulozu na třísky nebo vlákna. Tento desintegrovaný materiál se pak suší, lepí a vytvaruje se na rohož. Přitom může být lepení provedeno před sušením nebo po něm. Finální výrobek se pak získá konečným vysušením rohože lisováním za tepla k vytvrzení lepidla za získání hotové desky.

Příklady takových desek jsou dřevotřísková deska a dřevovláknitá deska střední hustoty MDF (medium density fiberboard); Dřevotřísková deska se vyrábí z materiálu, který je desintegro ván na hrubé třísky, zatímco dřevovláknitá deska je z materiálu děsí ntegrovaného rozvlákněním, to je na více méně oddělená vlákna.

Pevnost desky je určována vzájemnou vazbou třísek nebo vláken. Pevnost za sucha tvarované lepené desky je určována přísadou lepidla tím, že vytvrzené lepidlo váže třísky nebo vlákna dohromady.

Jako pojivá se při výrobě lepených desek používá normálně močovinoformaldehydového lepidla, které se přimísí do desintegrovaného materiálu. Množství lepidla může být hmotnostně 6 i více procent. . Lep id1 o je poměrně drahé a je proto snahou jeho přísadu minimalizovat. Menší množství lepidla má však nepříznivý vli v na pevnost hotové desky. Vzhledem k tomu je třeba přísadu lepidla opt i ma1 izovat.

Úkolem vynálezu je zlepšit pevnost shora uvedených typů desek. Úkolem vynálezu je také snížit přísadu lepidla snížena při uchování pevnosti desky.

Podstata........vynálezu

Za sucha tvarovaná a za tepla lisovaná deska z 1 i gnoce 1 uil ozu obsahujícího materiálu ve tvaru třísek nebo vláken spočívá ppdle vynálezu v tom, že je 1 ignoce1u1ozový materiál částečně sulfonován, přičemž organicky vázaná síra převyšuje obsah nativní síry íignoce1u1ozového materiálu, je však nižší než hmotnostně O,4i%.

Podle vynálezu je lignin třísek nebo vláken alespoň veisvé povrchové vrstvě modifikován chemicky před konečným sušením, takže se dosáhne nárůstu vazebné reaktivity zavedením hydrofilních skupin, přičemž se teplota měknutí ligninu sníží. Chemická modifikace ligninu může být provedena chemikáliemi, například sulfonačním nebo ozonovým zpracováním, nebo nějakým jiným způsobem.

Vynález a příklady jeho výhodných provedení jsou níže podrobně popsány.

Při výrobě dřevovíáknikých desek suchým způsobem jsou výchozí surovinou třísky, které se rozvlákní na rozvlákňovacím stroji v jedné nebo v několika operacích. Po desintegraci se provede lepení, sušení, tvarování a lisování za tepla. Sušení se také může provádět před lepením. Při lisování za tepla je snahou dosáhhout uvnitř desky teploty 100 až 115 ’C v případě použitί1epide1 na močovínoforma1dehydové bázi.

Při tomto způsobu se do materiálu přidávají chemikálie reagující s ligninem před lisováním za tepla. Chemické zpracování, například sulfonace, modifikuje lignin chemicky tak, že se dosáhne vyšší vazné reaktivity zavedením hydrofilních skupin. Současně se také sníží teplota měknutí ligninu. Jako příklady takových o sobě známých chemikálií se uvádějí siřičitan sodný a hydrogensiřičitan sodný. Chemikálie se mohou přidávat po konečném rozvlánění materiálu, v jeho průběhu, nebo po něm. Může být vhodné přidávat chemikále v přímé souvislosti s rozvlákňováním v diskovém defibrátoru, například na vstupudefibrátoru, uprostřed defibrátoru nebo mimo obvod disků. Při rozvlákňování ve dvou nebo

1» v několika operacích se mají chemikálie přidávat těsně před druhou rozvlákňovací operací nebo v jejím průběhu, nebo během poslední operace. Jinými místy dávkování chemikálií může být profukovací potrubí za defibrátorem, sušicí operace nebo operace předehřívání před rozvlákňováním.

Při výrobě dřevotřískové desky je výchozí materiál ve tvaru třísek desintegrováných na částice. Částice se suší, lepí a vytvoří se z nich rouno, které se vylisuje za tepla na hotovou desku. Podobně jako při výrobě dřevovláknitých desek se normálně používá vytvrdite1ného lepidla na močovinoforma1dehydové bázi. Také v tomto případě se chemikálie přidávají před lisováním za tepla. Chemické zpracování má stejný účel a může být stejné jako v případě výroby dřevovláknitých desek. Chemikálie mohou být přidány po konečné desintegraci materiálu, v jejím průběhu nebo před desintegrací, s výhodou bezprostředně před desintegraci, takže chemická reakce v ligninu probíhá v průběhu desintegracs a při následném sušení.

Jak bylo shora uvedeno, je účelem chemického zpracování, s výhodou sulfonace, modifikovat chemicky lignin alespoň v povrchové vrstvě třísek nebo vláken, zčásti zavedením hydrofilních skupin, takže se v ligninu dosáhne zvýšené vazné reaktivity a zčásti snížením teploty měknutí ligninu. Chemicky modifikovavaná povrchová vrstva má mít tloušťku přibližně 1 μιη, přičemž snížení teploty měknutí má být nejméně o 10 ’C.

má být lignin tak sulfonován, aby se dosáhlo celém průřezu

Při sulfonaci rozdělení síry v však obsah síry koncentrován na třísek nebo vláken, přičemž je povrchovou vrstvu třísek nebo vláken. Obsah síry by měl být tudíž v povrchové vrstvě o tloušťce >♦ μιτι nejméně o 50 % vyšší částech třísek nebo vláken, vé vrstvě o tloušťce lpím než průměrný obsah síry ve zbývajících Dále by měl být obsah síry v povrchonejméně dvojnásobný oproti průměrnému obsahu síry ve zbývajících částech třísek nebo vláken.

Při konečném lisování desky se teplota zvýší nad vytvrzovací lepidla k zajištění vytvrzení desky. Nejnižší teplota při lisování za tepla musí tudíž přesahovat požadovanou teplotu v desce vytvrzovací teplotu.

Proto má být snížena teplota měknutí ligninu v povrchové vrstvě třísek nebo vláken na teplotu pod nejnižší teplotou v desVýsledkem snížení teploty měknutí se vrstva v povrchu ce pr i vyt 1 ač í v místě lisování za tepla měkká 1 i gn i nová třísek nebo vláken styku se sousedními třískami nebo vlákny, pricemz se dosáhne se zvětší styčné plochy, lepidla se využije účinněji a lepších pevnostních vlastností, zejména v příčném směru desky.

Zvětšení vazebné reaktivity ligninu zavedením hydrofi 1ňích skupin dále znamená, že lignin může vytvářet vodíkové vazby snadněji. Tím se zvýší vazebné síly na jednotku povrchu a přídavně se zvýší pevnostdesky.

Chemické modifikaci ligninu ve vnitřních částech třísek nebo vláken se má zabránit k uchování jejich rozměrové stálosti. Výhodné je tudíž nízké dávkování siřičitanu. Nízké dávkování vyvol á sulfonaci primární stěny a sekundární stěny vlákna. Při vyšším dávkování je rozdělení síry v dobrém vztahu s rozdělením ligninu v buněčné stěně. Proto má být síra pro sulfonaci přidána v množství maximálně 13 kg síry, s výhodou maximálně 6 kg síry na tunu materiálu obsahujícího 1 ignoce1u1ozu.

K dosažení žádoucí chemické modifikace ligninu v povrchové vrstvě třísek nebo vláken se mají chemikálie přidávat při desintegraci materiálu nebo po ní. Dávkování chemikálií, reakční doba a teplotní podmínky musejí být přesně řízeny. Sulfonaci ligninu selektivně v povrchové vrstvě třísek nebo vláken se modifikace ligninu dosáhne při nízkém dávkování a velké části vnitřku třísek nebo vláken zůstanou sulfonaci nedotčeny, takže třísky zůstanou tuhé a rozměrově stálé, což je výhoda pro pevnost desky. Proto je 1 ignoce1u1 o z ový materiál ve tvaru třísek nebo vláken sulfonován částečně, takže organicky zreagovaná síra zvýší nativí obsah síry 1 ignoce1u1ozového materiálu, je však nižší než 0,4 %. S výhpdou je zreagované množství síry 0,04 až 0,2 %. Síra je v podstatě zreagována s ligninem 1 ignoce1u1ozového materiálu ve formě skupin sulfonove kyseliny.

Vynález blíže objasňují, nijak však neomezují následující příklady praktického provedení.

Příklady.......provedení.........y.yná...l..e..z..u

Příklad 1

Surovina ve tvaru třísek z evropského buku se předehřeje na teplotu 175 ’ C a přidá se roztok siřičitanu sodného. Nato se provede desintegrace materiálu v rozv 1ákňovacím přístroji. Přidané množství siřičitanu sodného odpovídá 10 kg/t třísek (2,5 kg síry na tunu třísek). Připraví se také referenční šarže bez chemické pří sady.

Teplota měknutí ligninu v referenční šarži je přibližně 125 ’C, zatímco -tepiota měknutí ligninu v šarži zpracované chemikálií se sníží přibližně na 100 °C v povrchové vrstvě vláknitého materiálu.

Do profukovacího potrubí za rozv 1ákňovacím strojem se přidá močovinoformaldehydové lepidlo (UF-1epid1 o). Přidané množství pro materiál zpracovaný siřičitanem odpovídá 8 % UF-lepidla, vztaženo na suchý vláknitý materiál a u referenčního materiálu 13 % UF-lepidla, vztaženo na suchý vláknitý materiál. Nato se obě šarže materiálu suší na obsah sušiny přibližně 90% a vytvarují se z nich rohože. Tyto vláknité rohože se slisují tlakem 1,5 MPa a lisují se za tepla na desky 6 minut při teplotě 170 C. Teplota uprostřed desky na konci, lisování za.tepla je naměřena 115 až 120 *C, to je nižší než teplota měknutí ligninu v referenční šarži, avšak vyšší než teplota měknutí ligninu v šarži zpracované siřičitanem.

Změří se pevnost takto zhotovených desek. Výsledky jsou následující:

VI. a s t n o s t

Referenční šarže

Šarže zpracovaná siřičitanem

Pevnost v ohybu MPa 39,5 Pevnost vnitřní vazby MPa 1,8 Obsah UF-lepidle % 13,0

39,0 1,9 8, O

Výsledek ukazuje, že se u desek, ačkoli obsah lepidlav dosáhne ekvivalentních pevností desce se sníženou teplotou měknutí ligninu je podstatně nižší. To potvrzuje shora uvedený technický ef ekt .

Příklad 2 při teplotě 170 *C. Teplota tepla je naměřena 115 až 120

Surovina ve tvaru smrkových třísek se předehřeje na teplotu 170 °C a přidá se roztok siřičitanu sodného. Nato se materiál rozvlákní v rozvlákňovacím stroji. Přidané množství siřičitanu sodného odpovídá 15 kg/t a 22 kg/t třísek (3,8 kg a 4,6 síry na tunu třísek). Připraví se také referenční šarže bez chemické přísady, Při této zkoušce se nepřidá žádné lepidlo.

Teplota měknutí ligninu v referenční šarži je přibližně 125 ’C, zatímco teplota měknutí ligninu v šarži zpracované chemikálií se sníží přibližně na 100 ’C v povrchové vrstvě vláknitého materiálu.

Po rozvláknění se obě šarže materiálu suší na obsah sušiny přibližně 90% a vytvarují se z nich rohože. Tyto vláknité rohože se slisují tlakem 1,5 MPa a lisují se za tepla na desky 6 minut uprostřed desky na konci lisování za ’C, to je nižší než teplota měknutí ligninu v referenční šarži, avšak vyšší než teplota měknutí ligninu v šarži zpracované siřičitanem.

Změří se pevnost takto zhotovených desek. Výsledky jsou následující:

	VIastnost	Referenční šarže	S i ř i č i t a nu
1 5	kg/t	22 kg/t
k	Pevnost v ohybu MPa	5,8	9,0		12,6
	Modul pružnosti MPa	785	15 9.9		1796

Výsledek ukazuje podstatný rozdíl mezi vlastnostmi desky zpracované chemikálií a referenční desky. Pevnosti ukazují účinek zvýšené vazebné aktivity a zvětšené styčné plochy, jež potvrzují technický efekt vynálezu.

Vynález se ovšem neomezuje na popsaná provedení a jsou možné modifikace a obměny v rozsahu vynálezu.

Technická........využ i te1 nos t

Částečnou sulfonizací třískového nebo vláknitého lignocelulozového materiálu se dosahuje zvýšení pevnostních vlastností za tepla lisovaných desek při snížené spotřebě lepidel.

Claims (12)

1. 2a sucha tvarovaná a za tepla lisovaná deska z lignocelulozu obsahujícího materiálu ve tvaru třísek nebo vláken, vytí m , že je lignocelulozový materiál z n a c u j i c i částečně sulfonován, přičemž organicky vázaná síra převyšuje ob sah nativní síry 1 ignoce1u1ozového materiálu, je však nižší hmotnostně 0,4 %, vztaženo na lignocelulozový materiál.

2.

nez

Za sucha tvarovaná a za tepla lisovaná deska podle nároku 1, vyznačuji ci síry je 0,04 až 0,2%.

s e t í m , že obsah organicky vázané

2a sucha tvarovaná a za tepla lisovaná deska podle nároku 1 i go vé až2, vyznačující ninem 1 ignoce1u1ozového materiálu kyše líny.

t í m, že síra je vázána je ve formě skupin sulfon

Za sucha tvarovaná a za tepla lisovaná deska podle nároku 1 až 2, v y z n a č u j í c í se t í m, že vázaná síra je koncentrovaná v povrchové vrstvě třísek nebo vláken, přičemž ol?sah síry v povrchové vrstvě tlusté 2 pm je podstatně vyšší, s výhodou nejméně o 50 % než je průměrný obsah síry ve zbývající části tří sek nebo vláken.

5. Za sucha tvarovaná a za tepla lisovaná deska podle nároku 4, vyznačující se tím, že obsah síry v povrchové 1 pm tlusté vrstvě je nejméně dvakrát vyšší než průměrný obsah siry ve zbývající částí třísek nebo vláken.

6. Způsob výroby za sucha tvarované a za tepla lisované désky z 1 ignoce1ulozového materiálu, přičemž se materiál je desintegruje na třísky nebo vlákna, suší, lepí před sušením nebo po něm, vytvarovává na rohož a nakonec vysuší lisováním za tepla na hotovou desku, v y z n a č u j í c í s e t í m, že se před konečným sušením lignin alespoň v povrchové vrstvě třísek nebo vláken chemicky modifikuje, přičemž se vysuje vazná reaktivita zavedením hydrofilních skupin a snížím teploty měknutí ligninu na teplotu pod nejnižší teplotou potřebnou k vytvrzení lepidla v desce při lisování za tepla.

7. Způsob podle nároku 6, v y z n a č u j í c í že se lignin modifikuje chemicky přísadou chemikálií s ligninem.

8. Způsob podle nároku 7, vyznačují c í že se lignin modifikuje chemicky sulfonací.

se tím, reagujících se tím,

9 . Způsob podle nároku 6 až 8, v y z n a č u j í t í m, že teplota měknutí 1 i gn i nu s e snižuje alespoň o μ m tlusté povrchové vrstvě tří sek nebo vláken.

c

1 O

10. Způsob podle nároku 8, v y z n a č u j í c í se tím, že se lignin sulfonuje, přičemž se dosahuje rozdělení síry v celém průřezu třísek nebo vláken.

11. Způsob podle nároku 10,vyznačuj ící se t í m , že se lignin sulfonuje, přičemž obsah síry v povrchové vrstvě tlusté 2 pm je podstatně vyšší, s výhodou nejméně o 50 než je průměrný obsah síry ve zbývající části třísek nebo vláken

12. Způsob podle nároku 8 až 11, v y z na č u j í c í se t í m , že se lignin sulfonuje přidáním chemikálií obsahujících síru v množství maximálně 13 kg, s výhodou 6 kg síry na tunu materiálu obsahujícího 1 ignoce1u1ozu.

13. Způsob podle nároku 7, v y z n a č u j í c í se tím, že se lignin modifikuje chemicky zpracováním ozonem.

Způsob podle nároku 7, v y z n a č u j í c í že chemikálie se.přidávají po konečné desintegraci materiálnu

15. Způsob podle nároku 7, v y z n a č u j i c í setí že chemikálie se přidávají před konečnou desintegraci mateři nebo v jejím průběhu.

18. Způsob podle nároku 6 až 15, vyznačuj í cí tím, že se desintedrace provádí ro z v 1ákňováním v jedné v několika operacích.