PL170405B1 - Sposób wytwarzania plyty pilsniowej PL PL PL - Google Patents

Abstract

1 . Sposób wytwarzania plyty pilsniowej sucha metoda, wychodzac z materialu zawierajacego ligninoceluloze, który rozdrabnia sie, miesza z klejem, formuje w mate i sprasowuje, znamienny tym, ze material przed jego koncowym rozdrabnianiem poddaje sie impregnacji roztworem zawierajacym chemikalia aktywujace powierzchnie wlókna w ilosci 1-30 kg/tone materialu wlóknistego, wyrazona jako Na2SO3, i ogrzewa sie wstepnie do 150-200°C, przy czym wartosc pH utrzymuje sie w zakresie 2-12, a rozdrabnianie prowadzi sie nakladem energii 50-400 kWh/tone materialu wlóknistego. P L 170405 B 1 PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania płyty pilśniowej z materiału zawierającego ligninocelulozę takiej jak płyta pilśniowa. Płytę tego rodzaju wytwarza się przez rozdrobnienie materiału do cząstek zawierających wiązki włókien i włókna. Do rozdrobnionego materiału dodaje się klej, suszy się materiał i formuje się matę, którą w końcu sprasowuje się w podwyższonej temperaturze w celu utwardzenia kleju formując tym płytę. Płyty pilśniowe wytwarza się z materiału rozdrobnionego przez rozwłóknienie, to jest w mniejszym lub większym stopniu z wolnych włókien.

Normalnie stosowanym środkiem wiążącym jest klej mocznikowo-formaldehydowy, który miesza się z rozdrobnionym materiałem. Ilość kleju może wynosić 6% lub więcej. Klej jest stosunkowo drogi, stąd pożądane jest minimalizowanie dodatku klejowego. Mniejsza ilość kleju powoduje jednak wytrzymałość gotowej płyty. Dlatego więc dodawanie kleju musi być zoptymalizowane.

Podczas suszenia przeklejonego materiału z kleju wydziela się większa lub mniejsza ilość rozpuszczalnego w wodzie formaldehydu. Po oddzieleniu gazu suszącego od materiału włóknistego, na przykład w cyklonie, ciekła zawartość kondensuje się z gazu. W konwencjonalnych procesach oczyszczania rozpuszczalny w wodzie formaldehyd powoduje problemy. Formaldehyd przechodzący wraz z materiałem do końcowej przeróbki również może stwarzać problemy przez sukcesywne wydzielanie z gotowej płyty. Jeśli klej dodaje się do materiału po jego wysuszeniu problem oddzielania formaldehydu zwiększa się podczas prasowania jak również z gotowej płyty.

Płyty pilśniowe wytwarzane suchą metodą zwykle określa się MDF (Medium Density Fiberboard - płyta pilśniowa o średniej gęstości) i są produktem płytowym wytwarzanym z włókien drzewnych. Wydajność wynosi 95%.

Materiał wyjściowy korzystnie stanowią wióry drzewne, które rozwłóknia się przy stosunkowo niskim nakładzie energetycznym, 100-500 kWh/tonę włókien w celu uwolnienia włókien. Rozwłókniony materiał włóknisty miesza się z klejem, suszy się, formuje się w matę i sprasowuje się w prasie na gorąco. Alternatywnie materiał może być suszony przed przeklejaniem. Normalnie materiał ogrzewa się wstępnie do około 150°C przed rozwłóknieniem, po czym prowadzi się rozwłóknienie pod ciśnieniem w tej wysokiej temperaturze w celu ułatwienia

170 405 uwolnienia wolnych włókien. W tak wysokiej temperaturze materiał moze ulec jednak degradacji zmianie barwy wskutek wystąpienia hydrolizy. Krótki czas ogrzewania zmniejsza te wady, ale mimo to nie można uniknąć zmiany barwy, przy czym wzrasta zużycie energii.

Normalnie stosowany klej mocznikowo-formaldehydowy może być mieszany z materiałem włóknistym w przewodzie przesyłowym (pneumatycznym) z aparatu rozwłókniającego lub w oddzielnym urządzeniu mieszalnikowym. Ilość zmieszanego kleju może wynosić 6% lub więcej.

Podczas następnego suszenia materiału włóknistego w suszarce rurowej przy pomocy gazu o wysokiej temperaturze, z kleju wydziela się większa lub mniejsza ilość rozpuszczalnego w wodzie formaldehydu. Jak stwierdzono wyżej, formaldehyd przechodząc wraz z materiałem włóknistym do końcowej przeróbki może więc wywołać problemy jeśli wydziela się on sukcesywnie z gotowej płyty. Odnosi się to szczególnie do klejenia po suszeniu materiału, które może być prowadzone przy wytwarzaniu płyt pilśniowych.

Wspomniane wyżej problemy mogą być zredukowane przez niniejszy wynalazek, który jednocześnie oferuje dalsze korzyści. Zgodnie z wynalazkiem materiał włóknisty poddaje się działaniu cieczy impregnacyjnej zawierającej chemikalia aktywujące powierzchnię włókien i wstępnemu ogrzewaniu przed ich końcowym rozdrobnieniem.

Przykłady takich chemikaliów stanowią te, które reagują z ligniną, takie jak Na2SO₃ i NaHSOj. Chemikalia te mogą być dodawane w ilości 1-30 kg/tonę materiału wyrażonej jako Na2SO₃. Według wynalazku umożliwia to zwiększenie jasności według ISO gotowego produktu, zmniejszenie zuŻycia energii przy rozwłóknieniu, zmniejszenie ilości kleju przy zachowaniu wytrzymałości lub zwiększenie wytrzymałości przy zachowaniu ilości kleju. Ponadto wydzielanie formaldehydu może być również w sposób zasadniczy zmniejszone. Bardziej szczegółowo wynalazek opisany jest niżej w odniesieniu do jego pewnych postaci.

Płyty pilśniowe wytwarza się przez impregnowanie surowego materiału w postaci wiórów, na przykład z drewna miękkiego chemikaliami reagującymi z ligniną takimi jak Na2SO₃ i NaHSO₃ w ilości 1-30, korzystnie 10-20 kg/tonę materiału włóknistego wyrażonąjako Na2SO3.

Impregnacja, która powinna być przeprowadzona szybko, może trwać kilka minut. Następnie podnosi się temperaturę do 150-200°C, korzystnie 160-180°C na okres 2-3 minut.Możliwe jest oczywiście wstępne ogrzewanie przed lub równocześnie z impregnacją. Wartość pH utrzymuje się w zakresie 2-12. Oznacza to, że roztwór impregnujący z Na2SO3 i NaHSO3 będzie zawierał siarczyn w postaci HSO₃’ i/lub SO₃2. Wartość pH może być odpowiednio kontrolowana przez NaOH. Dzięki tej obróbce chemicznej (sulfonowania), następne rozwłóknienie do pożądanego stopnia rozwłóknienia może być prowadzone z nakładem energii mniejszym niż normalnie. Zużycie energii mieści się w przedziale 50-400 kWh/tonę materiału włóknistego. Oszczędność energii może wynosić do około 10 % w porównaniu z konwencjonalnym rozwłóknianiem.

Dzięki impregnacji wzrasta również jasność gotowych płyt pilśniowych.

Jeśli chodzi o rozdrobnienie włókien w rozwłóknionym materiale, stwierdzono, że zmniejszona była zawartość zarówno materiału bardzo drobnego jak i odłamków, to znaczy wzrosła zawartość włókna prima.

Stwierdzono również przy impregnacji według wynalazku, że właściwości wytrzymałościowe gotowych płyt uległy zasadniczej poprawie. Wytrzymałość na rozciąganie jak również moduł sprężystości podłużnej (moduł Younga) i zlepienie włókien zwiększyły się co najmniej o 10%. Alternatywnie efekt ten może być wykorzystany do zmniejszenia ilości dodawanego kleju przy utrzymaniu właściwości wytrzymałościowych. 10 % poprawa sklejenia włókien odpowiada 1 % zmniejszeniu dodawanego kleju.

Sulfonowanie według wynalazku oznacza również, że zmniejszeniu może ulec wydzielanie formaldehydu dzięki temu, żej ony siarczynowe z roztworu impregnującego reagujaz formaldehydem tak, ze jest on wiązany w materiale włóknistym zamiast wydzielać się z gotowych płyt.

Przykład.

Surowy materiał w postaci wiórów poddano zróżnicowanej obróbce impregnacyjnej. Jedną szarżę poddano obróbce 10 kg Na2SO3 na tonę wiórów, a jedną szarżę 10 kg NaHSO3 na tonę wiórów. Szarża porównawcza nie była impregnowana.

170 405

Te różne szarże ogrzano wstępnie do około 170°C, po czym poddano rozwłóknieniu. W przewodzie pneumatycznym po rozwłóknianiu dodano klej mocznikowo-formaldehydowy typu E2 w ilości 10% suchego kleju licząc na suche włókno. Następnie materiał suszono do zawartości suchej masy około 90%. Włókna uformowano na sucho w matę, którą wstępnie sprasowano ciśnieniem około 1,5 MPa, a na gorąco prasowano w ciągu 5-6 minut w temperaturze 170°C. Tak wytworzoną płytę badano na wytrzymałość, jasność ISO i zawartość formaldehydu (wartość perforowana). Mierzono również relatywne zużycie energii dla różnych szarż. Wyniki były następujące:

Właściwość	Szarża porównawcza	Szarża Na2SOa	Szarża NaHSOa
Wytrzymałość na zginanie MPa	38,4	43,8	40,0
Wewnętrzna wytrzymałość spojenia MPa	1,8	2,1	2,0
Jasność ISO %	24	26	26
Zawartość formaldehydu ng CH2O/100 g	27	20	18
Względne zużycie energii	1,0	0,95	0,95

Wyniki potwierdzają przedstawione wyżej efekty techniczne. Wynalazek oczywiście nie jest ograniczony do opisanych wyżej postaci, ale może być zmieniany w obrębie idei wynalazczej.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania płyty pilśniowej suchą metodą, wychodząc z materiału zawierającego ligninocelulozę, który rozdrabnia się, miesza z klejem, formuje w matę i sprasowuje, znamienny tym, że materiał przed jego końcowym rozdrabnianiem poddaje się impregnacji roztworem zawierającym chemikalia aktywujące powierzchnię włókna w ilości 1-30 kg/tonę materiału włóknistego, wyrażonąjako Na2SO3, i ogrzewa się wstępnie do 150-200°C, przy czym wartość pH utrzymuje się w zakresie 2-12, a rozdrabnianie prowadzi się nakładem energii 50-400 kWh/tonę materiału włóknistego.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako aktywujące powierzchnię włókna stosuje się chemikalia reagujące z ligniną.
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że roztwór impregnacyjny zawiera Na2SO3 i/lub NaHSO3.
4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że rozdrobniony materiał najpierw miesza się z klejem, po czym suszy się przed uformowaniem w matę.
5. 5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że rozdrobniony materiał najpierw suszy się, po czym miesza się z klejem przed uformowaniem w matę.