EA008415B1

EA008415B1 - Древесная плита и способ ее изготовления

Info

Publication number: EA008415B1
Application number: EA200501823A
Authority: EA
Inventors: Михаэль Хофманн; Андреас Хольм; Дирк Веншотт
Original assignee: СиВиПи КЛИН ВЭЛЬЮ ПЛАСТИКС ГМБХ
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2007-04-27
Also published as: AU2004245222B2; PL1633541T3; US7875346B2; EA200501823A1; EP1633541B1; EP1633541A1; CA2528219C; AU2004245222A1; CA2528219A1; UA82525C2; CN1867434A; DE10326181A1; ES2388853T3; JP2006527098A; JP4629662B2; DE10326181B4; WO2004108374A1; US20060121261A1; CN1867434B; BRPI0411062A

Abstract

Изобретение относится к древесной плите, полученной методом горячего прессования из древесной стружки или древесных волокон и частиц или волокон из пластмассы со связующим веществом, где часть древесных стружек или волокон заменена размолотым или измельченным агломератом из смеси отходов пластмассы, а размеры частиц древесной стружки или волокна с одной стороны и размолотого агломерата с другой стороны приблизительно одинаковы.

Description

Изобретение относится к древесной плите в соответствии с п.1 формулы изобретения.

Предшествующий уровень техники

В отношении материала, из которого они изготовлены, древесные плиты подразделяются на древесно-стружечные и древесно-волокнистые. Древесно-волокнистые плиты изготавливаются из расщепленной на волокна древесины, причем в зависимости от образования нетканого полотна в жидкой или газообразной среде различают мокрый или сухой способ изготовления. Измельчение предварительно раздробленной древесины (щепы) производится в дисковом рафинере после гидротермической подготовки. При сухом способе к волокнистому материалу добавляются синтетические связующие. При мокром способе древесно-волокнистые плиты могут изготавливаться с использованием склеивающих свойств, которыми обладает сам волокнистый материал даже и без применения дополнительных связующих, причем определенную роль играет и свойлачивание волокон. После образования нетканого полотна древесно-волокнистые плиты прессуются с применением тепла и давления. На древесноволокнистые плиты часто наносятся покрытия, например, пленки на основе меламиновой смолы, фольга или лаки. Они применяются в мебельном производстве в качестве декоративных элементов интерьера, а также для изготовления дверей внутри помещений, при изготовлении упаковочных материалов, в строительстве и т.д. Пористые древесно-волокнистые плиты используются в тепло- и звукоизоляционных целях.

При изготовлении древесно-стружечных плит стружка или хлопья, так же как при изготовлении древесно-волокнистых плит, прессуются при нагревании с использованием связующего вещества в виде клея из синтетической смолы (например, из формальдегидных смол на основе меламина или мочевины). Размер, форма и расположение стружки или хлопьев, а также количество синтетической смолы могут влиять на свойства древесно-стружечных плит. Высококачественные плиты изготавливаются из нескольких слоев, причем наружный слой состоит из особенно тонкой стружки. Для применения в мебельной промышленности древесно-стружечные плиты могут покрываться декоративными пленками, грунтовочными пленками или шпоном.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является создание древесной плиты, в которой древесная стружка или древесное волокно частично заменены более дешевыми исходными материалами без ухудшения качества древесных плит.

Эта задача решается средствами, изложенными в п.1 формулы изобретения.

В древесной плите в соответствии с изобретением часть древесной стружки или древесного волокна заменяется размолотым или фибриллированным агломератом из смеси пластмасс, представляющих собой отходы. Доля размолотого или фибриллированного агломерата может составлять более 150 мас.% относительно 100% сухой массы древесной стружки или древесного волокна. Согласно одному из вариантов изобретения размер частиц древесной стружки или древесного волокна с одной стороны и размер частиц агломерата с другой стороны приблизительно одинаков. Размер древесной стружки или древесных волокон составляет от 0,05 до 2,0 мм. Размер частиц размолотого агломерата предпочтительно не превышает 1,0 мм.

В существующих системах сбора отходов пластмассы, например, бытовых упаковочных материалов, таких как стаканчики из-под йогурта, упаковочная пленка, защитная обертка, пакеты для покупок, бутылки из-под моющих средств, тюбики от зубной пасты, преимущественно образуется смесь пластмасс. Они могут содержать наряду с обычной пленкой и отходами из полиэтилена низкой и высокой плотности или полипропилена также остатки пленки из полиамидов, поликарбонатов, полиэтилентерефталата и других полимеров, и, таким образом, не являются пластмассами одного класса. Количественное распределение полимеров по различным сортам пластмасс производится, как известно, в процессе обработки и сортировки предприятием, производящим сбор отходов, и зависит от следующих параметров: поведение населения в отношении сбора отходов и его понимание значения качества при сборе в конкретном регионе могут сильно различаться. Вышесказанное в особенности относится к системам сбора бытовых отходов.

В настоящее время применяются различные способы сортировки собранной пластмассы. Назовем следующие примеры: воздушная сепарация, сепарация в воде по плотности (плавучесть в воде при удельной плотности <1), качественная идентификация пластмасс с помощью различных инфракрасных спектрограмм, также в сочетании с воздушной сепарацией и другими методами. Несмотря на упомянутые способы, достаточно точное разделение пластмасс по типам, которые обычно удаляют в отходы без учета их типа, может быть экономически оправдано лишь в ограниченной степени. Так, пленки из полиэтилена низкой плотности можно отделить от пленок полиэтилена высокой плотности с точностью около 95%. Однако, если в системах сбора отходов содержатся комбинированные пленки, например полиамидные пленки с покрытием из полиэтилена низкой или высокой плотности, точное разделение по типам почти невозможно.

Таким образом, продуктом операций сбора и разделения смеси пластмасс все равно является смесь пластмасс. В особенности с экономической точки зрения нужно исходить из того, что при попытках

- 1 008415 улучшения способов разделения стоимость разделения и обработки должна быть существенно ниже стоимости поставки нового материала одного типа. Указанная выше смесь полимеров кроме полиэтилена и полипропилена содержит также полиамид, поликарбонат и полиэтилентерефталат. Нельзя исключить также появления остатков алюминия или неорганических составляющих, например, соединений кремния.

Обычным способом обработки упомянутой смеси полимеров является так называемая агломерация. Измельченный материал нагревается в процессе трения при перемешивании в смесителе до такой степени, что измельченные частицы начинают расплавляться и сливаться друг с другом. На горячий агломерат периодически распыляют холодную воду, так что органические составляющие частично удаляются вместе с водяным паром. Одновременно расплавленный материал охлаждается и превращается в сыпучий гранулированный материал. Типичным пригодным для транспортировки продуктом отсортированной фракции смеси пластмасс, состоящей преимущественно из отходов пленки, является агломерат. Типичная насыпная плотность агломератов из смеси пластмасс составляет 320 кг/м³, и они легко транспортируются.

Главная проблема, связанная со смесью пластмасс, состоит в том, что утилизация материала в отношении 1:1 невозможна, в отличие от стекла, ПВХ, бумаги, белой жести, алюминия и т.п. Типичные технологические процессы обработки пластмассы, такие как экструзия, литьевое формование, каландрование и т.п., не могут быть применены, так как для них требуется пригодная для обработки расплавленная масса.

Смесь пластмасс главным образом (более чем на 50%) состоит из остатков пленки, но содержит также отходы формованных пластмассовых изделий, как, например, измельченных стаканчиков из-под йогурта, крышек от бутылок или толстостенных бутылок, например, из-под моющих средств. Поэтому смесь пластмасс не имеет определенной точки плавления, а имеет очень широкий диапазон температур плавления. В смеси пластмасс могут содержаться материалы, которые не плавятся до температуры 200°С, используемой при обычных процессах экструзии или каландрования, например отходы алюминия или полиэтилентерефталата. Вязкость смеси пластмасс различна и зависит от состава пластмасс. Даже при высоких температурах получается вязкая масса, которая не становится менее вязкой при увеличении температуры. Некоторые полимеры, например, полиэтилен низкой плотности (точка плавления около 105-115°С) в некотором диапазоне температур разлагаются на углерод с выделением двуокиси углерода и водяных паров, тогда как полиамиды только начинают плавиться (точка плавления, начиная от 180°С). При разложении низкоплавких полиолефинов, таких как полиэтилен низкой плотности, при более высоких температурах образуется необратимая смесь с высоким содержанием углерода. Образуется серая или черная масса, свойства которой после охлаждения отличаются от физических и химических свойств массы, которые она имела до расплавления.

В древесных плитах согласно изобретению только часть стружки или волокна заменяется смесью пластмасс, когда агломерат из отходов перемалывается или подвергается измельчению и добавляется к древесной стружке или древесному волокну до прессования. Смесь пластмасс обладает влагостойкостью, а в отношении термостойкости соответствует древесной стружке и древесному волокну. Добавка размолотой или растертой смеси пластмасс не приводит к существенному улучшению древесных плит в отношении свойств материала. С другой стороны, замена стружки или волокна и не ухудшает свойств плиты. Применение растертой или размолотой смеси пластмасс резко уменьшает стоимость изготовления древесных плит. Другое преимущество состоит в том, что смесь пластмасс используется и утилизируется, и ее не нужно хранить или сжигать.

Согласно одному из вариантов изобретения добавляется порция размолотого или растертого агломерата низкоплавкой пластмассы одного типа из отходов. Агломераты из пластмассы одного типа, например, из листов или пленок доступны. Поскольку такие листы обладают высоким сродством друг к другу (полиолефины), размолотые или измельченные агломераты обладают способностью связывать тугоплавкие пластмассы между собой. Связующие компоненты добавляются к смеси стружки, волокна или только к смолам и измельченному агломерату. Смешивание перед агломерацией не должно допускаться, так как при агломерации снова получается смесь пластмасс с неопределенными свойствами. Свойства древесных плит, к которым добавляется порция размолотой или растертой пластмассы одного типа, можно плавно изменять.

Особенно выгодно изготавливать относительно тонкие древесные плиты толщиной до 8 мм, поскольку в этом случае легко прогреть средний слой, так чтобы частицы связующего вещества расплавились. Однако это может быть достигнуто и в толстых плитах толщиной до 40 мм. В этом случае нужно применять обратное охлаждение и другие известные технологии, позволяющие ввести требуемое количество тепла. Согласно одному варианту реализации изобретения добавляемая порция размолотого агломерата пластмассы одного типа может составлять до примерно 100% используемого размолотого или измельченного агломерата смеси пластмасс. Также, при добавке агломерата из чистой пластмассы или пластмассы одного типа, перемалывание производится до такого размера частиц, который соответствует размеру частиц древесной стружки или древесного волокна и размолотого агломерата смеси пластмасс.

Как уже упоминалось выше, известен способ изготовления древесных плит из нескольких слоев. В

- 2 008415 одном из вариантов реализации изобретения древесная плита состоит по меньшей мере из двух слоев, причем один слой состоит из древесной стружки или волокна, размолотого или фибриллированного агломерата смеси пластмасс и связующего вещества, а другой слой - из древесной стружки или волокна, размолотого или фибриллированного агломерата пластмассы одного типа и связующего вещества, причем эти слои спрессованы в плиту методом горячего прессования.

Способ изготовления древесных плит согласно изобретению включает следующие этапы: перемалывание или измельчение агломерата смеси пластмасс из отходов и смешивание размолотого агломерата с древесной стружкой, причем размер частиц обоих продуктов находится в одном диапазоне. Эта смесь спрессовывается методом горячего прессования с добавлением связующих для получения плиты заданной толщины. Размол агломерата может производиться, например, в мельнице для размола пряностей.

В соответствии с изобретением способ изготовления древесно-волокнистой плиты включает следующие этапы: измельчение агломератов смеси пластмасс из отходов, смешивание их с древесной стружкой и горячее прессование этой смеси в плиту заданной толщины с применением связующих веществ. Измельчение агломерата и/или древесины может производиться, например, в ножевом роторном стружечном станке или в рубильной машине. В альтернативном варианте стружку можно направлять в рафинер вместе с агломератом для измельчения компонентов и их смешивания.

Понятно, что при изготовлении древесно-стружечных или древесно-волокнистых плит можно добавлять размолотый агломерат из легкоплавкой пластмассы одного типа для получения желаемых свойств изготавливаемой древесной плиты. Если количество добавленной пластмассы не превышает 150% по отношению к содержанию стружки или волокна в материале древесной плиты, то преобладают свойства древесно-стружечной или древесно-волокнистой плиты. Такие плиты можно распиливать, фрезеровать, шлифовать и сверлить. При добавлении смеси пластмасс и/или пластмассы одного типа в большем количестве, свойства древесной плиты приближаются к свойствам пластмассовой плиты, которая обладает поэтому некоторой эластичностью. В частности, при добавлении размолотого или растертого агломерата пластмассы одного типа предел прочности на разрыв значительно увеличивается, а набухаемость при проникновении воды резко уменьшается.

Изготовление древесных плит согласно изобретению может осуществляться по обычной технологии. Поэтому себестоимость процесса не превышает себестоимости производства обычных древесных плит.

Измельчение агломерата из легкоплавкой пластмассы одного типа производится предпочтительно в охлажденном состоянии, предпочтительно в криомельницах (мельницы для пряностей с использованием криотехнологии). Не следует допускать, чтобы возникающее при измельчении тепло вызывало расплавление частиц. Другая возможная технология - это отсасывание во время размола, чтобы не допустить расплавления частиц.

После приготовления отдельных компонентов их следует перемешать. Перемешивание может производиться с добавлением клея холодного отверждения, благодаря чему обеспечивается определенное связывание частиц древесины и размолотого агломерата. Этим облегчается транспортировка в пресс, в особенности при сухом способе. На конечные свойства изготовленной древесной плиты добавленный клей холодного отверждения никакого влияния не оказывает.

Ниже приведено несколько примеров древесных плит, изготовленных в соответствии с изобретением, а также примеров технологического процесса.

Осуществление изобретения

Древесно-стружечные плиты

Пример 1.

Древесно-стружечная плита толщиной 6=13 мм; 100% размолотого агломерата из смеси пластмасс относительно сухой массы древесной стружки с размером частиц <1,0 мм; содержание мочевиноформальдегидной смолы - 4%; содержание парафина - 1%, также относительно сухой древесной массы.

Пример 2.

Древесно-стружечная плита толщиной 6=4 мм; 150% размолотого агломерата из смеси пластмасс относительно сухой массы древесной стружки с размером частиц <1,0 мм; содержание мочевиноформальдегидной смолы - 4%; содержание парафина - 1%, также относительно сухой древесной массы.

Древесно-волокнистая плита

Пример 1.

Древесно-волокнистая плита толщиной 6=13 мм; 100% размолотого агломерата из смеси пластмасс относительно сухой массы древесного волокна с размером частиц <1,0 мм; содержание мочевиноформальдегидной смолы - 4%; содержание парафина - 1%, также относительно сухой древесной массы.

Пример 2.

Древесно-волокнистая плита толщиной 6=4 мм; 150% размолотого агломерата из смеси пластмасс относительно сухой массы древесного волокна с размером частиц <1,0 мм; содержание мочевиноформальдегидной смолы - 4%; содержание парафина - 1%, также относительно сухой древесной массы.

Пример 3.

Древесно-стружечная плита толщиной 6=13 мм; для покрывающего слоя 100% размолотого агло

- 3 008415 мерата из смеси пластмасс относительно сухой массы древесной стружки с размером частиц <1,0 мм. Для среднего или другого слоя 100% размолотого агломерата из пластмассовой пленки относительно сухой массы древесной стружки с размером частиц <2,0 мм; содержание мочевино-формальдегидной смолы - 4%; содержание парафина - 1%, также относительно сухой древесной массы.

Пример 4.

Древесно-стружечная плита толщиной Ф=4 мм; 150% размолотого агломерата из смеси пластмасс относительно сухой массы древесной стружки с размером частиц <1,0 мм и размолотый агломерат из пленки с размером частиц <2,0 мм; соотношение смеси размолотых долей агломерата 1:1; содержание мочевино-формальдегидной смолы - 4%; содержание парафина - 1%, также относительно сухой древесной массы.

Технологические процессы

Пример 1.

Прессование смешанной массы в многоэтажном прессе, температура прессуемой поверхности около 240°С, коэффициент времени прессования 15 с/мм, толщина плиты 13 мм, начальное давление 6 бар, выдержка под давлением в течение 80 с, снижение давления до 3,5 бар, выдержка около 40 с, дальнейшее снижение давления до 1,5 бар, выдержка 70 с, затем сброс давления.

Пример 2.

Прессование в многоэтажном прессе, температура прессуемой поверхности около 240°С, коэффициент времени прессования 13 с/мм, толщина плиты 13 мм, начальное давление 6 бар, подъем давления до 7,5 бар, выдержка 80 с, снижение давления до 3,5 бар, выдержка около 40 с, дальнейшее снижение давления до 1,5 бар, выдержка 70 с, затем сброс давления.

Смесь пластмасс перемалывают предпочтительно за один раз с последующим просеиванием. Пленочную пластмассу, т.е. пластмассу одного типа, перемалывают предпочтительно два-три раза, также с последующим просеиванием, предпочтительно осуществляют охлаждение агломерата ниже 0°С.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Древесная плита, полученная методом горячего прессования древесного волокна или древесной стружки, частиц или волокон синтетической пластмассы и связующего вещества, отличающаяся тем, что часть древесной стружки или древесных волокон заменена размолотым или фибриллированным агломератом из смеси отходов пластмассы и размеры частиц древесной стружки или древесного волокна с одной стороны и размолотого агломерата с другой стороны примерно одинаковы.
2. Древесная плита по п.1, отличающаяся тем, что доля размолотого или фибриллированного агломерата составляет до 150% относительно сухой массы древесной стружки или древесных волокон.
3. Древесная плита по п.1, отличающаяся тем, что доля размолотого или фибриллированного агломерата составляет более 150% относительно сухой массы древесной стружки или древесных волокон.
4. Древесная плита по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что размер частиц составляет от 0,05 до 2,0 мм.
5. Древесная плита по п.4, отличающаяся тем, что размер частиц составляет менее 1 мм.
6. Древесная плита по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что в нее добавлен размолотый агломерат легкоплавкой пластмассы одного типа из систем сбора отходов.
7. Древесная плита по п.6, отличающаяся тем, что содержание добавленного размолотого агломерата легкоплавкой пластмассы одного типа составляет до 100% относительно содержания размолотого или фибриллированного агломерата смеси пластмасс.
8. Древесная плита по п.6 или 7, отличающаяся тем, что агломерат пластмассы одного типа получен, по существу, из отходов синтетической пленки из пластмассы.
9. Древесная плита по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере два слоя, где первый слой состоит из древесной стружки или древесного волокна, размолотого или фибриллированного агломерата из смеси пластмасс и связующего вещества, а второй слой состоит из древесной стружки или древесного волокна, размолотого или измельченного агломерата из пластмассы одного типа и связующего вещества, причем слои спрессованы в плиту методом горячего прессования.
10. Способ изготовления древесно-стружечной плиты, при котором частицы или волокна пластмассы смешивают с древесной стружкой, добавляют связующее вещество, спрессовывают методом горячего прессования в плиту заданной толщины, отличающийся тем, что агломерат из смеси пластмасс из отходов перемалывают и смешивают с древесной стружкой, имеющей примерно такой же размер частиц.
11. Способ по п.10, отличающийся тем, что агломерат перемалывают в мельнице для пряностей.
12. Способ изготовления древесно-волокнистой плиты, при котором частицы или волокна пластмассы смешивают с древесными волокнами, добавляют связующее вещество, спрессовывают методом горячего прессования в плиту заданной толщины, отличающийся тем, что агломерат из смеси пластмасс из отходов измельчают и смешивают с древесными волокнами.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что измельчение агломерата осуществляют в ножевом роторном стружечном станке.

- 4 008415
14. Способ по п.13, отличающийся тем, что древесные волокна вместе с агломератом измельчают и смешивают в рафинере.
15. Способ по любому из пп.10-14, отличающийся тем, что агломерат из пластмассы одного типа из отходов перемалывают и размолотый материал добавляют к смеси в заданной пропорции.
16. Способ по п.15, отличающийся тем, что агломерат перемалывают при низкой температуре, например, в криомельнице.
17. Способ по п.10, отличающийся тем, что во время перемешивания добавляют клей холодного отверждения, в частности, на основе мочевины.
18. Способ по п.17, отличающийся тем, что перемешивание осуществляют в клеевом барабане.
19. Применение размолотого агломерата из смеси пластмасс, полученной из системы сбора отходов, в качестве заменителя древесной массы в древесно-стружечной или древесно-волокнистой плите.