KR20070012760A

KR20070012760A - 아룬도 도낵스 복합체 패널 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20070012760A
Application number: KR1020077000242A
Authority: KR
Inventors: 에네트 알테이머; 마이클 피. 월코트
Original assignee: 나일 화이버 펄프 앤드 페이퍼 인코포레이티드; 워싱톤 스테이트 유니버시티 리서치 파운데이션
Priority date: 1998-06-17
Filing date: 1999-06-16
Publication date: 2007-01-26
Also published as: KR100715153B1; KR20070012759A; US20040216854A1; EP1115942B1; KR20010052941A; AR018887A1; BR9911229A; US20030019594A1; US20050123733A1; AR087617A2; CA2339064A1; TW559634B; JP2002518606A; JP5302485B2; AR062571A2; US20050126726A1; CN1231632C; JP2012081760A; KR100866041B1; US20080078516A1

Abstract

복합체 패널과 펄프, 및 펄프의 종이제품은 아룬도 도낵스로 제조된다. 복합체 패널의 제작에 있어서, 아룬도 도낵스는 적당한 크기로 분쇄되고(20), 바인더와 결합되고(40, 50), 건축 및/또는 가구급 패널에 대한 규격을 만족시키는 패널로 압밀된다(80). 아룬도 도낵스 미립자는 복합체 패널의 제조에 사용될 수 있는 혼합 완성지료를 생성하도록 목재 미립자와 결합될 수 있다. 분쇄된 아룬도 도낵스는 종이의 제조에 사용될 수 있는 높은 인장 강도의 펄프를 제조하기 위해, 종래의 펄핑 공정으로 처리된다. 상기 펄프는 목재 펄프 보다 더 밝은 색을 갖고 그것에 의해 소정 백색을 달성하기 위해 더 적은 표백약품을 사용한다. 펄프는 다양한 제품을 제조하기 위해 목재 펄프와 결합될 수 있다.

아룬도 도낵스, 낼그래스, 입자보드, 완성지료, 복합체패널

Description

아룬도 도낵스 복합체 패널 및 그 제조방법{ARUNDO DONAX COMPOSITE PANAL AND METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명의 대표적인 낼그래스 입자의 예시도;

도 2는 본 발명에 의한 낼그래스 칩을 형성하는 대표적인 장치의 평면도;

도 3은 본 발명에 의한 낼그래스 칩을 형성하는 대표적인 장치의 정면도;

도 4는 본 발명에 의한 낼그래스 칩을 형성하는 대표적인 장치의 칼날 배열의 상세 단면도;

도 5는 본 발명의 낼그래스 복합체를 제조하는 대표적인 공정 단계를 나타내는 개략적인 흐름도;

도 6은 본 발명에 따라 제조된 대표적인 낼그래스 복합체 패널;

도 7은 케나프(kenaf), 활엽수, 및 아룬도 도낵스의 수확으로부터 제조를 비교하는 도면; 및

도 8은 본 발명에 의한 낼그래스 펄프를 제조하는 대표적인 공정 단계를 나타내는 개략적인 흐름도.

본 발명은 복합체 패널과 아룬도 도낵스(Arundo donax)(풀종류)로 제조된 공업용 제품, 및 아룬도 도낵스로 제조된 펄프와 종이에 관한 것이다.

목재 칩 및 기타 폐기물 처리용 목재를 사용하여 입자보드를 제조하기 위한 몇 가지 잘 알려진 기술이 있다. 실제로, 이들 목재 기재의 복합체 보드는 특히, 건축 구조물 및 가구의 제조에서 폭넓게 적용되는 것으로 알려져 있다. 보다 최근에, 산업은 유용한 건축 구조물로서 배향섬유보드(OSB)를 제조하였다. 입자보드와 OSB는 모두 바인더 매트릭스 내에 내장된 필러(목재 섬유)를 포함하기 때문에 "복합체"의 범주에 속한다. 또 다른 잘 알려진 목재 복합체는 "MDF"(중간밀도 섬유보드)이다. 다른 잘 알려진 복합체제품은 건축구조물 및 장식품을 제조하기 위해, 시멘트와 같은 무기 바인더를 사용하는 목재 또는 다른 섬유로 제조된다.

목재 기재의 복합체의 인기는 복합체에 사용될 수 있는 비교적으로 저렴한 비용의 목재 부산물(칩, 톱밥 등)의 유용성에서 큰 부분에 기초를 둔다. 실제로, 이들 복합체의 물리적 실행을 위한 많은 산업규격은 목재 기재의 복합체에 기초를 둔다. 목재 기재 복합체의 제조 파라미터가 잘 알려지고, 종종 임의의 신청에 대해 주문 제작될 수 있기 때문에, 다른 필러를 조사하는데 거의 도움이 되지 않았다.

목재 기재의 복합체(목재를 대신할 수 있는)에 대한 세계적인 요구뿐만 아니라 목재 펄프로 제조된 종이의 수요가 증가함에 따라, 오늘날 목재에 대한 대체 원료의 필요성에 대한 인식이 증가된다. 이들 제품에 사용하기 위한 목재의 공급을 "연장할 수 있는" 동안, 오랜 시간동안 나무 재배를 위한 별도의 토지를 배치하는 것이 필요하다. 또한, 수요가 공급을 앞설 때, 공급은 나무가 심어졌을 때 10년전 의 예측에 기초를 두기 때문에 불가피하게 공급부족이 발생된다. 이들 수요로 요구되는 목재가 매년 백만 에이커의 숲을 벌목하는 결과를 초래하기 때문에, 그러한 부족은 대규모 산림 벌채 및 지구 온난화의 조장에 대한 심각한 세계적인 관심을 불러일으킨다.

목재 기재의 복합체에서 목재에 쉽게 대용될 수 있고, 또한 종이제품을 제조하기 위한 종이 펄프를 생산하는데 사용될 수 있는 물질에 대한 필요성은 없다. 아직 복합체과 펄프에 적당한 비목재 섬유를 찾기 위한 노력으로 광범위한 조사가 수행되고 제품 시도가 이루어졌으나, 지금까지 이 작업은 열등한 품질, 과대한 비용 및 많은 상업적인 제조의 결점으로 인해 그다지 성공을 이루지 못했다.

본 발명의 하나의 태양으로서, 아룬도 도낵스 입자가 제공된다. 칩과 박편을 포함하는 입자는 유익하게 종이와 종이 제품이 제조될 수 있는 펄프로 형성될 수 있다. 상기 입자는 또한 입자보드의 제조에 사용될 수 있다.

또 다른 태양으로서, 본 발명은 아룬도 도낵스 입자로 채워진 바인더 매트릭스를 포함하는 복합체를 제공한다. 본 발명에 의해, 이들 복합체 보드는 목재 기재의 복합체 보다 현저하게 적은 바인더를 사용하고, 산업에서 사용되는 규격으로 측정된 것과 같이, 유사한 목재 기재의 복합체의 몇 가지 물리적 특성을 능가한다.

본 발명의 복합체는 천연 야생풀로서 세계의 많은 지방으로 폭넓게 분포된 낼그래스(nalgrass)(아룬도 도낵스에 대한 보통명칭)를 선택하여 제조된다. 낼그래스는 낼그래스를 작은 파편(예를 들어 박편)으로 축소시키는 예리한 내장 칼날을 포함하는 플래이커에 충진되고, 그 후, 크기를 더 축소시키기 위해 햄머밀에 충진될 수 있다. 그 결과 재료는 "완성지료(furnish)"로 불려진다. 상기 햄머밀 완성지료는 바람직하게 적어도 2개의 파편으로 만들어진다. 각각 낼그래스 입자의 두개의 파편들은 수지의 일부와 각각 결합된다. 그 후, 미세하고 거친 낼그래스-수지혼합물의 교번적인 층을 갖는 적층 구조가 제조한다. 적층 구조는 복합체 제품으로 압밀하기 위해 가열 및 가압된다. 만족스러운 제품은 단일층, 2층 또는 그 이상을 갖도록 만들어질 수 있다. 복합체의 제조에서 많은 통상의 작업은 활엽수, 침엽수, 및 재생된 폐목재와 같은 다양한 목재 원료를 혼합한다. 당업자들은 유용한 목질 소스를 갖는 낼그래스의 일부분을 완성지료에 혼합함으로써 낼그래스의 이점을 발견할 것이다.

본 발명은 또한 종이 펄프, 및 낼그래스로 제조된 종이 제품을 제공한다. 낼그래스로 제조된 원료 펄프는 종이 제조에 일반적으로 사용되는 목재로 제조된 펄프 보다 더 밝은 색의 펄프이다. 따라서, 펄프를 소정의 백색으로 표백하기 위해 더 적은 양의 화학 표백제가 첨가된다. 낼그래스 펄프는 또한 미루나무와 같은 가장 일반적인 활엽수 보다 더 강하다. 본 발명의 펄프는 또한 건축물을 포함하는 다른 셀룰로오스 기재의 제품과 비스코스(예를 들면, 레이온)와 같은 변형된 셀룰로오스 섬유에 사용될 수 있다.

본 발명의 복합체는 풍부하지만, 경사진 토양의 고정, 방풍벽, 및 목관 악기의 제조 이외에 임의의 용도로 부적당한 잡초로 간주되는 원료를 사용한다. 원료는 그래미네(Gramineae)와, 페스투카에(Festuccae)족의 아룬도종 원료이다. 아룬도종은 약 6종을 포함하고, 아룬도 도낵스 엘이 가장 폭넓게 분포되고 잘 알려져 있다. "낼그래스"로서 알려진 아룬도 도낵스는 또한 지중해 주변의 나라에 서식한다. 여기에서 상기 용어 "낼그래스"와 "아룬도 도낵스"는 교환적으로 사용된다.

낼그래스는 키가 크고, 직립한 다년생 풀이고 성숙기에는 키가 7-28피트에 달한다. 최적의 기후에서, 낼그래스는 연간 1일 당 6인치의 비율로 성장하고 일년에서 일년 반 이내에 성숙기에 도달할 수 있다. 불모지에서, 수확량은 에이커 당 건조 낼그래스 재료 8톤의 범위 이내이다. 남부 캘리포니아주에서의 시험 컷팅은 에이커 당 건조 낼그래스 재료 30톤 이상의 수확량 결과를 얻었다. 낼그래스 50,000에이커로부터의 건조 섬유의 지속 가능한 수확량은 나무 목재 섬유 1,250,000 에이커와 동일한 것으로 추정된다. 낼그래스는 가장 큰 초본 풀 중의 하나이다. 대나무, 케나프, 및 다른 풀과 같지 않게 줄기는 속이 비어 있고, 2 내지 7mm 두께의 내벽을 가지며, 마디에서 칸막이로 분리된다. 마디는 대략 12 내지 30cm의 길이 차이가 있다. 줄기의 외부 조직은 완전히 성숙했을 때 엷은 금빛 옐로우로 변하는 부드럽고 광택이 나는 표면을 갖는, 매우 단단하며 깨지기 쉬운 실리카 함유성 조직이다.

낼그래스의 관다발은 그 주요 연조직의 횡단면 영역을 통하여 대량으로 분포된다. 관다발은 줄기의 외주연쪽에는 더 작고 내부쪽에는 더 많다. 이들 관다발은 서로 평행하고 하나 이상의 두꺼운 내벽인 강하게 목질화된 섬유열로 둘러싸여진다. 줄기의 외주연쪽으로, 관다발의 크기가 감소함에 따라, 관다발과 결합된 섬유 열의 수가 작아져서 비교적 함께 끝나고, 섬유는 그 속에 관 요소가 분산된 연속적인 링 구조의 조직을 형성하기에 충분히 풍부하다. 이 구조의 링은 비교적 작고, 두꺼운 내벽으로 둘러싸이고, 목질화된 성숙한 줄기에서 연조직 셀의 폭이 좁은 띠에 의해 왁스로 덮힌 단일 셀 표피층으로부터 분리된다. 구조적인 섬유링 내부에 결합된 섬유를 포함하는 관다발은 줄기의 대략 24%를 차지한다. 구조적 링을 구성하는 관조직 및 결합된 섬유는 총횡단면 영역의 대략 33%를 구성한다. 따라서, 연조직은 줄기의 횡단면 영역의 43%밖에 차지하지 않는다.

특히 이전의 낼그래스의 잎과 줄기는 모두 다수의 고도로 규화된 셀을 포함한다. 관다발과 결합된 이들 셀은 또한 표피 조직내에 위치된다. 그들의 존재는 화학적 분석에 의해 표시되는 상승된 규소 총계를 설명한다.

본 발명의 복합체를 제조하는데 필요한 장치는 상업적으로 이용가능하고, 제품을 최대한 활용하기 위해 변경될 수 있다. 그러나, 상업적으로 이용가능한 장치는 복합체 제조공정에 쉽게 사용될 수 있다.

하나의 태양에서, 본 발명은 아룬도 도낵스 입자를 제공한다. 입자는 칩 또는 박편 중의 어느 하나이고, 펄프, 펄프로부터 파생된 종이 제품의 형성 또는 복합체 패널로 결합하는데 사용될 수 있다.

칩은 실질적으로 원형의 횡단면과 약 1/8인치 내지 약 3인치의 길이를 갖는 링을 제공하도록 길이방향으로 가로질러 줄기를 절단함으로써 아룬도 도낵스 줄기로 형성될 수 있다. 칩은 링의 원형 횡단면을 쪼갬으로써 제공된다. 일반적으로, 링이 쪼개질 때 2개 내지 5개의 칩이 형성된다. 도 1을 참조하면, 아룬도 도낵스 줄기(1)는 칩(3)이 형성되는 링(2)을 제공한다. 아룬도 도낵스의 칩을 형성하는 대표적인 장치 및 방법이 실시예 1에서 설명된다. 바람직하게, 링은 약 ¹/₂ 내지 약 1¹/₂인치의 길이를 갖고 톱절단, 칼날 또는 베니어 컷의 어느 하나에 의해 줄기를 절단함으로써 형성된다.

칩에 추가로, 적당한 아룬도 도낵스 입자는 박편을 포함한다. 박편은 아룬도 도낵스 줄기를 종래의 플래이커들 중 어느 하나로 플래이킹하여 형성된다. 바람직하게, 박편(예를 들면, 파편, 조각)은 약 2인치 내지 약 4인치, 바람직하게는 약 2¹/₂내지 3¹/₂인치의 길이를 갖는다. 박편 두께는 약 1/32 인치 내지 약 1/8인치로 심한 차이를 가질 수 있다. 도 1을 참조하면, 줄기(1)를 플래이킹하여 박편(4)을 제공한다. 적당한 박편은 링, 드럼 및 디스크 플래이커와 치퍼를 포함하는 종래의 장치로부터 제조될 수 있다. 바람직하게, 박편은 드럼 플래이커를 사용하여 형성된다.

이하에서 논의되는 바와 같이, 아룬도 도낵스 입자(예를 들면, 박편 및 칩)는 복합체 패널, 펄프, 및 종이 제품을 제조하는데 유익하게 사용될 수 있다. 칩은 연속적인 또는 1회의 펄핑 처리를 포함하는 펄프의 형성에 유익하게 사용될 수 있다. 아룬도 도낵스 박편은 또한 바람직하게 1회의 침지처리에 의해 펄프로 만들어질 수 있다.

크라프트 펄핑에서 박편 및/또는 칩은 직접 침지된다. CTMP(알칼리성 과산화 물) 펄핑에서, 박편 및/또는 칩은 침지하기 전에 크기가 축소될 수 있다. 복합체 패널(예를 들면, 입자보드) 형성에 대하여, 박편 및/또는 칩은 완성지료를 제공하도록 일반적으로 햄머분쇄에 의해 크기가 축소된 후, 수지 바인더와 같은 바인더와 혼합되어 패널로 압밀된다.

복합체 패널을 형성하는 대표적인 방법이 도 5에 도시된다. 도 5를 참조하면, 제 1 단계에서 깨끗한 낼그래스가 축소된 크기로 낼그래스를 절단하는 내장의 예리한 칼날을 포함하는 플래이커 또는 치퍼에 충진된다(10). 일반적으로, 낼그래스의 크기 분배는 플래이커로부터 얻어진다. 바람직하게, 만일 그 결과로서 생기는 완성지료가 복합체를 제조하는데 사용되는 것이면, 플래이커에 의해 약 1인치, 및 약 6인치에 이르는 길이를 갖는 낼그래스 입자를 제조한다. 입자가 종이 펄프를 제조하는데 사용되는 것이면, 입자는 더 작게, 일반적으로 ¹/₂ 내지 약 1¹/₂인치 길이의 범위로 되는 것이 바람직하다.

그 후 낼그래스 입자는 더 분쇄하기 위해 햄머밀에 충진된다(20). 셀룰로오스 물질의 분쇄를 위해 사용되는 다른 장치가 또한 일반적으로 사용될 수 있는 것과, 본 발명이 플래이커, 치퍼, 및 햄머밀의 사용으로 제한되지 않는 것이 고려되어야 한다. 햄머밀은 낼그래스 입자의 크기를 한층 감소시켜 크기분배의 완성지료를 제조한다.

그 후 햄머밀로부터의 입자는 크기를 분류하기 위해 바람직하게 일련의 메시체에 충진된다(30). 바람직하게 체는 낼그래스 입자를 적어도 3개로 분류 또는 크 기 분배가 이루어지도록 배열된다. 따라서, 체통과 낼그래스 "분말"을 제거하기 위해 48메시 크기의 제 1 체를 사용하는 것이 바람직하다. 그 후, 체잔류 입자가 메시 크기 14의 제 2 체에 충진된다. 이 체는 체통과물과 체잔류물을 생성한다. 4 메시(1/4인치 이상)를 통해 통과하지 않는 재료는 제거되어 재가공된다.

체통과 재료는 더 미세하여 도 6에 도시된 복합체의 "표면"층(100)을 만드는데 사용된다. 상대적으로 더 굵은 체잔류 재료는 핵심층(120) 또는 복합체층으로 사용된다. 일반적으로, 복합체는 3개의 층: 표면층에 의해 각 측면이 덮혀진 중심핵으로 이루어진다. 그러나, 소비자의 요구, 물리적 특성의 요구, 및 다른 요인에 따라 추가의 층이 또한 추가될 수 있다.

체통과물 또는 "표면 낼그래스 입자"는 수지와 혼합되어(40) 수지로 코팅된 입자의 "표면 재료 혼합물"을 형성한다. 개별적으로, 핵심 재료 또한 수지와 혼합되어 "핵심 재료 혼합물"을 형성한다.

종래의 목재 제품의 제조에 사용되는 임의의 유기수지 및 무기 바인더 또한 낼그래스 복합체를 제조하는데 사용될 수 있지만, 바람직한 수지는 디이소시안화 메틸("MDI")이다. MDI 수지가 우수한 특성을 갖는 복합체의 제조 결과를 얻는 것이 발견되었다. 제한되지 않고, 낼그래스-MDI 수지 결합이 MDI 수지 분자 일부분과의 결합에서 낼그래스의 임의의 상승된 물리적 특성: 낼그래스에 존재하는 고융점 왁스, 낼그래스의 상승된 규소 함유량, 낼그래스의 높은 알파 셀룰로오스 함유량, 및 낼그래스의 낮은 리그닌 함유량의 결합으로 인하여 이들 강화된 물리적 특성을 이룰 수 있다는 것이 이론화된다.

이론과 상관없이, 낼그래스 복합체의 제조가 유사한 물리적 크기 및 강도의 목재 기재의 복합체에서 요구되는 것 보다 더 낮은 수지 첨가 비율을 필요로 한다는 것 또한 발견되었다. 실제로, 본 발명의 낼그래스 복합체는 1.5 중량% MDI만큼 작게 제조될 수 있다. 일반적으로, 수지 비율은 요구되는 복합체의 물리적 특성에 따라 약 1.5 내지 약 5중량% MDI 범위로 될 수 있다. 5중량% MDI 보다 큰 것 또한 사용될 수 있지만 그러한 복합체를 제조하는 것은 상업적 이익이 거의 나타나지 않는다. 일반적으로, 첨가되는 수지의 비율이 더 높을 수록, 더 강한 복합체가 얻어진다. 바람직하게, 낼그래스-수지 혼합물은 약 1.5 내지 약 3.5중량% MDI, 가장 바람직하게는 약 2.5 내지 약 3.0중량% MDI를 함유한다. 물론, MDI 이외의 수지가 사용될 때, 복합체의 요구되는 물리적 특성에 따라 다른 수지 비율이 최적으로 구해질 수 있다.

낼그래스-수지 혼합물이 제조된 후, "매트 형성"으로 운반된다(60). 이 공정에서, 표면 재료 혼합물은 층에서 첫번째로 놓여진다. 이것에 표면 혼합물의 마지막 층으로 덮힌 핵심 재료 혼합물 층이 뒤 따라 놓여져 3층의 샌드위치를 형성한다. 결과 복합체의 소정 특성에 따라 더 많거나 또는 더 적은 수의 층이 또한 사용될 수 있다.

적층된 매트는 그 부피를 줄이기 위해 미립자의 제한된 이동이 틈과 빈 공간을 채우도록, 대기 조건하에서 사전 압착된다(70). 그 후, 사전 압착된 적층 구조는 목재 기재의 복합체를 제조하는데 사용되는 종래의 프레스로 압착되고, 패널로 압밀하기에 충분한 열과 압력이 가해진다(80). MDI 수지가 사용될 때, 압착은 일반 적으로 160-170℃(320-340℉) 범위의 온도에서 폐쇄 사이클(closing cycle) 동안 500 -600 psi(최대값)와 경화 사이클(curing cycle) 동안 약 100 psi 사이의 압력으로 수행된다.

압착하는 동안, 혼합물의 일부가 외부로 퍼져, 그 결과 압밀된 복합체에 비교적 평탄하지 않은 모서리를 형성시킬 수 있다. 패널 모서가 다듬어 지고, 보드는 규격 크기의 복합체 보드를 만들기 위한 크기로 절단된다. 대표적인 낼그래스 입자 보드의 형성과 밀짚 기재의 입자 보드 및 남부 소나무 기재 입자 보드 뿐만 아니라 그들의 특성이 실시예 2에서 설명된다.

상술한 바와 같이, 낼그래스 완성지료는 본 발명에 의한 복합체를 제조하기 위해 목재 완성지료의 비율로 혼합될 수 있다. 바람직하게, 낼그래스는 그 비용이 저렴하기 때문에 완성지료의 주요 부분을 형성한다. 대표적인 낼그래스/남부 소나무 입자 보드의 형성 및 그들의 특성이 실시예 3에서 설명된다. 낼그래스/남부 소나무 혼합 입자 보드의 기계적 물리적 특성은 실시예 2에서 (1)낼그래스 및 (2)남부 소나무로부터 형성된 입자 보드와 비교된다.

아룬도 도낵스 복합체 패널은 바인더 매트릭스와 상기 바인더 매트릭스에 분포된 아룬도 도낵스 입자(예를 들면, 칩, 박편, 및 축소된 크기를 갖는 칩과 박편)를 포함한다. 표 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 복합 패널은 복합체 패널에 대한 적어도 M-3 규격을 충족시킨다.

패널은 패널의 총중량에 기초하여 수지 바인더 약 1중량% 내지 약 10중량%를 포함한다. 그러나, 목재 패널과 관련된 유익한 특성을 달성하기 위해, 본 발명의 복합체 패널에서의 아룬도 도낵스의 존재는 더 적은 양의 바인더를 허용한다. 따라서, 패널은 바람직하게 패널의 총중량에 기초하여 수지 바인더의 약 1.5중량% 내지 약 3.0중량%를 포함한다. 복합체 패널의 형성으로 알려진 종래의 바인더는 본 발명의 패널을 제조하는데 사용될 수 있다. 바람직한 바인더는 디이소시안화 메틸, 요소-포름알데히드, 및 페놀 바인더를 포함한다.

본 발명의 패널은 목재 섬유를 포함하는 다른 섬유를 더 포함할 수 있다. 바람직하게, 혼합 섬유를 포함하는 본 발명의 패널은 패널의 총중량에 기초하여 아룬도 도낵스 입자 약 10중량% 내지 약 90중량%를 갖는다.

일반적으로, 본 발명 패널의 휨강도 및 내습성은 종래의 목재 기재의 패널과 비교할때 패널내에 존재하는 아룬도 도낵스량에 대하여 비례적으로 증가된다. 일반적으로, 패널의 휨강도는 유사한 구조의 목재 기재 패널보다 약 55% 더 크고, 유사하게 구성된 밀짚 기재의 패널보다 5% 더 크다. 패널의 내습성은 유사하게 구성된 목재 기재의 패널보다 2.6시간 더 크고, 유사하게 구성된 밀짚 기재의 패널보다 약 15% 더 크다.

아룬도 도낵스 복합체 패널을 제조하기 위한 대표적인 방법은 (1) 아룬도 도낵스를 복합체 패널의 완성지료로 사용하기에 적당한 크기 분배의 입자로 분쇄하는 단계; (2) 그들 입자를 바인더(예를 들면, 수지)와 혼합하여 바인더-입자 혼합물을 제조하는 단계; 및 (3) 바인더-입자 혼합물을 복합체 패널로 압밀하는 단계를 포함한다. 상기 공정에서, 아룬도 도낵스 입자는 접착제로 수지와 접착된다. 상술한 바와 같이, 입자-바인더 혼합물은 예를 들어, 목재 입자와 섬유 같은 다른 재료를 더 포함할 수 있다.

상술된 바와 같이, 아룬도 도낵스는 유익하게 입자 보드로 결합될 수 있다. 유사한 이점은 아룬도 도낵스의 결합을 통하여 배향 섬유 보드(OSB) 및 중간 밀도 섬유보드(MDF)를 얻을 수 있다. 아룬도 도낵스는 단독의 입자 성분으로서 또는 입자 혼합물의 성분으로서 결합될 수 있다.

본 발명의 또 다른 태양에 있어서, 낼그래스는 펄프의 제조와 이 펄프로 제조된 종이제품용 원료로서 사용된다. 아룬도 도낵스 펄프는 아룬도 도낵스 입자(예를 들면, 칩과 박편)의 처리로 얻어진 섬유를 포함한다. 펄프에 따라서, 추가의 처리로, 입자가 또한 분쇄될 수 있다. 분쇄는 예를 들면, 햄머밀 또는 회전 디스크 정해기를 포함하는 다수의 장치에 의해 수행될 수 있다.

이하에서 논의된 바와 같이, 펄프는 예를 들면, 크라프트 펄핑, 소다 펄핑, 알칼리성 과산화물 기계적 펄핑(CTMP), 아황산염, 및 종래에 알려진 다른 펄프화 공정을 포함하는 다수의 다른 처리에 의해 형성될 수 있다. 상기 펄핑 공정은 또한 표백공정을 포함할 수 있다. 바람직한 공정에서, 표백 단계는 무염소 표백 공정을 포함한다.

본 발명의 아룬도 도낵스 펄프는 약 150-170 CSF 범위의 여수성(freeness)을 갖고 적어도 약 55% ISO, 바람직하게는 적어도 약 75% ISO의 밝기를 갖는다.

본 발명의 펄프 형성 방법은 약 50%의 펄프 수율을 제공한다. 상기 수율은 활엽수 생산량의 수율에 필적하고, 케나프로부터 얻어진 펄프 수율보다 현저하게 더 크다. 아룬도 도낵스, 활엽수, 및 케나프로부터 얻어진 수율이 도 7에 도시된 다. 도 7을 참조하면, 사용 가능한 케나프, 활엽수, 및 아룬도 도낵스의 초기 수율은 각각 약 50파운드/100파운드, 약 88파운드/100파운드, 및 약 99파운드/100파운드이다. 케나프에 대하여, 속의 분리는 사용 가능한 섬유량을 대폭적으로 감소시킨다. 활엽수에 대하여, 디바킹(debarking)은 추가의 공정에 대하여 상대적으로 높은 섬유량을 제공한다. 아룬도 도낵스 초기공정에서는 추가의 공정에서 사용할 수 있는 아룬도 도낵스의 대부분(예를 들어, 약 99%)을 남긴채로 줄기로부터 사용할 수 없는 잎만을 제거한다. 그 후, 다음의 초기공정에서, 케나프, 활엽수 및 아룬도 섬유는 약 50%로 되는 일반적인 수율로 침지된다. 도 7에 설명된 바와 같이, 아룬도 도낵스를 펄프화하기 위한 동력(증기 요구, BTU/톤) 및 약품 요구(lbs/톤)는 케나프 또는 활엽수 섬유를 펄핑하기 위한 것 보다 현저하게 적다. 아룬도 도낵스 펄핑을 위한 동력 요구는 케나프의 대략 88% 및 활엽수의 약 73%이다. 더욱이, 아룬도 도낵스 펄핑은 원료섬유를 사용할 수 있는 펄프로 바꾸는데 필요한 화학약품량의 약 83%를 필요로 한다. 케나프, 활엽수, 및 아룬도 도낵스에 대한 전체 펄프 수율은 각각 약 28%, 44%, 및 50%이다. 따라서, 펄프와 수반하는 종이제품의 형성에서 아룬도 도낵스의 사용은 활엽수 및 다른 비목재 재료에 비교하여 더 낮은 에너지 및 화학품 요구를 통하여 상당한 경제적 이점을 제공한다. 실시예에서 설명된 바와 같이, 아룬도 도낵스 펄프, 종이제품, 및 입자보드의 특성은 일반적으로 목재 기재 및 비목재 기재의 대조물에 필적하거나 또는 더 우수하다.

상기 펄프는 미루나무 펄프 보다 더 좋은 인열 및 인장 강도를 갖는다. 이것은 종이 생산 효율에 영향을 미치는 중요한 특성이다. 또한, 낼그래스 완성지료는 펄프를 제조하는데 더 적은 화학약품 및 에너지를 사용한다.

낼그래스 칩의 벌크 밀도는 일반적인 목재 칩의 벌크 밀도 보다 다소 더 높다. 따라서, 목재 칩에 대한 것 보다 낼그래스 칩에 대한 증해관 충진이 균형적으로 더 높다. 이것은 침지 작업 처리량 제한으로 인해 수용력이 제한되는 종이 및 펄프 제조에 대한 중요한 문제이다.

효과적인 펄핑을 위해 약 50%의 수분 함유량을 필요로 하는 목재 칩과 대조적으로, 약 10% 보다 더 적은 현저하게 낮은 수분 함유량을 갖는 낼그래스 입자는 직접 쉽게 침지될 수 있다.

낼그래스 칩 또는 입자는 목재에 대한 크라프트 조건하에서 목재에 비교할 때 쉽게 침지할 수 있고, 매우 쉽게 증해될 수 있다. 표백가능한 크라프트 펄프에 대한 범위의 상한에서 미루나무(55 내지 58% 범위의 수율을 생성하는)를 제외하고 비표백 펄프의 수율은 대략 48.5%이다. 중요하게, 낼그래스의 펄프는 일반적으로 활엽수에서 얻어진 것 보다 더 밝은 색을 갖는다. 따라서, 동일한 결과의 밝기를 제조하는데 더 적은 양의 표백약품이 첨가된다. 낼그래스로부터 생산된 갈색 지료는 93.9% 수율에서 89.9% ISO 밝기로 DEDED 시퀀스에 의해 매우 쉽게 표백된다. 갈색 지료는 또한 실시예 4 및 도 8에서 설명된 바와 같이, 무염소(ECF)법, 3단계법에 의해 쉽게 표백될 수 있다. 대표적인 ECF 공정에서는, 약 85% ISO의 펄프 밝기가 얻어진다.

낼그래스 펄프의 측정된 평균 섬유 길이는 약 0.97㎜이고, 굵기는 미터 당 대략 0.13㎎이다. 이들 값들은 모두 미루나무 펄프로부터 얻어진 것 보다 다소 더 높다.

낼그래스 펄프는 목재를 사용하지 않은 비코팅 종이와 같은 종이를 제조하는데 사용될 수 있고, 또한, 다른 제품을 제조하기 위해 목재 펄프와 혼합될 수 있다. 낼그래스 목재 펄프는 또한 주름진 매질을 제조하는데 적합하다. 낼그래스 완성지료는 많은 수요에 적합한 혼합 펄프 제품을 제조하기 위해 목재 완성지료와 혼합될 수 있다.

본 발명의 또 다른 태양에서, 아룬도 도낵스 펄프 형성방법이 제공된다. 이들 방법에서, 칩 및 박편과 같은 아룬도 도낵스 입자는 펄프화된다.

임의의 방법에서, 아룬도 도낵스는 아룬도 도낵스 입자를 포함하는 완성지료를 선택하고, 완성지료 약 48중량%의 수율을 갖는 갈색 지료의 펄프를 제조하도록 상기 완성지료를 펄핑 처리함으로써 형성된다. 일반적으로, 48% 수율 및 약 15의 카파값을 달성하는 방법에 대한 펄핑 시간은 동일 수율 및 카파값을 달성하는 활엽수를 펄프화하는데 요구되는 것 보다 약 25% 더 적다.

또 다른 실시예에서, 본 발명은 아룬도 도낵스 펄프를 형성하는 방법을 제공하고, 상기 방법은 (1) 아룬도 도낵스 입자를 포함하는 완성지료를 선택하는 단계; (2) 완성지료 약 48중량%의 수율을 갖는 갈색 지료의 펄프를 제조하도록 완성지료를 펄핑 처리하는 단계; 및 (3) 갈색 지료를 약 55% 내지 약 90% ISO 밝기로 표백하는 단계를 포함한다. 상기 방법에서, 갈색 지료를 약 90% ISO 밝기로 표백하는 것은 활엽수를 거의 동일한 밝기로 표백하는데 요구되는 것 보다 25% 더 적은 표백제를 필요로 한다.

본 발명 방법의 또 다른 실시예에서, 아룬도 도낵스 펄프는 (1) 아룬도 도낵스 입자를 표백된 완성지료를 제공하도록 화학약품으로 표백처리하고; (2) 약 55% 내지 90% ISO의 밝기를 갖는 펄프 줄기를 제공하도록 표백 펄프 완성 지료를 기계적으로 정해함으로써 형성된다. 표백약품은 펄핑 기술에서 당업자에게 알려진 다양한 표백 약품 중의 어느 하나일 수 있다. 바람직한 표백 약품은 과산화 수소, 수산화 나트륨, 및 규산소오다(알칼리성 과산화물 펄핑)의 혼합물을 포함한다. 택일적으로, 표백 약품은 이산화염소를 포함할 수 있다.

2개의 대표적인 펄핑 공정을 설명하는 플로챠트가 도 8에 도시된다. 도 8을 참조하면, 크라프트 펄핑 및 표백과 화학기계적 펄핑(알칼리성 과산화물) 공정이 도시된다. 간단히 말해서, 이들 공정에서 낼그래스 줄기는 낼그래스 입자(예를 들면, 칩 및/또는 박편)를 형성하도록 처리된다. 크라프트 펄핑 및 표백을 위해, 낼그래스 입자는 증해액에 침지된다. 그 후, 침지된 재료는 세척되고 폐액은 연속의 공정을 위한 증해액으로 재생된다. 침지 결과물은 그 후 표백되는 펄프 제품이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 표백은 제 1 이산화염소 표백단계, 그 뒤를 이은 추출 단계, 그 뒤를 이은 제 2 이산화염소 표백단계를 포함할 수 있다. 표백공정 다음으로, 펼프는 세척되며 종이 형성을 위한 페이퍼머신으로 보내거나 또는 시장으로 발송하기 위해 압착 및 건조된다. 압착 및 건조된 펄프는 마켓펄프로 참조된다.

화학기계적 펄핑을 위해, 낼그래스 입자는 화학약품(과산화 수소, 수산화 나트륨, 및 규산소오다의 알칼리성 과산화 혼합물)이 주입된다. 화학약품 주입 이후, 그 결과 처리된 펄프는 기계적으로 정해된 후 세척된다. 세척 후 펄프는 페이퍼 머 신으로 보내거나 또는 건조 및 포장되어 시장으로 발송된다.

본 발명의 또 다른 태양에서, 아룬도 도낵스 종이제품이 제공된다. 종이제품은 아룬도 도낵스 펄프를 포함한다. 아룬도 도낵스 펄프를 종이제품으로 결합하는 것은 강도(예를 들면, 파열, 인열, 및 인장)는 물론 밝기면에서 이점을 제공한다. 종이의 제조에 아룬도 도낵스의 사용, 그것의 펄핑 수행 및 펄핑 특성이 실시예 4에서 설명된다. 실시예 4에서, 크라프트 펄핑, 소다 펄핑, 및 알칼리성 과산화물 기계적 펄핑으로 부터의 데이터가 표시된다. 아룬도 도낵스에 대한 결과는 밀짚 및 목재에서 얻어진 것들과 비교된다.

아룬도 도낵스 종이제품은 일반적으로 (1) 섬유 및 수용성 확산 매체(예를 들면, 물)를 포함하는 아룬도 도낵스 완성지료를 형성하는 단계; (2) 상기 완성지료를 다공성 지지체(예를 들면, 성형와이어)위에 배치하는 단계; (3) 배치된 완성지료를 섬유직포를 제공하도록 탈수하는 단계; 및 (4) 상기 직포를 종이제품을 제공하도록 건조시키는 단계를 포함하는 방법으로 형성된다.

본 발명의 아룬도 도낵스 종이제품은 다른 재료를 더 포함할 수 있고 아룬도 도낵스와 침엽수 및/또는 활엽수 펄프의 혼합물과 같은 펄프 혼합물을 포함할 수 있다. 따라서, 상술된 방법에서, 아룬도 도낵스 완성지료는 목재섬유를 더 포함할 수 있다.

종이 제조에서 아룬도 도낵스의 유익한 특성은 아룬도 도낵스 펄프 약 5중량% 내지 약 85중량%를 결합함으로써 얻을 수 있다. 일반적으로, 본 발명의 종이제품은 적어도 약 82% ISO의 휘도, 적어도 약 3.0의 파열지수, 적어도 약 8.5의 인열 지수, 및 적어도 약 50의 인장지수를 갖는다. 펄프의 특성에 따라서, 본 발명의 종이제품은 고휘도 인쇄 및 필기급 종이, 신문인쇄 및 간행물 인쇄 등급 및, 비표백 라이너 및 골판지를 포함한다.

다음의 실시예는 설명을 목적으로 제공되며 여기에 제한되지 않는다.

실시예

실시예 1

장치, 공정 및 낼그래스 크기 축소를 위한 방법

이 실시예에서, 절단되거나 또는 부드러워진 낼그래스, 보다 상세하게는, 침지 펄프 처리 또는 복합체 패널 및/또는 공업용 목재품으로의 효과적인 처리에 적합한 입자로 낼그래스를 절단하는 것이 설명된다.

통나무, 제재소 대팻밥, 폐목재, 등의 크기 축소를 위한 아주 복잡한 처리장치는 삼림 및 목재품 산업에 의해 수년이상 개발되어왔다. 상기 장치 및 취급 방법은 펄프의 제조를 위한 현대의 침지기와 목재 복합체, 즉, 입자보드, 배향섬유보드(OSB), 및 중간밀도 섬유보드(MDF)용 분쇄장치에서 사용하기 위한 세밀한 구조의 입자를 제조하기 위해 설계되어왔다. 개발 연구 동안, 몇 가지 유형 및 모델의 목재 치퍼 및 플래이커가 시험되었다. 결과입자는 실험 및 지표크기 연구에서 만족스러웠지만 그러한 입자 구조가 상업적 적용에 덜 만족스럽다는 것이 명백해졌다.

일반적으로, 종래의 장치, 링, 드럼 및 디스크 플래이커 및 치퍼, 및 다양한 조(tub) 및 농업용 및 "대로변/뜰" 그라인더는 많은 긴 박편들, 파편들, 및 조각을 제조하였다. 이들 기계의 실행은 속이 빈 낼그래스 줄기를 껍질을 벗긴 층과 같은 잎과 찢어진 긴 섬유로 만든다. 긴 파편 및 조각은 복합체 패널 제조공장에서 사용되는 펄프 침지 및 처리 장치에서 일반적으로 사용되는 블라인드 스크린 및 컨베이어로 이동된다.

과학적 연구를 수행하는 실험동안 충분한 재료가 선별되고 재발견되었지만, 더 많은 연구는 상업적인 처리를 위해 낼그래스 크기를 효과적으로 축소시키는 것이 요구된다는 것이 명백하였다. 또 연구는 목재에 사용된 종래의 장치가 현대의 연속 펄프 침지기에 대해서도 많은 복합체 패널 처리 기계장치에 대해서도 또한 만족스러운 입자 구조를 제조할 수 없다는 것을 제시해왔다. 소정 입자 구조는 1/4 내지 3/4인치 폭과, 대략 3/16인치 두께에 의한 1인치 길이에 대하여 3/4 칩이다. (주의: 이들 치수는 대부분의 상업적 동작 분쇄기에 폭넓게 적용될 수 있지만 소정 동작에 대해서는 다소 변경할 수 있다.) 또한, 미국 이외에서 거의 사용되는 소정 펄핑 장치 및 처리는 더 넓은 범위의 입자 구조를 사용할 수 있다.

낼그래스의 소정 입자 구조 제조를 위한 하나의 대표적인 장치 및 방법이 도 2-4에 도시된다. 이 동일한 개념은 농업용 짚의 품질개량과 전지, 대로변 및 뜰 청소, 등에 적용될 수 있다.

낼그래스의 유용한 줄기부분은 기후 및 토양 조건에 따라 12 내지 18개월내에 성숙하여 15 내지 20피트로 성장한다. 들에서 브레이드 커터에 의해 제거되는 잎 및 작은 가지들을 포함하는 줄기는 지선 및 첨단부분만을 칼날로 절단함으로써 수확된다. 그 결과 줄기는 기본적으로 속이 비고, 1/16인치 내지 대략 1/4인치 이상의 범위의 벽두께를 갖는 1/2 내지 1/4 인치 범위의 직경을 갖는다. 상기 개념은 줄기를 3/4 내지 1인치의 "링"으로 톱질한 후, 그 링을 3 내지 5개의 조각으로의 "쵸핑"에 기초를 둔다. 간단한 계산은 결과 조각이 상업적인 펄핑 및 복합체패널 처리에 대한 최적의 크기 상세를 이루는 것을 보여준다.

도 2는 평면도이고 도 3은 축에 설치되며 1인치씩 간격을 둔 톱날을 갖는 톱날판 5¹/₂피트 넓이의 정면도이다. 이 폭은 복합체 패널 및 목재품 제조공장에서 사용되는 자동톱이 다양한 제품을 위해 패널을 부분으로 절단하기 위해 4 내지 8피트폭의 범위에 이르기 때문에, 설명을 목적으로 선택되었다. 그러나, 건축 비용의 경제적인 요인 및 수용력 요구에 따라 훨씬 더 좁거나 또는 넓은 톱판을 가질 수 있다. 도 4는 칼날 및 핑거(finger) 배열의 세부단면도이다. 이 도면은 원형 톱 형상을 도시하지만, 밴드형 톱 원리가 적용될 수 있다.

소정 적용에 따라 ³/₄ 내지 1¹/₂인치 보다 더 크게 또는 더 작게 간격을 두는 것이 가능하기 때문에 1 인치의 간격을 둔 톱날 또한 설명을 위해 사용된다. 낼그래스 줄기는 대략 4 내지 5피트의 길이로 미리 절단되고 정렬되어 톱날 배열을 제공하는 상기 에이프런에 설치된 호퍼로 주입된다. 체인, 밸트 또는 다른 운반장치에 설치된 핑거는 톱날로 제공하는 밸트에서 슬롯을 통하여 구동된다. 이들 핑거는 중력에 의해 또는 정공급(positive feed) 메카니즘 (줄기가 완전히 직선이 아니고 핑거로 호퍼 배출을 처리하는 정공급이 사용될 수 있다)에 의해 공급된 낼그래스 줄기를 호퍼에서 톱날을 통하여 낼그래스 링으로 만들어 슈트(chute)로 배출한 후 쵸핑 메카니즘으로 흐르는 에이프런으로 끌어 당긴다. 1인치 톱날에 대한 핑거의 폭은 일반적으로 톱날을 통해 줄기를 잡아당기기 위한 정의 힘(positive force)을 공급하기 위해 1/2 내지 3/4 인치로 될 수 있다.

"쵸퍼"는 몇가지 가능한 디자인 중의 어느 하나로 될 수 있다. 도시된 대표적인 디자인은 단일 또는 다양한 속도로 회전할 수 있는 축상에 설치된 칼날을 갖는 형태의 디자인이다. 링이 칼날 주변의 하우징으로 흘러들어감에 따라, 벽상에 또는 벽근방에 부딪치는 칼날의 동작에 의해 줄기들이 쵸핑된다. 택일적인 디자인은 칼날 또는 칼날을 갖는 평탄한 드럼과 환상의 공간에 의해 큰 덩어리가 낼그래스 링으로부터 당겨지는 환상의 공간 대신에 햄머를 사용한다. 최적의 디자인은 가장 작은 조각 또는 파편을 제조한다.

쵸퍼의 뒤에서, 스크린은 쵸퍼로 송환하기 위한 체잔류물(손상되지 않거나 또는 거의 손상되지 않은 링)을 제거하고 체통과 조각 및 파편은 스크리닝에 의해 제거된다. 주요 흐름은 트럭 또는 철도 차량에 적하되도록 홀딩 빈으로 운반된다.

기본적인 공정의 변경이 가능하다. 톱날은 더 많은 절단이 필요하다면 진동될 수 있다. 톱날은 톱니가 많거나 또는 매우 적거나 또는 없을 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 또 다른 디자인은 원형 톱 구조 보다 오히려 밴드 톱 원리를 사용할 수 있다. 밴드는 그것을 통해 줄기들이 당겨짐에 따라 상 하 운동을 한다. 그럼에도 불구하고, 링을 최적의 길이로 자른 후 링을 소정 입자로 축소시키는 공정을 포함하는 방법은 모든 버전에서 동일하다.

많은 디자인 특징에 대한 키는 시스템의 수용력이다. 일반적인 효율 및 큰 처리 제조장치에 대한 충분한 소비자 서비스를 위해, 그 분야의 시스템은 최소 10톤/시간 내지 30톤/시간 이상에 이르기까지 제조하는데 실제로 16시간/일 및 주당 6 또는 7일, 연당 50 내지 52주를 필요로한다. 이 참조에서 톤은 쇼트 톤(short tons), 2000 lbs.이고 "그린(green)" 톤과 같다. 제조업에서, 적재량은 종종 "본 드라이 톤(bone dry tons)"을 의미한다. 줄기의 벌크 밀도에 기초를 둔 개략의 어림된 계산 및 스케치는 각 핑거가 약 10인치 직경, 대략 6 내지 7 파운드의 "당겨진" 작은 묶음일지라도, 핑거는 시간당 10 내지 12 톤을 처리하기 위해 초당 하나 이상의 비율로 칼날(약 30인치 직경)을 통과할 필요가 있다는 것을 나타낸다. 유사한 타입의 공정에 대한 속도에 관련하여 개념적으로 2 내지 3초의 속도가 소정 치수로 만드는 묶음의 톱질을 달성하는데 요구되는 것처럼 보인다. 30 내지 40인치 길이의 밴드 톱날은 최대한 15인치 직경에 이르는 톱묶음이 가능하고 디자인은 시간당 10 내지 12톤을 처리할 수 있었다. 핑거로 당겨진 더 큰 묶음은 소정 링 모양으로 잘려지기 전에 줄기의 압착을 개시할 수 있다.

실시예 2

대표적인 낼그래스 입자보드의 형성

*이 실시예에서는 낼그래스 및 비교재료의 입자보드 제조 프로토콜이 설명된다.

완성지료(입자) 제조. 아룬도 도낵스 줄기를 팔만 드럼 플래이커(Pallmann Drum Flaker)로 대략 2 내지 3 인치 길이 × 1/4 내지 3/8 인치 폭 × 0.03인치 두 께의 조각들로 잘게 썰고, 8% 수분으로 건조시킨 후, 프라터 블루 스트릭(Prater Blue Streak) 햄머밀에서 1/8인치 스크린으로 처리한다. 상기 밀로부터의 재료는 표면재료용으로 사용되기 위해 스크린을 통하여 32%로 걸러지고, 핵심재료용으로 사용되기 위해 스크린상에 68%가 걸러진다.

목재(남부 소나무) 복합체 제조를 위하여, 통상적으로 얻어진 표면 및 핵심 재료가 사용되었다. 통상적인 표면 재료는 낼그래스 및 밀짚에 사용되는 것 보다 더 굵어서, 낼그래스에 사용된 것과 동일한 매쉬 스크린을 사용하여 목재 표면재료의 일부가 걸러졌다

밀짚에 대해, 밀짚은 플라터 블루 스트릭 햄머밀을 통하여 1/8인치 스크린으로 처리되었다. 밀로부터의 재료는 동일한 방법으로 표면재료에 사용되는 스크린을 통과하는 24% 및 핵심재료에 사용되는 스크린상의 76%를 갖는 낼그래스로 걸러졌다.

모든 준비된 시험 재료는 다음과 같이 처리되었다. 각 시험은 저(2%), 중(4%), 및 고(6%) 수지 함유량 및 낮고 높은 밀도에서 3개의 응답을 가졌다. 표 1 참조.

수지/바인더 첨가. 핵심 재료 및 표면재료 부부은 저울로 일정량을 달아 나누고 각각 동일한 제조 조건으로 디자인된 실험실 혼합기로 넣었다. 각 부분에 대하여, 일반적으로 MDI로 칭하는 디이소시안화 메틸 수지를 목표 퍼센트를 달성하도록 중량을 달아, 노즐 스프레이 장치로 주입하는 저장기에 넣었다. 노즐은 혼합실에 위치되고 혼합기가 동작하는 동안 60 내지 180초 동안 분사되었다. 혼합기를 정 지시키고 수지 코팅된 재료를 제거하였다. 모든 시험에서, 표면 및 핵심 재료의 수지 함유량은 동일하였다.

매트 형성. 표면 재료의 2개의 작은 부분과 하나의 핵심 재료는 3층 시험 패널로 압착되기 위해 각각의 매트에 대해 저울로 일정량을 달아 나눈다. 압착 후 시험 패널 방출을 용이하게 하기 위해 테프론

시트를 강판위에 배치하고, 직4각형의 목재 프레임을 테프론

시트상에 배치하였다. 측정된 프레임은 16인치 × 20인치였고, (완성된 시험 패널의 목표 크기) 높이는 6인치였다. 저면을 형성하도록 표면 재료를 프레임 내측에 균일하게 배치한 후, 핵심재료를 표면층 위에 균일하게 배치하였다. 마지막으로, 표면 재료의 잔여 부분을 상부층으로서 균일하게 배치하였다. 층들에 의해 형성된 매트는 다져서 굳히고, 프레임을 제거하고, 테프론

방출 시트를 매트의 상부에 배치하였다.

패널 형성. 매트는 시엠펠캠프(Siempelkamp) 파일럿 모델 프레스의 저부 압판상에 배치하였다. 프레스의 압판 넓이는 23인치 × 31인치였고, 200톤의 서보유압시스템으로 구동되었다. 3단계 압착 스케줄은 60초 동안 0.75인치로 압착하고, 추가의 400초 동안 그 두께를 유지하고, 20초 동안 배출하는, 총 압착시간 480초로 컴퓨터에 미리 설정되었다. 압판 온도는 330℉였다. 압축 시간의 종료시, 상부 압판을 출발 거리로 빼내고, 패널을 제거하고 대기조건에서 냉각시켰다.

복합체 패널은 낼그래스, 밀짚, 및 남부 소나무로 제조되었다. 각 패널로부터 2개의 표본을 자르고, 파열계수 및 탄성계수의 정적인 휨 시험; 내부 접착 강도에 대한 4개의 시험; 및 나사 인출에 대한 하나의 시험을 수행하였다. 각 완성지료 의 18 패널의 6개로부터의 하나의 표본을 수분흡수 및 두께팽윤을 측정하는데 사용하였다.

기계적인 시험이 ASTM D1037에 따른 나사-구동 만능시험기계를 사용하여 이하에서 언급된 몇가지 예외를 가진채로 대기조건의 표본상에 수행되었다.

정적 휨 표본은 1/4인치 보다 더 큰 두께를 갖는 표본에 대해 구체화된 것으로서 3인치 × 20인치 × 3/4인치 대신에 대략 2인치 × 19인치 × 3/4인치였다. 시험 속도는 0.36인치/분이었고 길이는 18인치였다.

내부 접착 강도 표본은 2인치 × 2인치 × 3/4인치였고 0.06인치/분의 속도로 시험되었다. 중앙선 및 표면 파괴가 각 내부 접착 시험에 대해 기록되었다.

나사 인출 표본은 표면 나사 인출에 대해 구체화된 것으로서 3인치 × 6인치 × 1인치 대신에 3인치 × 6인치 × 3/4인치였고, 모서리 나사 인출에 대하여 2¹/₂인치 × 4¹/₂인치 × 3/4인치였다. 시험 속도는 0.06인치/분이었다. 두개의 모서리 및 두개의 면 나사 당김 시험은 동일한 표본상에 수행되었다.

그들을 증류수에 2 및 24시간 동안 담근 후, 수분 흡수 및 두께 팽윤을 6인치 × 6인치의 표본상에서 측정하였다. 두께는 4개의 위치에서 측정하였고 각 표본에 대해 평균하였다. 수분 흡수 및 두께 팽윤은 적셔지지 않았을 때의 중량의 백분율로서 결정하였고 각 표본에 대한 두께를 평균하였다.

모든 기계적 및 물리적 특성은 각 타입의 패널에 대해 3개 이상의 표본을 평 균하였다. 표 1(이하의)의 그래프에서 평균값은 대표적인 패널 타입에 대한 평균을 나타낸다.

모든 시험은 "목재 기재의 섬유 및 입자 패널 재료의 특성 평가 표준방법"인 ASTM D1037에 따라 수행되었다. 모든 패널을 먼저 14인치 × 19인치 부분으로 절단하였다. 표본은 시험을 위한 패널들로부터 절단하였다.

정적 휨-파열계수(MOR) 및 탄성계수(MOE). 2인치 × 19인치의 2개의 표본을 밀도 및 수지 레벨의 각 결합에 대한 총 6개의 표본을 제공하는 각 패널에서 절단하였다. 표본을 18인치의 스팬(span)으로 설정된 유나이티드 모델 번호 SFM-10 나사-구동 시험기계위에 올려 놓았다. 프로그램된 컴퓨터는 시험속도 0.36인치/분으로 설정되었고 탄성 및 파열 곡선을 기록하였다. 각 결합에 대한 6개의 결과는 평균하여 표 1에 기록하였다.

표면과 직각을 이루는 인장 강도- 내부 접착(IB). 4개의 2인치 × 2인치 표본을 각 시험 패널로부터 절단하였다. 금속 부하 블록이 표본의 양 표면에 접합되어 완전히 경화되었다. 블록은 모델 SFM-10에 맞물리게 하여 0.06인치/분의 속도로 시험되었다. 내부 접착 파괴는 자동적으로 기록되었다. 시험 결과는 각 밀도 및 수지 결합에 대한 표본에 대해 평균하였고, 표 1에 기록하였다.

직접 나사 인출; 수직 및 모서리. 각 시험 패널의 하나의 표본을 표본당 2개의 면 및 2개의 에지 풀(edge pulls)을 갖도록 제조하였다. 면인출 표본은 면 풀(face pull)을 위해 3인치 × 6인치 × 3/4인치였고 에지 풀을 위해 2¹/₂인치 × 4¹/₂인치 × 3/4인치였다(ASTM D1037은 3인치 × 6인치 ×1인치를 추천한다). 규격 파일럿 홀을 뚫어 규격 나사를 삽입하였다. 표본을 적재 고정구(loading fixture)로 고정된 나사로 테이블에 고정시킨 후, 0.6인치/분의 표준비율로 테이블을 분리하여 인출하였다. 나사 인출에 요구되는 힘을 기록하였다. 밀도 및 수지 레벨의 동일한 결합을 갖는 표본에 대한 시험 결과를 평균하여 표 1에 기록하였다.

수분 흡수 및 두께 팽윤. 각 결합의 6인치 × 6인치의 하나의 표본을 대기온도에서 증류수에 2 및 24시간동안 담갔다. 두께는 두께 계량기를 사용하여 표본의 4개의 위치에서 측정하고 평균하였다. 각 기간에서의 중량을 기록하였다. 수분 흡수 및 두께 팽윤은 적셔지지 않았을 때의 중량에 대한 백분율 이득으로서 계산하여 표 1에 기록하였다.

+는 등급 수용을 제한하는 특성을 표시한다.

MOE 및 MOR은 3개의 응답을 갖는 2개의 표본의 평균치이다.

내부접착은 3개의 응답을 갖는 4개의 표본의 평균치이다.

수분흡수는 하나의 응답을 갖는 하나의 표본이다.

나사당김은 3개의 응답을 갖는 2개의 표본의 평균치이다.

상기 결과는 2중량% 수지 레벨 및 저밀도 시험에서, 낼그래스 복합체가 중간밀도 입자보드에 대한 가장 높은 산업 등급 규격에 대한 최대값(ANSI; M-3)을 능가하는데 반하여, 목재 복합체도 밀짚 복합체도 최소 등급 규격(ANSI; M-1) 조차 이룰 수 없는 것을 나타낸다. 표 1 및 2를 참조. 2중량%의 낼그래스 복합체는 실질적으로 목재 기재의 복합체 보다 더 적은 수분 흡수 및 두께 팽윤을 나타낸다. 또한, 낼그래스의 내부접착강도는 실질적으로 최소규격을 이룰 수 없는 밀짚 복합체의 내부접착강도 보다 더 높다. 이들 우수한 물리적 특성은 또한 4 및 6중량% 수지 레벨에서 명백해진다.

나사당김시험에 대하여, 적어도 목재 기재의 복합체 뿐만 아니라 낼그래스 복합체는 실질적으로 밀짚 복합체의 성능을 능가한다. 낼그래스의 탄성계수(MOE)는 6중량% 레벨을 제외하고, 거의 모든 수지 첨가 레벨에 대하여 밀짚 및 목재 기재의 복합체의 탄성계수를 능가한다. 이 수지 첨가 레벨에서, 밀짚 복합체는 다소 더 높은 탄성계수를 나타낸다.

파열계수(MOR)에 대하여, 낼그래스 복합체는 목재 기재의 복합체에 비교할 때 다시 한번 우수한 성능을 나타낸다. 목재 복합체는 최소(M-1) 산업 등급 규격을 이루지 못한다. 밀짚 함성물과 비교될 때, 낼그래스 복합체는 수지 레벨이 2중량%와 같이 낮을 때 더 우수하다. 수지 레벨이 증가할 때, 밀짚 복합체의 MOR은 낼그래스 복합체의 MOR을 능가한다. 이것은 낼그래스 복합체의 이점중의 하나, 즉, 낮은 수지 레벨에서 양호한 물리적 특성을 이룰 수 있는 것을 설명한다.

실시예 3

대표적인 낼그래스/남부 소나무 입자보드의 형성

이 실시예에서는, 낼그래스/남부 소나무 혼합물을 포함하는 입자보드의 형성을 설명한다. 입자보드의 기계적 및 물리적 특성을 (1) 낼그래스 및 (2) 남부 소나무로부터 형성된 입자보드에 비교하였다.

시험은 낼그래스, 남부 소나무, 및 낼그래스/남부 소나무 입자보드의 기계적 물리적 특성을 비교하도록 수행되었다. 각 완성지료 종류에 대하여, 패널을 42 lb/ft³ 및 47 lb/ft³의 표적 밀도와 2% 및 4%의 수지 레벨로 제조하였다. 모든 표본은 정적 휨, 내부접착강도, 면 및 모서리 나사홀딩, 수분흡수, 및 두께 팽윤이 시험되었다. 기계적 특성은 중간밀도 입자보드(ANSI A208.1-1993)에 대한 제품 명세와 비교되었다. 표 2를 참조.

전기적으로 가열된 컴퓨터 자동제어 핫-프레스는 모든 패널을 제조하는데 사용되었다. 상기 프레스는 200톤의 서보-유압 시스템에 의해 구동되는 공칭의 23 × 31인치 압판이 갖추어졌다. 프레스는 압판 위치를 사용하여 (1) 60초 동안 압착 밀폐단계; (2) 400초 동안 패널 압착 단계; 및 (3) 20초 동안 배출하는 단계를 포함하는 3단계의 압착 스케줄을 갖도록 제어되었다. 압판 온도는 330℉였다. 모든 패널은 16 × 20 × 3/4인치의 크기로 형성되었으나, 14 × 19 × 3/4인치로 다듬어졌다.

패널은 42 lb/ft³및 47 lb/ft³의 표적밀도와, 2% 및 4%의 디이소시안화 디페닐메탄(MDI) 수지 레벨로 낼그래스, 남부 소나무 및 낼그래스/남부 소나무로 제조하였다. 각 완성지료의 12개의 패널을 밀도 및 수지 충진이 다른 결합물(예를 들어, 결합물 당 3개의 패널 부본)로 제조하였다. 각 패널로부터 2개의 표본을 절단하여 파열 및 탄성 계수에 대한 정적인 휨 시험, 내부 접착강도에 대한 4개의 시험, 및 수분흡수/두께팽윤에 대한 하나의 시험을 하였다. 각 완성지료의 12개 패널 중 4개로부터의 하나의 표본은 면 및 모서리 나사 홀딩 수용력을 측정하는데 사용되었다. 각 표본은 다른 밀도 및 수지 레벨을 가졌다.

ASTM D1037에 따른 일반적인 나사 구동 만능시험 기계를 사용하여 기계적 시험이 대기조건의 표본상에 수행되었다. 정적인 휨 표본은 공칭으로 2 × 19 × 3/4인치(ASTM은 1/4인치 보다 더 큰 두께를 갖는 표본에 대한 3 × 20 × 3/4인치의 크기를 지정한다)였다. 시험속도는 0.36인치/분이었고 스팬은 18인치였다. 내부접착강도 표본은 2 × 2 × 3/4인치였고 시험속도는 0.06인치/분이었다. 나사홀딩 표본은 면 나사홀딩에 대하여 3 × 6 × 3/4인치(ASTM은 3 × 6 × 1인치의 크기를 지정한다)였고 모서리 나사홀딩에 대하여 2¹/₂ × 4¹/₂ × 3/4인치였다. 시험 속도는 0.06인치/분이었다. 두개의 모서리 및 두개의 면 나사홀딩 시험은 동일한 표본상에 수행되었다. 그들을 증류수에 24시간 동안 담근 후 수분흡수 및 두께 팽윤을 6 × 6인치 표본에서 측정하였다. 두께는 각 표본에 대하여 5개의 위치에서 측정하여 평균하였다.

3가지 요인으로서 밀도, 수지레벨, 및 완성지료를 사용하여 모든 기계적 및 물리적 특성에서 3가지 방식의 변화 분석(ANOVA)을 수행하였다.

일반적으로, 각 밀도 및 수지 레벨 결합에 대하여, 파열계수(MOR) 및 탄성계수(MOE)는 그들내의 낼그래스 입자의 비율이 증가됨에 따라 실질적으로 증가되었다(표 3). 대조적으로, 주로 낼그래스 입자로 이루어진 패널의 내부접착강도(IB)는 주로 남부 소나무 입자로 제조된 유사한 패널보다 현저하게 더 낮았다. 면(FSP) 및 모서리(ESP) 나사 홀딩에 대하여, 임의의 패널들 사이에 몇가지 중요한 차이가 있었다. 대부분에 대하여, 모든 패널은 ANSI A208.1-1993(표 2)으로 규정된 것과 같은 최고의 등급 성능을 능가하였다.

모든 완성지료에 대하여, 기계적 특성은 일반적으로 밀도 레벨이 42 lb/ft³내지 47 lb/ft³로 증가하고 수지 레벨이 2% 내지 4%로 증가함에 따라 증가하였다.

3가지 방식의 ANOVA는 수지 레벨, 밀도, 및 완성지료가 실질적으로 모든 기계적 특성에 영향을 받는 것을 나타낸다. 재료 IB강도에 관한 패널 밀도의 효과는 수지 충진에 의존하고, 재료 MOE에 관한 수지 충진의 효과는 완성지료의 종류에 의존하였다.

24시간 동안 증류수에 담근 후, 더 높은 비율의 낼그래스 입자를 포함하는 패널의 수분 흡수 및 두께 팽윤은 일반적으로 더 높은 비율의 남부 소나무 입자를 결합한 패널 보다 더 낮았다(표 4).

괄호안의 값은 관련된 표준편차를 나타낸다.

24시간 이후의 수분 흡수 및 두께 팽윤은 일반적으로 밀도 레벨이 42 lb/ft³내지 47 lb/ft³로 증가하고 수지 레벨이 2% 내지 4%로 증가함에 따라 감소하였다. 3가지 방식의 ANOVA는 두께 팽윤에 관한 패널 밀도의 효과가 완성지료의 종류에 의존하고, 두께 팽윤과 수분흡수 모두에 관한 수지 충진의 효과가 완성지료의 종류에 의존하는 것을 나타내었다.

일반적으로, 낼그래스 입자의 사용은 흔히 우수한 강도 및 강성도(stiffness)의 패널을 얻기에 가장 좋다. 완성지료에 20%만큼 낮은 양의 남부 소나무 입자의 추가는 패널 강도 및 강성도에 다소 영향을 미치지만, 내부 접착 강도를 현저하게 증가시킨다.

패널 밀도 및 수지 충진이 증가함에 따라, 기계적 특성이 증가하였다. 그러나, 상업시장에서 저밀도 및 저수지 충진의 패널은 여전히 폭넓은 등급 수용을 달성함과 동시에 경제적으로 바람직하게 된다.

주로 낼그래스 입자로 제조된 패널은 주로 남부 소나무 입자로 제조된 패널에 대하여 더 바람직한 수분흡수 및 두께 팽윤 특성을 나타내었다. 24시간 물 침수 후의 수분흡수 및 두께팽윤은 일반적으로 패널 밀도 및 수지 충진의 증가에 의해 감소되었다.

실시예 4

종이제품에서의 아룬도 도낵스의 사용: 크라프트 및 알칼리성 과산화물 기계적 펄핑

이 실시예에서는, 종이 제조에서의 아룬도 도낵스(낼그래스)의 사용이 설명된다. 펄핑 수행 및 낼그래스의 펄프 특성 또한 설명된다. 낼그래스의 크라프트 펄핑, 소다 펄핑, 및 알칼리성 과산화물 기계적 펄핑으로부터의 데이터가 표시된다.

시험은 실험실 및 소형 시험용 공장 규모에서 수행되었다. 크라프트 및 소다 펄핑 시험에 대해 워싱톤 대학의 펄프 및 종이 과학과가 선택되었고, 알칼리성 과산화물 기계적 펄핑 시험에 대해 노스 캐롤라이나 주립대학의 목재 및 종이 과학과가 선택되었다. 모든 시험의 핸드시트(handsheet) 종이 샘플은 워싱톤대학의 펄프 및 종이 과학과에 의해 제조되었다.

크라프트 펄핑은 신속하게 진행하여 쉽게 표백된 펄프의 상대적으로 높은 수율의 결과를 얻었다. 평균 섬유 길이는 다른 비목재 재료와 비교하여 높았고, 실제로, 미루나무 활엽수로부터의 평균 섬유 길이 보다 다소 더 높았다. 강도 특성은 인열 및 인장에서 미루나무 활엽수 크라프트 보다 더 양호하였다.

원료. 현재 연구를 위한 재료는 캘리포니아주의 오랜지 카운티에서 성장한 것에서 싱싱한 것을 베어 건조하지 않은 상태로 워싱톤 대학으로 보내졌다.

낼그래스 줄기는 속이 빈 코어를 둘러싸는 빽빽한 링 조직을 갖는다. 줄기 직경은 일반적으로 3/4 내지 1³/₄인치 직경이다. 낼그래스 줄기는 목재 칩과 유사한 길이로 절단 또는 분쇄될 수 있고, 원형 횡단면을 파괴하도록 압착된 것은 목재 칩과 유사한 벌크밀도를 갖는다(표 5).

이전의 시험에서, 낼그래스 칩이 사용되었다. 현재 시험을 위한 재료는 밴드톱을 사용하여 정밀한 길이로 절단된 후 압착되었다. 크라프트 펄핑 시험을 위하여 겉껍질은 4개의 다른 절단 길이, 1/2, 3/4, 7/8 및 1¹/₄인치로 만들어졌다.

조각난 재료의 특성은 종래의 펄핑 장치로 처리하는데 중요하다. 조각난 재료의 벌크 밀도는 침지기로의 팩킹과 컨베이어 및 다른 처리 장치의 크기를 맞추는 점에서 중요하다. 칩 처리 및 펄핑 장치에 존재하는 조각난 낼그래스의 높은 벌크 밀도는 종래와 같이 처리될 수 있다. 원료 비율에 대한 증해액은 높은 폐액 농도의 결과를 초래하는 목재 칩에 사용되는 것들과 유사하게 낮게 될 수 있다.

다른 중요한 칩특성은 펄핑 동안 증해약품의 칩 중심으로 침투하는 능력이다. 이전의 시험은 햄머밀 제조 칩을 가지고 행해졌고 세립물과 체잔류 재료를 제거하도록 스크린되었다. 만일 그들이 처리 시퀀스에서 일찍 제거되지 않았다면 재료 흐름을 방해할 수 있는 약간 긴 조각(2인치)이 존재하는 것을 고려해야했다. 상기 재료는 증해액의 침투가 아주 일정한 것을 나타내는 적은 증해되지 않은 불합격품을 갖는 펄프를 제공하였다.

건조된 재료의 샘플 또한 포함되었다. 이것은 7/8인치 길이로 절단되어 목재 칩을 갖는 경우와 같이 건조하는 것에 의해 액 침투가 방해되는지를 평가하기 위해 포함되었다.

크라프트 펄핑 및 표백

크라프트 펄핑. 낼그래스 재료의 크라프트 증해는 파일럿 증해관 시스템을 사용하여 워싱톤 대학에서 제조되었다. 증해는 표백하는데 적당한 20카파 레벨에 대한 비목질화 제조를 겨냥한 조건하의 각각의 칩 샘플을 가지고 이루어졌다. 펄핑 조건은 표 6으로 주어진다.

모든 샘플은 유사한 결과로 증해되었다. 증해시간은 낮은 H 계수(온도 및 반응시간을 결합하는 화학적 반응값)에 의해 나타내진 것과 같이 짧다. 증해 시간은 침엽수의 증해시간의 반에 이른다. 낼그래스 칩의 높은 벌크 밀도는 목재 칩에 사용되는 것과 유사한 칩 비율에 대한 낮은 액의 사용을 또한 허용하였다. 이것은 낼그래스 펄핑이 목재 칩과 동일한 장치 및 동일한 열 절약으로 이루어질 수 있는 것을 나타낸다. 일반적인 저밀도 짚과 다른 비목재 식물재료는 증해가 이 낼그래스 재료에서 발견된 것과 같이 신속하지만 목재 비율에 대해 높은 액을 필요로 한다.

4개의 다양한 길이의 칩은 펄핑 응답에서 단지 작은, 사소한 차이를 나타낸다. 3/4인치 칩은 더 긴 칩에 대해 다소 더 작은 카파, 14.0 대 17.6-18.2를 가졌지만, 1/2인치 칩은 17.4카파를 나타냈다. 증해되지 않은 불합격품은 더 긴 칩, 3.2-3.6%에 비교할 때 짧은 절단 칩에서 더 낮은 0.9-1.1%였지만, 이들 레벨은 낮고, 재료로의 증해액의 균일한 침투가 발생되는 것을 나타내고 매듭이 잘 증해되는 것을 또한 나타낸다. 낼그래스가 일원인 풀의 매듭은 때때로 펄프화를 방해한다.

베니어 컷 칩은 낮은 카파, 14.6 및 낮은 불합격율, 0.2%를 나타내는 톱절단 칩과 유사하게 증해되었다. 이러한 종류의 칩 제조는 상업적 작업에 대해 만족스럽게 된다.

건조된 재료는 건조 낼그래스 칩으로의 액 침투에 문제가 없는 것을 나타내는 싱싱한 재료와 유사한 펄핑 응답, 카파 14.9, 불합격율 3.3% 나타내었다. 이것은 칩이 처리 조건에서 중요한 변화 없이 싱싱하거나 또는 건조된 재료로부터 사용될 수 있다는 것을 뜻한다.

7/8인치 절단 낼그래스의 펄핑은 표 7에서 일반적인 활엽수 및 침엽수 크라프트에 비교된다. 낼그래스는 2가지 종류의 목재 보다 더 신속하게 증해되고, 더 적은 화학약품을 필요로하며, 다소 더 높은 불합격품을 제조한다(중요한 차이 없음).

표백. 비목재 재료의 표백에서 대부분의 개시된 작업은 이제 시대에 뒤떨어진 염소(C), 추출(E), 차아염소산염(H) 표백 시퀀스를 사용하여 이루어진다. 전세계에 알려진 이 시퀀스가 일반적으로 사용되지만, 무염소(ECF)법으로 되는 크라프트 펄프의 현재 환경적 표준표백을 이루는 것은 이제 미국에서 환경적으로 받아들일 수 없다. 표백 시험이 이산화염소(Do). 산소 및 과산화물로 추출(Eop). 이산화염소(D1)로 구성된 ECF 표백을 사용하여 7/8인치 절단 재료상에 더 큰 규모의 증해로 펄프상에 행해졌다. 그 결과는 표 8에 표시된다.

최초로, 제 1 단계에서 0.20카파 성분의 이산화염소 충진(백분율 동일 염소/카파 수)이 적용되었고, 제 3 단계에서 1.5%의 이산화염소로 뒤이어졌다. 이것은 83.8%의 휘도 결과를 얻었다. 제 1 단계에서 0.25카파 성분으로의 변경된 적용은 제 3 단계에서 각각 1.25% 및 1.5%의 이산화염소를 갖는 85.6 및 86.4의 휘도 결과를 얻었다.

86.4의 휘도에 대하여 3.18%의 총 이산화염소 충진이 요구되었다. 이전의 시험에서, 90.0의 휘도가 4.34%의 이산화염소를 사용하는 다섯 단계 표백에서 달성되었다. 침엽수 크라프트 펄프는 일반적으로 90.0%의 휘도 레벨을 달성하는데 5.8 내지 6.2%의 이산화염소를 필요로 한다.

핸드시트 특성. 펄프 특성의 규격시험은 TAPPI 진행을 사용하여 이루어졌다. 7/8인치 칩 샘플로부터의 펄프는 다양한 여수성 레벨에서 PFI 분쇄기로 고해되었다. PFI 분쇄기는 상업적인 종이제조 작업에서 모의 정해로 사용된 규격실험 펄프 고해장치이다. 일반적으로 600 내지 750ml CSF의 초기의 펄프 여수성은 강도특성을 향상시키기 위해 종이제조 이전에 400 내지 500ml로 감소되고, 인장강도는 인열강도의 약간 작은 손실로 증가된다.

핸드시트는 몇가지 여수성 레벨로 고해된 낼그래스 펄프를 7/8인치로 절단하여 만들어졌고 강도특성에 대한 시험이 이루어졌다(표 9). 다른 칩 절단 길이로부터의 펄프는 비교를 위해 400ml CSF 레벨로 고해되었다.

고해되기 전의 초기 펄프 여수성은 매우 높고 일반적인 비목재 재료와 비교할때 바람직한 레벨인 700ml CSF였다. 초기 시험에서 630ml CSF의 유사한 높은 초기 여수성이 발견되었다. 이들은 침엽수에 대한 >700ml 및 활엽수에 대한 600-650에 비교할 때 유익하게 높고, 종이제조기가 펄프 특성을 무제한으로 변경할 수 있도록 하고, 종이 제조 작업에서 높은 오수를 허용한다.

핸드시트 강도 측정, 파열, 인장 및 인열은 모두 유리한 레벨이고 초기 시험에서 얻어진 것 보다 더 높다. 낼그래스 및 일반적인 밀짚, 케나프, 활엽수 및 침엽수로부터의 2개의 결과 세트의 비교가 표 10에 표시된다. 낼그래스는 모든 범주에서 현저하게 높은 강도를 갖는다. 시트 벌크는 짚 보다 두드러지게 다른 특성을 갖는 재료를 나타내는 다른 비목재에 비교할 때 높다.

본 발명의 바람직한 실시예가 도시되고 설명되는 동안 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 가운데 다양한 변경이 이루어질 수 있는 것이 인식될 것이다.

상기와 같은 본 발명에 의하여 아룬도 도낵스 입자로 채워진 바인더 매트릭스를 포함하는 복합체가 제공된다. 본 발명에 의해, 이들 복합체 보드는 목재 기재의 복합체보다 현저하게 적은 바인더를 사용하고, 산업에서 사용되는 규격으로 측정된 것과 같이, 유사한 목재 기재의 복합체의 몇 가지 물리적 특성을 능가하는 효과를 나타낸다.

Claims

(a) 바인더 수지; 및

(b) 접착제로 상기 수지와 접착되는 아룬도 도낵스 입자를 포함하는 아룬도 도낵스 복합체 패널로서, 복합체는 복합체 패널에 대해 적어도 M-3 규격을 만족시키는 것을 특징으로 하는 아룬도 도낵스 복합체패널.
제 1 항에 있어서, 상기 패널은 패널의 총중량에 기초하여 수지 바인더 1 내지 10중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 복합체패널.
제 1 항에 있어서, 상기 패널은 패널의 총중량에 기초하여 수지 바인더 1.5 내지 3.0중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 복합체패널.
제 1 항에 있어서, 상기 바인더는 디이소시안화 메틸, 요소-포름알데히드, 페놀, 및 무기 바인더로 구성되는 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 복합체패널.
제 1 항에 있어서, 상기 아룬도 도낵스 완성지료는 목재 섬유를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합체패널.
제 5 항에 있어서, 상기 패널은 패널의 총중량을 기준으로 아룬도 도낵스 10중량% 내지 90중량%를 갖는 것을 특징으로 하는 복합체패널.
제 4 항에 있어서, 상기 패널의 휨강도는 목재 기재의 패널과 비교할때 패널내의 아룬도 도낵스량에 대하여 비례적으로 증가되는 것을 특징으로 하는 복합체패널.
제 4 항에 있어서, 상기 패널의 내습성은 목재 기재의 패널과 비교할때 패널내의 아룬도 도낵스량에 대하여 비례적으로 증가되는 것을 특징으로 하는 복합체패널.
제 4 항에 있어서, 상기 패널의 휨강도는 유사하게 구성된 목재 기재의 패널 보다 적어도 55% 더 큰 것을 특징으로 하는 복합체패널.
제 4 항에 있어서, 상기 패널의 내습성은 유사하게 구성된 목재 기재의 패널 보다 2.6시간 더 큰 것을 특징으로 하는 복합체패널.
제 4 항에 있어서, 상기 패널의 휨강도는 유사하게 구성된 밀짚 기재의 패널 보다 5% 더 큰 것을 특징으로 하는 복합체패널.
제 4 항에 있어서, 상기 패널의 내습성은 유사하게 구성된 밀짚 기재의 패널 보다 15% 더 큰 것을 특징으로 하는 복합체패널.
(a) 아룬도 도낵스를 복합체 패널의 완성지료로서 사용하기에 적합한 크기 분배의 입자로 분쇄하는 단계;

(b) 상기 입자를 바인더-입자 혼합물을 제공하도록 바인더와 혼합하는 단계; 및

(c) 상기 바인더-입자 혼합물을 복합체 패널로 압밀하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 아룬도 도낵스 복합체 패널 제조방법.
제 13 항에 있어서, 상기 입자-바인더 혼합물은 목재 입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아룬도 도낵스 복합체 패널 제조방법.