PL242918B1

PL242918B1 - Method of producing composites based on lignocellulosic particles and its derivatives, and the composite produced by this method

Info

Publication number: PL242918B1
Application number: PL430822A
Authority: PL
Inventors: Mieczysław Lewicki
Original assignee: Starting & Business Przed Uslugowo Handlowo Produkcyjne Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2019-08-06
Filing date: 2019-08-06
Publication date: 2023-05-15
Also published as: PL430822A1

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kompozytów na bazie cząstek lignocelulozowych i jej pochodnych oraz kompozyt wytworzony tym sposobem, przy czym sposób ten polega na tym, że procesowi mieszania i prasowania poddaje się materiał osnowy tego kompozytu, który stanowią cząstki lignocelulozowe w ilości 30% do 95% wagowych rozdrobnione mechanicznie i/lub chemicznie i/lub termicznie, oraz materiał wzmacniający w ilości od 5% do 70% wagowych, który stanowi wyparka lignocelulozowa, przy czym proces mieszania materiału tej osnowy z materiałem wzmacniającym przebiega w łącznym czasie od 15 do 45 minut w zależności od ich rodzaju i do czasu uzyskania jednorodnej mieszaniny, a proces prasowania prowadzi się również w zależności od rodzaju materiału osnowy i materiału wzmacniającego w temperaturze od minus 2°C do 280°C, pod ciśnieniem wynoszącym od 1 kg/cm2 do 90 kg/cm2 i w czasie 0,5 sekundy do 30 minut aktywnego ciśnienia.The subject of the invention is a method for the production of composites based on lignocellulosic particles and its derivatives, and a composite produced by this method, wherein the method consists in mixing and pressing the matrix material of this composite, which consists of lignocellulosic particles in the amount of 30% to 95% by weight mechanically and/or chemically and/or thermally comminuted, and the reinforcing material in the amount of 5% to 70% by weight, which is a lignocellulosic evaporator, the process of mixing the matrix material with the reinforcing material takes a total of 15 to 45 minutes in depending on their type and until a homogenous mixture is obtained, and the pressing process is also carried out, depending on the type of matrix material and reinforcing material, at a temperature from minus 2°C to 280°C, under a pressure of 1 kg/cm2 to 90 kg/ cm2 and 0.5 seconds to 30 minutes of active pressure.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kompozytów na bazie cząstek lignocelulozowych i jej pochodnych oraz kompozyt wytworzony tym sposobem, stosowany zwłaszcza jako materiał izolacyjny i/lub dźwiękochłonny oraz opakowaniowy, a także jako masa wyjściowa do wytwarzania wyprasek meblowych, zdobniczych w przemyśle meblarskim, budowalnym i opakowaniowym.The subject of the invention is a method of producing composites based on lignocellulosic particles and its derivatives, and a composite produced in this way, used in particular as an insulating and/or sound-absorbing and packaging material, as well as a starting mass for the production of furniture and decorative moldings in the furniture, construction and packaging industries.

Niżej podano celem wyjaśnienia definicje niektórych określeń (pojęć) użytych w dalszej treści opisu patentowego i zastrzeżeń patentowych, a mianowicie:The definitions of some of the terms (concepts) used in the further content of the patent description and patent claims are given below for clarification, namely:

- materiał kompozytowy oznacza materiał o strukturze niejednorodnej, składający się z dwóch lub więcej komponentów w tym osnowy,- composite material means a material with a heterogeneous structure, consisting of two or more components, including a matrix,

- materiał lignocelulozowy oznacza produkt (również uboczny i/lub odpadowy) w przemy- słach: drzewnym, leśnym, papierniczym, rolnym; powstający przy jego przerobie głównie drewna mającego postać cząstek lignocelulozowych w postaci wiór, trocin, pyłu, drzazg o zróżnicowanych frakcjach,- lignocellulosic material means a product (also by-product and/or waste) in the wood, forestry, paper and agricultural industries; arising during its processing, mainly wood in the form of lignocellulosic particles in the form of shavings, sawdust, dust, splinters of various fractions,

- materiał osnowy kompozytu oznacza cząstki lignocelulozowe rozdrabniane mechanicznie,- matrix material of the composite means mechanically comminuted lignocellulosic particles,

- materiał wzmocnienia (wzmacniający) lub drugi główny składnik kompozytu oznacza wyparkę lignocelulozową stanowiącą mix ligniny usieciowanej wiązaniami eterowymi i kowalencyjnymi węgiel-węgiel, polisacharydów i ich pochodnych połączonych wiązaniami β-glikozydowymi tworzących rozgałęzione łańcuchy hemiceluloz, głównie pentozanów (C5H8O4)n i heksozanów (CsHioOsjn oraz innych w ilościach resztkowych (tj. cukier, białko, skrobia, garbniki, olejki eteryczne, wodę oraz substancje mineralne, które po spaleniu dają popiół); stanowiącą ekologiczną pochodną lignocelulozową o sterowalnych właściwościach, która jest produktem ubocznym lub odpadem w delignifikacji materiałów lignocelulozowopochodnych i/lub odpadem z produkcji celulozy i/lub masy pilśniowej stosowanej w produkcji płyt i/lub masy papierniczej,- the reinforcement (reinforcing) material or the second main component of the composite means a lignocellulosic evaporator consisting of a mix of lignin cross-linked with ether and covalent carbon-carbon bonds, polysaccharides and their derivatives linked by β-glycosidic bonds forming branched chains of hemicelluloses, mainly pentosans (C5H8O4)n and hexosans (CsHioOsjn) and others in residual amounts (i.e. sugar, protein, starch, tannins, essential oils, water and mineral substances that give ash after combustion), constituting an ecological lignocellulosic derivative with controllable properties, which is a by-product or waste in the delignification of lignocellulosic materials and/ or waste from the production of cellulose and/or fiber used in the manufacture of boards and/or pulp,

- proces delignifikacji materiałów lignocelulozowych oznacza ekstrahowanie z nich ligniny,- the process of delignification of lignocellulosic materials means extracting lignin from them,

- nacisk bierny na prasowany materiał oznacza ciśnienie wywierane na niego po zakoń- czeniu procesu prasowania właściwego i w kolejności pozostawione pod naciskiem do czasu ostygnięcia i relaksacji naprężeń i/lub finalizacji procesów fizykochemicznych w nim zachodzących,- passive pressure on the pressed material means the pressure exerted on it after the proper pressing process is completed and, in sequence, left under pressure until the stresses cool down and relax and/or the physicochemical processes taking place in it are finalized,

- ciśnienie aktywne oznacza nacisk wywierany na prasowany materiał podczas procesu prasowania właściwego.- active pressure means the pressure exerted on the pressed material during the actual pressing process.

Znane i stosowane są sposoby wytwarzania płyt z materiałów lignocelulozowych mające istotne zastosowania praktyczne. W skład procesu ich produkcji wchodzą następujące zasadnicze etapy:Methods of producing boards from lignocellulosic materials having important practical applications are known and used. The production process includes the following main steps:

- rozdrobnienie surowca lignocelulozowego na cząstki o odpowiednich wymiarach i/lub włókna, - suszenie do określonego stopnia wilgotności i klejenia materiału przed lub po suszeniu,- comminution of the lignocellulosic raw material into particles of appropriate dimensions and/or fibers, - drying to a certain degree of moisture and gluing of the material before or after drying,

- formowanie maty sklejanego materiału, która może składać się z kilku warstw ewentualnie wstępnie prasowanych na zimno,- forming a mat of glued material, which may consist of several layers, possibly pre-cold pressed,

- wstępne ogrzewanie,- pre-heating,

- natryskiwanie wody na powierzchnie oraz- spraying water on surfaces and

- prasowanie na gorąco pod ciśnieniem i działaniem ciepła w procesie o działaniu skokowym lub ciągłym do czasu wytworzenia gotowej płyty.- hot pressing under pressure and heat in a stepwise or continuous process until the finished board is produced.

Znany jest sposób łączenia metodą sklejania płyt z włókien drzewnych ze ścieru drzewnego, w którym na płaszczyznę płyty nanoszona jest wstęgowo lub liniowo masa lignocelulozowa będąca produktem ubocznym w wytwarzaniu celulozy, pulpy do produkcji płyt pilśniowych metodą mokrą i/lub masy papierniczej a następnie płyty te są na siebie nakładane i lekko dociskane celem zwiększania grubości ich układu i tak spojone wymienioną wyżej masą lignocelulozową, uzyskując płytę dwu- lub kilkuwarstwową o ograniczonej wytrzymałości.There is known a method of gluing boards made of wood fibers from wood pulp, in which a lignocellulosic mass being a by-product in the production of cellulose, pulp for the production of fibreboards using the wet method and/or paper pulp is applied to the plane of the board, and then the boards are overlapped and lightly pressed to increase the thickness of their system, and thus bonded with the above-mentioned lignocellulosic mass, obtaining a two- or several-layer board of limited strength.

Znany i stosowany jest także sposób wytwarzania kompozytów lignocelulozowych, w którym pomiędzy płaty drewna, łuszczki forniru lub obłogu stanowiące jego warstwy wprowadza się środek wiążący w postaci masy klejowej, którą stanowi żywica z wypełniaczami i/lub utwardzaczami w stanie płynnym lub półpłynnym, a następnie pod wpływem nacisku skleja się je w płytę płaską lub w kształtkę.A method of producing lignocellulosic composites is also known and used, in which a binding agent in the form of an adhesive mass, which is a resin with fillers and/or hardeners in a liquid or semi-liquid state, is introduced between the sheets of wood, veneer flakes or veneers constituting its layers. under pressure, they are glued into a flat plate or a shaped piece.

Z polskiego opisu patentowego nr PL195294 znany jest kompozyt zawierający żywicę i włókno, przy czym żywica wybrana jest z grupy obejmującej polietylen, polipropylen, poliwęglan, polibutylen, termoplastyczne poliestry, poliuterany, PCV i poliaminy, a jego zbrojenie stanowi włókno celulozowe lub lignocelulozowe, stanowiące co najmniej 2% wagowych w ogólnej jego masie, które ma stosunek długości do jego średnicy wynoszący co najmniej pięć.From the Polish patent description No. PL195294 there is known a composite containing resin and fiber, where the resin is selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polybutylene, thermoplastic polyesters, polyurethanes, PVC and polyamines, and its reinforcement is a cellulose or lignocellulosic fiber, constituting at least at least 2% by weight of its total weight, which has a length to diameter ratio of at least five.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr PL184415 sposób wykonywania wyprasek, zwłaszcza z materiału lignocelulozowego polegający na zasypywaniu wymieszanej uprzednio ze środkami wiążącymi masy wyjściowej do przestrzeni matrycy odpowiadających w przekroju poprzecznym założonemu kształtowi wyprasek, wstępnym i ostatecznym prasowaniu oraz sezonowaniu i wyjmowaniu wyprasek z tej matrycy charakteryzujący się tym, że przed zasypaniem masy wyjściowej do matrycy długość roboczą komór matrycy reguluje się w zależności od pomierzonej gęstości zadawanej masy wyjściowej. Poza tym z opisu stanu techniki zawartego w tym opisie patentowym wynika, że znanym i szeroko stosowanym praktycznie jest sposób wytwarzania kształtek z rozdrobnionych cząstek lignocelulozowych, stanowiących odpady lub produkt uboczny po mechanicznej obróbce drewna. Odpowiednio wyselekcjonowane pod względem wymiarów drobiny lignocelulozowe najpierw suszy się do uzyskania założonego poziomu wilgotności, następnie miesza się ze środkami wiążącymi oraz dodatkami uszlachetniającymi, po czym tak przygotowaną masę zasypuje się do matrycy o komorach mających w przekroju poprzecznym kształt uzyskiwanych wyprasek. Zasypaną w matrycy masę wyjściową najpierw wstępnie prasuje się od góry, po czym zagęszcza się ją ostatecznie poprzez prasowanie od dołu, poddaje się procesowi sezonowania i wyjmowania wyprasek z matrycy.There is known from the Polish patent description No. PL184415 a method of making moldings, especially from lignocellulosic material, consisting in pouring the initial mass mixed with binding agents into the matrix space corresponding in cross-section to the assumed shape of the moldings, preliminary and final pressing as well as seasoning and removing the moldings from this matrix, characterized by is that before the initial mass is poured into the matrix, the working length of the matrix chambers is adjusted depending on the measured density of the initial mass. In addition, the description of the state of the art contained in this patent description shows that a well-known and widely used method is the method of producing moldings from crushed lignocellulosic particles, which are waste or a by-product after mechanical wood processing. Appropriately selected in terms of dimensions, lignocellulosic particles are first dried to the desired moisture level, then mixed with binding agents and enriching additives, and then the mass prepared in this way is poured into a matrix with chambers having the shape of the obtained moldings in cross-section. The initial mass filled in the die is initially pressed from the top, and then it is finally compacted by pressing from the bottom, subjected to the process of seasoning and removing the moldings from the die.

Znany jest również z polskiego opisu patentowego nr PL176748 sposób ciągłego wytwarzania płyty z lignocelulozowego materiału włóknistego, w którym materiał rozdrabnia się na cząstki i/lub włókna, suszy, skleja, formuje w matę i prasuje do postaci gotowej płyty, przy czym uformowaną w pierwszym etapie matę ogrzewa się na wskroś za pomocą pary wodnej i prasuje, do co najmniej częściowego utwardzenia tej płyty z równomierną gęstością, po czym w drugim etapie warstwy powierzchniowe płyty prasuje się do wyższej gęstości i utwardza w strefie kalibrowania do gotowej płyty.Also known from the Polish patent description No. PL176748 is a method of continuous production of a board from lignocellulosic fibrous material, in which the material is crushed into particles and/or fibres, dried, glued, formed into a mat and pressed into a finished board, whereby the formed board in the first stage the mat is heated through steam and pressed until the board is at least partially cured to an even density, after which in a second step the surface layers of the board are pressed to a higher density and cured in a sizing zone to a finished board.

Z kolei znany z polskiego opisu patentowego nr PL195618 sposób wytwarzania wyprasek, zwłaszcza z materiału lignocelulozowego polegający kolejno na przygotowaniu masy zasypowej, umieszczaniu jej w komorach roboczych matrycy, poddawaniu tej masy wstępnemu prasowaniu od góry oraz zasadniczemu prasowaniu od dołu, a następnie żelowaniu i wyjęciu gotowych wyprasek z matrycy charakteryzuje się tym, że podczas operacji wstępnego prasowania masy zasypowej dokonuje się dodatkowego dogniatania tej masy zasypowej na określoną głębokość poniżej poziomu górnej krawędzi tej matrycy, a następnie po wykonaniu prasowania zasadniczego od dołu wstępnie ukształtowane już wypraski poddaje się kolejnemu dogniataniu od góry.In turn, known from the Polish patent description No. PL195618, the method of producing moldings, especially from lignocellulosic material, consisting in successively preparing the bulk mass, placing it in the working chambers of the die, subjecting this mass to initial pressing from above and basic pressing from below, and then gelling and removing ready-made The die molding is characterized in that during the initial pressing of the bulk mass, additional compaction of the bulk mass is performed to a specific depth below the level of the upper edge of the matrix, and then, after the main pressing from below, the pre-formed compacts are subjected to another compaction from above.

Znany jest także z rosyjskiego opisu patentowego nr RU 2277554 sposób wytwarzania mas do prasowania drewna wyłącznie na podstawie fragmentów pochodzenia roślinnego, zwłaszcza wytwarzania masy formierskiej do produkcji materiałów kompozytowych. Masa wytwarzana tym sposobem zawiera fragmenty materiału lignocelulozowego, celulozę, ligninę, hemicelulozę, wolne cukry wytwarzane z węglowodorowej części materiału roślinnego przy obróbce parą wodną i różniące się tym, że materiał lignocelulozowy przed obróbką tą parą w temperaturze pokojowej poddaje się moczeniu z użyciem czystej wody w czasie 20-120 minut w stosunku wagowym wody do udziału materiału lignocelulozowego jak 1:1. Proces tego moczenia w wodzie pozwala na obniżenie temperatury i czasu obróbki parą tego materiału lignocelulozowego.Also known from the Russian patent description No. RU 2277554 is a method of producing wood pressing sands solely on the basis of fragments of plant origin, in particular the production of molding sand for the production of composite materials. The pulp produced by this method comprises fragments of lignocellulosic material, cellulose, lignin, hemicellulose, free sugars produced from the hydrocarbon part of the plant material by steam treatment and differing in that the lignocellulosic material before steam treatment at room temperature is soaked with clean water in for 20-120 minutes in a 1:1 weight ratio of water to lignocellulosic material. The process of this soaking in water allows to reduce the temperature and time of steam treatment of this lignocellulosic material.

Znany jest również z amerykańskiego opisu patentowego nr US2006091577A1 sposób wytwarzania stabilnych wymiarowo produktów kompozytowych z materiału lignocelulozowego, którego istota polega na tym, że realizowany jest on w pięciu następujących po sobie etapach, obejmujących:Also known from the American patent description No. US2006091577A1 is a method of producing dimensionally stable composite products from lignocellulosic material, the essence of which is that it is carried out in five successive stages, including:

a. doprowadzenie materiału lignocelulozowego w podzielonej formie do kontaktu z parą pod wysokim ciśnieniem w temperaturze wystarczająco wysokiej, aby rozłożyć i zhydrolizować hemicelulozę i ligninę zawartą we wspomnianym materiale lignocelulozowym bez jego karbonizacji,a. bringing the lignocellulosic material in the divided form into contact with high pressure steam at a temperature high enough to decompose and hydrolyze the hemicellulose and lignin contained in said lignocellulosic material without carbonizing it,

b. utrzymywanie materiału lignocelulozowego w kontakcie z parą wysokociśnieniową przez czas wystarczający tylko do rozkładu i hydrolizy hemicelulozy i ligniny na materiał o niskiej masie cząsteczkowej, rozpuszczalny w wodzie, w tym (lub zawierający) cukry pentozowe i heksozowe, polimery cukrowe, furfural, odwodnione węglowodany i kwasy organiczne oraz ligniny o niskiej masie cząsteczkowej i inne produkty rozkładu ligniny, o znikomej degradacji celulozy,b. keeping the lignocellulosic material in contact with high pressure steam for a time only sufficient to decompose and hydrolyse hemicellulose and lignin into low molecular weight, water soluble material including (or containing) pentose and hexose sugars, sugar polymers, furfural, dehydrated carbohydrates and organic acids as well as low molecular weight lignins and other products of lignin decomposition, with negligible cellulose degradation,

c. suszenie zhydrolizowanego materiału lignocelulozowego,c. drying the hydrolyzed lignocellulosic material,

d. tworzenie pozostałości materiału lignocelulozowego w postaci rozdrobnionej, np. jako błonnik lub cząstki, w tym ligniny o niskiej masie cząsteczkowej i inne produkty rozkładu ligniny utworzone w etapie b., wraz z rozpuszczalnym w wodzie materiałem żywicznym o niskiej masie cząsteczkowej, w tym (lub zawierającym) cukry pentozowe i heksozowe, polimery cukrowe, furfural, odwodnione węglowodany i kwasy organiczne pochodzące z rozkładu i hydrolizy jednej lub więcej hemicelulozy i celulozy, w matę lub wstęgę, orazd. forming residual lignocellulosic material in particulate form, e.g. as fiber or particles, including low molecular weight lignins and other lignin degradation products formed in step b., together with low molecular weight water soluble resinous material including ( or containing) pentose and hexose sugars, sugar polymers, furfural, dehydrated carbohydrates and organic acids derived from the decomposition and hydrolysis of one or more hemicelluloses and celluloses into a mat or ribbon, and

e. prasowanie wspomnianej maty lub wstęgi w temperaturze i pod ciśnieniem przez czas wystarczający do polimeryzacji, usieciowania i termoutwardzenia rozpuszczalnego w wodzie materiału żywicy i produktów rozkładu ligniny w klej, który tworzy wiązanie in situ dając odtworzony produkt kompozytowy, przy czyme. compressing said mat or web at a temperature and pressure for a time sufficient to polymerize, cross-link and thermoset the water-soluble resin material and lignin degradation products into an adhesive that bonds in situ to form a reconstituted composite product, wherein

- temperatura pary do hydrolizy i rozkładu hemicelulozy i ligniny materiału lignocelulozowego w etapach a. i b. mieści się w zakresie 120°C do 280°C,- the steam temperature for hydrolysis and decomposition of hemicellulose and lignin of the lignocellulosic material in steps a. and b. is in the range of 120°C to 280°C,

- temperatura termoutwardzania rozpuszczalnego w wodzie materiału żywicy do wiązania w etapie e. mieści się w zakresie 120°C do 280°C,- the thermosetting temperature of the water-soluble resin material to be bonded in step e. is in the range of 120°C to 280°C,

- w celu wytworzenia wstępnie uformowanego arkusza lub płyty panelowej temperaturę, w której prasowana jest wstęga lub mata, utrzymuje się w zakresie od 120°C do 250°C, a wstępnie uformowany arkusz lub płyta panelowa mają gęstość wynoszącą poniżej 1400 kg/m³, natomiast- to produce the preformed sheet or panel board, the temperature at which the web or mat is compressed is kept between 120°C and 250°C and the preformed sheet or panel board has a density of less than 1400 kg/ ^m3 , whereas

- gęstość zagęszczonego kompozytu nie przekracza 1500 kg/m³.- the density of the compacted composite does not exceed 1500 kg/m ³ .

Podana wyżej istota rozwiązania technicznego wynika między innymi z przykładu 1 zawartego w tym opisie patentowym, w którym podano, że świeże wióry świerkowe twarde klonowe płaskie o równych częściach, zawierające około 22% wilgotności, zostały luźno załadowane i zapakowane w naczynie ciśnieniowe. Po uszczelnieniu naczynia wprowadzono parę wysokociśnieniową 447 psi (240°C). Ciśnienie pary utrzymywano na poziomie 447 psi przez 90 sekund, po czym natychmiast otworzono zawór wylotowy naczynia ciśnieniowego z ładunkiem wybuchowym. Traktowaną lignocelulozę zebrano do kosza przez cyklon, który oddzielił materiał i parę. Zhydrolizowane płaskie wióry zostały zredukowane do rozdrobnionych włókien i drobnych cząstek, koloru ciemnobrązowego o wysokiej zawartości wilgoci. Materiał żywicy rozpuszczalnej w wodzie z hydrolizy hemicelulozy zawierał około 18% cukrów i pH 3,7. Podobnie frakcja ligniny została również rozłożona na produkty rozkładu ligniny o niskiej masie cząsteczkowej, która była nierozpuszczalna w wodzie i była inkrustowana na powierzchni włókna celulozowego i cząstek. Zhydrolizowaną lignocelulozę wysuszono do niskiej zawartości wilgoci około 3%. Wysuszony materiał uformowano w matę o ustalonym rozmiarze i wadze, którą następnie uformowano metodą tłoczenia w jednowarstwową, jednorodną płytę o grubości 8 mm. Zastosowano jedną formę o temperaturze 200°C z czasem prasowania 20 minut, który obejmował czas chłodzenia 5 minut. Ciśnienie prasowania wahało się od 300 do 1050 psi, w zależności od gęstości prasowanej płyty panelowej.The essence of the technical solution given above is derived, inter alia, from Example 1 of this patent, where it is stated that equal parts fresh flat spruce hard maple chips, containing about 22% moisture, were loosely loaded and packed in a pressure vessel. After the vessel was sealed, 447 psi (240°C) high pressure steam was introduced. The steam pressure was held at 447 psi for 90 seconds, after which the outlet valve of the explosive pressure vessel was immediately opened. The treated lignocellulose was collected in a hopper by a cyclone which separated the material and steam. The hydrolyzed flat chips have been reduced to fine fibers and fine particles, dark brown in color with high moisture content. The water soluble resin material from hemicellulose hydrolysis contained about 18% sugars and a pH of 3.7. Similarly, the lignin fraction was also decomposed into low molecular weight lignin decomposition products that were insoluble in water and were encrusted on the surface of the cellulosic fiber and particles. The hydrolyzed lignocellulose was dried to a low moisture content of about 3%. The dried material was formed into a mat of predetermined size and weight, which was then extruded into a single layer, 8 mm thick, homogeneous board. One mold was used at 200°C with a pressing time of 20 minutes, which included a cooling time of 5 minutes. The pressing pressure ranged from 300 to 1050 psi, depending on the density of the pressed panel board.

Niedogodnością tych znanych kompozytów jest konieczność stosowania do ich wytworzenia żywic i/lub tworzyw sztucznych, co znacznie ogranicza niskokosztową i/lub bezkosztową dla naturalnego środowiska późniejszą ich utylizację.The disadvantage of these known composites is the need to use resins and/or plastics for their production, which significantly limits their subsequent disposal at a low cost and/or cost-free for the natural environment.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania kompozytu na bazie lignocelulozy i jej pochodnych oraz takiego składu recepturowego ilościowo-jakościowego tego kompozytu, który eliminował będzie niedogodności wytwarzanych dotychczas tego typu kompozytów, a ponadto w zależności od przeznaczenia tego kompozytu jego skład umożliwiał będzie regulacje jego właściwości poprzez zmianę proporcji użytych do jego wytwarzania składników.The aim of the invention is to develop a method of producing a composite based on lignocellulose and its derivatives, and such a quantitative and qualitative recipe composition of this composite that will eliminate the disadvantages of the composites of this type produced so far, and moreover, depending on the intended use of this composite, its composition will enable regulation of its properties by changing the proportions of the ingredients used in its production.

Dalszym celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu wytwarzania kompozytu na bazie lignocelulozy lub jej pochodnych, który umożliwiał będzie wykorzystanie urządzeń stosowanych powszechnie w zakładach przemysłu drzewnego, minimalizując koszty otrzymania cząstek lignocelulozowych rozdrobnionych mechanicznie zwłaszcza w procesie frezowania i szlifowania, elementów drewnianych, a zarazem obniżając koszty wytwarzania takiego kompozytu.A further aim of the invention is to develop such a method of producing a composite based on lignocellulose or its derivatives, which will enable the use of devices commonly used in wood industry plants, minimizing the costs of obtaining lignocellulosic particles mechanically comminuted, especially in the process of milling and grinding, wooden elements, and at the same time reducing the costs of production such a composite.

Sposób wytwarzania kompozytu na bazie lignocelulozy i jej pochodnych według wynalazku polega na tym, że realizowany jest w dwóch następujących po sobie etapach polegających na tym, że:The method of producing a composite based on lignocellulose and its derivatives according to the invention consists in the fact that it is carried out in two successive stages consisting in the following:

- w etapie pierwszym materiał osnowy tego kompozytu, który stanowią cząstki lignocelulozowe w ilości 30%-95% wagowych rozdrobnione mechanicznie i/lub chemicznie i/lub termicznie, a ich frakcje w zależności od ich rodzaju mają wymiary mieszczące się w przedziale 0,000001 mm do 5 mm oraz materiał wzmacniający w ilości od 5% do 70% wagowych, któ ry stanowi wyparka lignocelulozowa będąca produktem ubocznym i/lub odpadem z produkcji celulozy, i/lub masy pilśniowej do produkcji płyt i/lub masy papierniczej poddaje się procesowi mieszania w czasie 15-45 minut, to jest do czasu uzyskania jednorodnej mieszaniny, po czym- in the first stage, the matrix material of this composite, which consists of lignocellulosic particles in the amount of 30%-95% by weight, mechanically and/or chemically and/or thermally fragmented, and their fractions, depending on their type, have dimensions in the range of 0.000001 mm up to 5 mm and the reinforcing material in the amount of 5% to 70% by weight, which is a lignocellulosic evaporator being a by-product and/or waste from the production of cellulose and/or fiber for the production of boards and/or paper pulp, is subjected to a mixing process in 15-45 minutes, i.e. until a homogeneous mixture is obtained, after which

- w etapie drugim otrzymaną jednorodną mieszaninę składników tego kompozytu poddaje się procesowi prasowania w temperaturze od minus 2°C do 280°C, pod ciśnieniem wynoszącym od 1 kg/cm² do 90 kg/cm² i w czasie od 0,5 sekundy do 30 minut aktywnego ciśnienia, a sprasowany wsad pozostawia się do ostygnięcia i relaksacji naprężeń z wywartym ciśnieniem biernym.- in the second stage, the obtained homogeneous mixture of components of this composite is subjected to the pressing process at a temperature from minus 2°C to 280°C, under a pressure ranging from 1 kg/cm ² to 90 kg/cm ² and in the time from 0.5 second to 30 minutes of active pressure, and the compacted batch is allowed to cool and relax the stresses with the passive pressure exerted.

Korzystnym jest gdy włókna celulozowe i/lub lignocelulozowe osnowy i wypełniacza tego kompozytu posiadają stosunek długości do średnicy wynoszący co najmniej pięć, przy czym w przypadku gdy włókna te mają kształt niekolisty i posiadają stosunek długości do ich wymiaru poprzecznego wynoszący także co najmniej pięć stanowią one co najmniej 5% wagowych ogólnej masy tej osnowy i wypełniacza.It is preferred that the cellulose and/or lignocellulosic fibers of the matrix and filler of this composite have a length to diameter ratio of at least five, and if these fibers have a non-circular shape and have a length to their transverse dimension of at least five, they also constitute at least five at least 5% by weight of the total weight of said matrix and filler.

Korzystnym jest również gdy proces prasowania wymieszanej jednorodnej masy (mieszaniny) zawierającej osnowę i wypełniacz prowadzi się jako jednoetapowy lub wieloetapowy, w tym obejmujący podsuszanie tej masy, prasowanie wstępne i końcowe do czasu uzyskania żądanej gęstości sprasowanej kształtki wynoszącej od 0,18 g/cm³ do 0,95 g/cm³.It is also advantageous when the pressing process of the mixed homogeneous mass (mixture) containing the matrix and filler is carried out as a single-stage or multi-stage process, including drying of this mass, initial and final pressing until the desired density of the compacted shape is obtained, ranging from 0.18 g/cm ³ up to 0.95 g/ ^cm3 .

Z kolei, kompozyt na bazie lignocelulozy i jej pochodnych zawierający włókna celulozowe lub lignocelulozowe, które mają stosunek długości do średnicy wynoszący co najmniej pięć według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera on w swym składzie recepturowym ilościowo-jakościowym od 30% do 95% wagowych rozdrobnionych mechanicznie cząstek lignocelulozowych spełniających funkcję osnowy tego kompozytu oraz 5% do 70% wagowych materiału wzmacniającego tę osnowę.In turn, the composite based on lignocellulose and its derivatives containing cellulose or lignocellulosic fibers having a length to diameter ratio of at least five according to the invention is characterized in that it contains in its quantitative and qualitative composition from 30% to 95% by weight of comminuted mechanically lignocellulosic particles acting as the matrix of this composite and 5% to 70% by weight of the material reinforcing this matrix.

Korzystnym jest gdy jego materiał wzmacniający stanowi wyparka lignocelulozowa o sterowalnych właściwościach będąca produktem ubocznym delignifikacji materiałów lignocelulozowopochodnych i/lub odpadu z produkcji celulozy i/lub masy pilśniowej stosowanej w produkcji płyt pilśniowych i/lub masy papierniczej.It is preferred that its reinforcing material is a lignocellulosic evaporator with controllable properties being a by-product of delignification of lignocellulosic materials and/or cellulose and/or pulp production waste used in the production of fibreboards and/or paper pulp.

Korzystnym jest również gdy kompozyt w swym składzie recepturowym jakościowo-ilościowym dodatkowo zawiera 3,5% wagowych rozdrobnionych środków mineralnych oraz 2% wagowych kwaśnego węglanu wapnia.It is also advantageous if the composite in its qualitative and quantitative recipe composition additionally contains 3.5% by weight of ground mineral agents and 2% by weight of calcium acid carbonate.

Korzystnym jest również gdy kompozyt w swym składzie recepturowym jakościowo-ilościowym dodatkowo zawiera 2% wagowych koloryzującego dwutlenku tytanu.It is also advantageous if the composite in its qualitative and quantitative recipe composition additionally contains 2% by weight of coloring titanium dioxide.

Sposób wytwarzania kompozytów według wynalazku może być prowadzony rozdzielnie w etapach rozdzielonego gromadzenia dozowania ich składników i fizycznego ich mieszania oraz nieekspozycyjnej inkrustacji nieroztworzonych cząstek materiałów lignocelulozopochodnych lepką pozostałością z procesu delignifikacji (roztwarzania) uzyskanej z oddzielnych źródeł jako pozostałość procesowa - odpadowa. W odróżnieniu od znanego z opisu patentowego nr US2006091577A1, w sposobie według wynalazku nieekspozycyjna inkrustracja realizowana jest bez konieczności uprzedniego suszenia składników wytwarzanego kompozytu, co implikuje dodatkowe oszczędzanie energii użytej do jego wytworzenia.The method of producing the composites according to the invention can be carried out separately in the stages of separate accumulation, dosing of their components and their physical mixing, and non-exposure incrustation of undissolved particles of lignocellulosic materials with a sticky residue from the delignification (pulping) process obtained from separate sources as a process residue - waste. Unlike the patent description US2006091577A1 known from the patent description, in the method according to the invention the non-exhibitive inlay is carried out without prior drying of the components of the produced composite, which implies additional saving of energy used for its production.

Przedmiot wynalazku został bliżej objaśniony w przykładach jego wykonania nieograniczających zakresu środków technicznych użytych do jego wytworzenia.The subject of the invention has been explained in detail in the examples of its implementation, which do not limit the range of technical means used for its production.

Przykład 1Example 1

60% wagowych cząstek lignocelulozowych powstałych przy szlifowaniu elementów drewnianych stanowiących pył frakcji o długości z przedziału od 0,001 mm do 0,05 mm i o średniej grubości wynoszącej 0,006 mm stanowiący osnowę kompozytu oraz 40% wagowych drugiego składnika stanowiącego wzmocnienie wytwarzanego kompozytu umieszczono w pojemniku mieszarki bębnowej i poddano procesowi mieszania mechanicznego w czasie 45 minut, uzyskując jednorodną mieszaninę pyłową, po czym w etapie drugim otrzymaną mieszaninę wsypano do matrycy formy prasy hydraulicznej i poddano procesowi ściskania w temperaturze 20°C i zagęszczania wstępnego, a następnie ogrzano do temperatury 140°C i poddano kolejnemu jej prasowaniu pod naciskiem 1 kg/cm² w czasie 20 minut uzyskując gęstość masy w sprasowanym elemencie wynoszącą 0,18 g/cm³.60% by weight of lignocellulosic particles formed during the grinding of wooden elements, constituting dust of fractions with a length ranging from 0.001 mm to 0.05 mm and an average thickness of 0.006 mm, constituting the matrix of the composite, and 40% by weight of the second component constituting the reinforcement of the manufactured composite, were placed in the container of the drum mixer and was subjected to mechanical mixing for 45 minutes, obtaining a homogeneous dust mixture, and then, in the second stage, the obtained mixture was poured into the mold matrix of a hydraulic press and subjected to the process of compression at 20°C and initial compaction, and then heated to 140°C and subjected to its subsequent pressing under the pressure of 1 kg/cm ² during 20 minutes, obtaining a mass density in the pressed element of 0.18 g/cm ³ .

Przykład 2Example 2

85% wagowych cząstek lignocelulozowych rozdrobnionych mechanicznie powstałych przy szlifowaniu elementów drewnianych, stanowiących pył frakcji z przedziału od 0,001 mm do 0,02 mm oraz wielkości w skali nanometrycznej z przedziału 0,000001 mm do 0,001 mm stanowiących razem osnowę kompozytu oraz 15% wagowych drugiego głównego składnika stanowiącego wzmocnienie wytwarzanego kompozytu umieszczono w pojemniku mieszarki bębnowej i poddano procesowi mieszania mechanicznego w czasie 15 minut uzyskując technicznie jednorodną mieszaninę. Następnie wsypano ją do formy matrycy prasy hydraulicznej i w temperaturze 80°C dokonywano ściskania i jej zagęszczania wstępnego, po czym ogrzano do temperatury 135°C i poddano kolejnemu procesowi prasowania pod ciśnieniem 1 kg/cm² w czasie 20 minut, uzyskując gęstość tak sprasowanego elementu z kompozytu lignocelulozowego w wysokości 0,18 g/cm³.85% by weight of mechanically comminuted lignocellulosic particles formed during the grinding of wooden elements, constituting the dust of the fraction in the range from 0.001 mm to 0.02 mm and the size in the nanometric scale from 0.000001 mm to 0.001 mm, together constituting the matrix of the composite and 15% by weight of the second main of the component constituting the reinforcement of the manufactured composite was placed in a drum mixer container and subjected to mechanical mixing for 15 minutes, obtaining a technically homogeneous mixture. Then, it was poured into the matrix mold of a hydraulic press and at 80°C it was compressed and initially compacted, then heated to 135°C and subjected to another pressing process at a pressure of 1 kg/cm ² for 20 minutes, obtaining the density of such a compressed element. from lignocellulosic composite in the amount of 0.18 g/cm ³ .

Przykład 3Example 3

95% wagowych cząstek lignocelulozowych rozdrobnionych mechanicznie powstałych przez rozdrobnienie drewna w urządzeniu skrobakowym tworzącym włókna o szerokim spektrum ich wymiarów, stanowiące tak zwaną wełnę drzewną, nasączono drugim składnikiem stanowiącym wzmocnienie kompozytu w ilości 5% wagowych, przy czym nasączenie to odbyło się podczas 25-minutowego mieszania obu tych składników w pojemniku mieszarki bębnowej w wyniku czego uzyskano jednorodną mieszaninę obu tych składników. Następnie mieszaninę tę umieszczono w matrycy wstępnej formującej prasy hydraulicznej i poddano ją procesowi ściskania wstępnego w temperaturze 25°C pod naciskiem 2 kg/cm² uzyskując 1,2-krotne jej zagęszczenie, po czym tak zagęszczoną w matrycy formującej mieszaninę poddano kolejnemu prasowaniu w temperaturze 25°C, pod naciskiem 8 kg/cm² uzyskując żądany 2-krotny stopień sprasowania, a następnie tak sprasowaną kształtkę w formie płytki prostokątnej poddano procesowi prasowania w temperaturze 164°C pod naciskiem 20 kg/cm² i w czasie 15 minut, a po ww. prasowaniu końcowym sprasowany wsad pozostawiono do ostygnięcia i relaksacji naprężeń z wywartym ciśnieniem biernym uzyskując żądane parametry techniczne ww. sprasowanego wsadu, w tym gęstość masy w sprasowanym elemencie wynoszącą 0,42 g/cm³.95% by weight of mechanically comminuted lignocellulosic particles formed by grinding wood in a scraper device creating fibers with a wide spectrum of their dimensions, constituting the so-called wood wool, were soaked with the second component constituting the reinforcement of the composite in the amount of 5% by weight, and the soaking took place during a 25-minute mixing both of these ingredients in a tumble mixer container, resulting in a homogeneous mixture of both of these ingredients. Then, the mixture was placed in the pre-forming matrix of the hydraulic press and subjected to the process of initial compression at 25°C under the pressure of 2 kg/cm ² , obtaining its 1.2-fold compaction, and then the mixture so compacted in the forming matrix was subjected to another pressing at 25°C, under the pressure of 8 kg/cm ² , obtaining the desired 2-fold degree of compression, and then the shaped piece in the form of a rectangular plate was pressed at 164°C, under the pressure of 20 kg/cm ² and during 15 minutes, and after above During the final pressing, the pressed batch was left to cool down and to relax the stresses with the passive pressure exerted, obtaining the required technical parameters of the above-mentioned. of the compressed stock, including the mass density in the compressed element of 0.42 g/cm ³ .

Przykład 4Example 4

65% wagowych cząstek lignocelulozowych rozdrobnionych mechanicznie i stanowiących frakcje z przedziału od 0,01 mm do 0,05 mm o średniej grubości 0,006 mm oraz 35% wagowych drugiego składnika stanowiącego wzmocnienie osnowy umieszczono w pojemniku mieszarki bębnowej i poddano procesowi ich mieszania w czasie 35 minut uzyskując ich jednorodną mieszaninę, po czym ubito ją ręcznie dokonując 2-krotnego jej zagęszczenia wstępnego w temperaturze otoczenia minus 2°C. Następnie tak zagęszczoną kompozycję o profilu płytki prostokątnej poddano procesowi prasowania w formie matrycy prasy hydraulicznej w temperaturze 150°C oraz pod naciskiem 45 kg/cm² w czasie 15 minut, a po ww. prasowaniu końcowym sprasowany wsad pozostawiono do ostygnięcia i relaksacji naprężeń z wywartym ciśnieniem biernym uzyskując gęstość tej wypraski wynoszącą 0,95 g/cm³.65% by weight of lignocellulosic particles mechanically comminuted and constituting fractions from 0.01 mm to 0.05 mm with an average thickness of 0.006 mm and 35% by weight of the second component constituting the reinforcement of the matrix were placed in the container of the drum mixer and subjected to the process of mixing them for 35 minutes obtaining their homogeneous mixture, after which it was compacted by hand, pre-compacting it twice at an ambient temperature of minus 2°C. Then, the compacted composition with a rectangular plate profile was subjected to a pressing process in the form of a hydraulic press matrix at a temperature of 150°C and a pressure of 45 kg/cm ² for 15 minutes, and after the above-mentioned After the final pressing, the pressed batch was left to cool down and to relax the stresses with the applied passive pressure, obtaining a density of this compact of 0.95 g/cm ³ .

Przykład 5Example 5

75% wagowych cząstek lignocelulozowych rozdrobnionych mechanicznie w urządzeniu do mielenia rozdrobnionych elementów drewnianych (stanowiących wagowo: 50% frakcji nanowłókien w przedziale od 0,000001 mm do 0,001 mm oraz 25% mikrowłókien pylistych frakcji z przedziału od 0,001 mm do 0,02 mm spełniające razem funkcję osnowy kompozytu) i 25% wagowych drugiego składnika stanowiącego wzmocnienie powyższej osnowy umieszczono w pojemniku mieszarki bębnowej i poddano procesowi mieszania mechanicznego w czasie 25 minut uzyskując technicznie jednorodną masę pyłową. Następnie tak otrzymaną masę pyłową wsypano do matrycy formy prasy hydraulicznej i poddano procesowi ściskania w temperaturze 80°C uzyskując 2-krotne wstępne zagęszczenie tej masy, po czym w temperaturze 125°C i pod ciśnieniem 5 kg/cm² w czasie wywierania aktywnego ciśnienia przez 30 minut prowadzono kolejne jej prasowanie uzyskując sprasowaną kształtkę o gęstości wynoszącej 0,85 g/cm³, którą z wywartym ciśnieniem pozostawiono do ostygnięcia do temperatury otoczenia.75% by weight of lignocellulosic particles mechanically ground in a device for grinding shredded wooden elements (constituting by weight: 50% of the nanofiber fraction in the range of 0.000001 mm to 0.001 mm and 25% of dusty microfibers of the fraction in the range of 0.001 mm to 0.02 mm, which together meet function of the composite matrix) and 25% by weight of the second component constituting the reinforcement of the above matrix were placed in a container of a drum mixer and subjected to the process of mechanical mixing for 25 minutes, obtaining a technically homogeneous dust mass. Then, the dust mass obtained in this way was poured into the mold matrix of a hydraulic press and subjected to the compression process at 80°C, obtaining a two-fold initial compaction of this mass, and then at 125°C and under a pressure of 5 kg/cm ² while exerting active pressure by After 30 minutes, another pressing was carried out to obtain a compressed shape with a density of 0.85 g/cm ³ , which was allowed to cool down to ambient temperature under the applied pressure.

Przykład 6Example 6

60% wagowych cząstek lignocelulozowych rozdrobnionych w znany sposób mechanicznie, termicznie i fizykochemicznie (stanowiących wagowo: frakcje włókien w przedziale od 0,001 mm do 0,02 mm w ilości 46% oraz nanowłókien lignocelulozowych z przedziału od 0,000001 mm do 0,001 mm w ilości 14%) spełniające razem funkcję osnowy kompozytu) i 40% drugiego składnika stanowiącego wzmocnienie powyższej osnowy mieszano w pojemniku mieszarki bębnowej i poddano procesowi mieszania mechanicznego w czasie 20 minut i w temperaturze pokojowej uzyskując technicznie jednorodną masę pyłową, po czym masę tę umieszczono w matrycy formy prasy hydraulicznej i w temperaturze 100°C poddano ją prasowaniu wstępnemu w czasie 20 sekund i pod ciśnieniem 15 kg/cm². Następnie tak sprasowaną wstępnie masę pyłową przepuszczono przez walcarkę w temperaturze 280°C oraz pod ciśnieniem 90 kg/cm², przy czym czas styku tej masy z jednym walcem tej walcarki wynosił około 0,5 sekundy, w wyniku czego otrzymano element z tego kompozytu w postaci sprasowanej wstęgi prostokątnej, a gęstość masy tej wypraski wynosiła 0,57 g/cm³.60% by weight of lignocellulosic particles fragmented in a known way mechanically, thermally and physicochemically (constituting by weight: fractions of fibers in the range from 0.001 mm to 0.02 mm in the amount of 46% and lignocellulosic nanofibers in the range from 0.000001 mm to 0.001 mm in the amount of 14 %) serving together as the matrix of the composite) and 40% of the second component constituting the reinforcement of the above matrix were mixed in a container of a drum mixer and subjected to the process of mechanical mixing for 20 minutes and at room temperature, obtaining a technically homogeneous dust mass, and then this mass was placed in the mold matrix of a hydraulic press and at 100°C it was pre-compressed for 20 seconds and at a pressure of 15 kg/cm ² . Then, the dust mass pre-compressed in this way was passed through a rolling mill at a temperature of 280°C and a pressure of 90 kg/cm ² , with the contact time of this mass with one roll of this rolling mill being about 0.5 seconds, as a result of which an element of this composite was obtained in in the form of a compacted rectangular ribbon, and the mass density of this compact was 0.57 g/cm ³ .

Przykład 7Example 7

45% wagowych cząstek lignocelulozowych rozdrobnionych mechanicznie rozdrabniaczem tarczowym do drewna stanowiących drobne drzazgi frakcji o długości z przedziału od 0,1 mm do 5 mm oraz 15% wagowych cząstek lignocelulozowych frakcji o długości z przedziału poniżej 0,1 mm, 8% wagowych cząstek lignocelulozowych frakcji o długości z przedziału powyżej 5 mm o smukłości wyróżniającym się tym, że stosunek ich długości do średnicy lub grubości wynosi co najmniej 5, a dla włókien o przekroju niekolistym stosunek ich długości do wymiaru poprzecznego szerokości lub grubości wynosił co najmniej 5; spełniające razem funkcję osnowy kompozytu oraz 3,5% wagowych naturalnych lub wytworzonych w innym procesie rozdrobnionych środków mineralnych i 2% wagowych kwaśnego węglanu wapnia oraz 25% wagowych czynnego głównego składnika wzmacniającego umieszczono w pojemniku mieszarki bębnowej i poddano procesowi mechanicznego mieszania w czasie 17 minut, dodając w czasie mieszania 1,5% wagowych dwutlenku tytanu uzyskując technicznie jednorodną masę mieszaniny. Następnie tak otrzymaną masę mieszaniny wsypano do matrycy formy prasy hydraulicznej i poddano procesowi wstępnego ściskania w temperaturze 10°C i pod naciskiem 7 kg/cm², po czym ściśniętą masę ogrzano do temperatury wynoszącej 174°C i poddano procesowi kolejnego ściskania pod naciskiem 17 kg/cm² w czasie 5 minut w wyniku czego otrzymano profil kompozytowy o żądanym kształcie i parametrach technicznych, przy czym gęstość masy w sprasowanym elemencie wynosiła 0,62 g/cm³.45% by weight of lignocellulosic particles mechanically crushed with a disc wood shredder, constituting fine splinters of the fraction with a length ranging from 0.1 mm to 5 mm and 15% by weight of lignocellulosic particles of a fraction with a length of less than 0.1 mm, 8% by weight of lignocellulosic particles of the fraction with a length in the range of more than 5 mm, with a slenderness distinguished by the fact that the ratio of their length to diameter or thickness is at least 5, and for fibers with a non-circular cross-section, the ratio of their length to the transverse dimension of width or thickness is at least 5; acting together as the matrix of the composite and 3.5% by weight of natural or produced in a different process particulate mineral agents and 2% by weight of calcium hydrogen carbonate and 25% by weight of the active main strengthening component were placed in a drum mixer container and subjected to a mechanical mixing process for 17 minutes, adding 1.5% by weight of titanium dioxide while mixing, obtaining a technically homogeneous mass of the mixture. Then, the mass of the mixture obtained in this way was poured into the form matrix of a hydraulic press and subjected to the process of initial compression at a temperature of 10°C and a pressure of 7 kg/cm ² , and then the compressed mass was heated to a temperature of 174°C and subjected to the process of subsequent compression under a pressure of 17 kg /cm ² for 5 minutes, as a result of which a composite profile of the desired shape and technical parameters was obtained, with the mass density in the pressed element being 0.62 g/cm ³ .

Przykład 8Example 8

70% wagowych cząstek lignocelulozowych rozdrobnionych mechanicznie powstałych przy frezowaniu elementów drewnianych stanowiących frakcje wiórów o długości z przedziału 0,1 mm do 1,4 mm o średniej grubości wynoszącej 0,6 mm spełniające razem funkcję osnowy kompozytu oraz 28% wagowych drugiego składnika spełniającego funkcję jego wzmocnienia i 2% wagowych koloryzującego dwutlenku tytanu mieszano mechanicznie w pojemniku bębnowym w czasie 25 minut - do czasu uzyskania jednorodnej mieszaniny, po czym w drugim etapie tak uzyskaną mieszaninę wsypano do matrycy formy i ściśnięto ją w temperaturze 25°C celem uzyskania zagęszczenia wstępnego, uzyskując 2,5-krotne zmniejszenie wysokości tego wstępnego nasypu, a następnie w kolejnym etapie tak zagęszczoną mieszaninę tych trzech składników poddano prasowaniu do czasu zmniejszenia jego wstępnej wysokości i uzyskania docelowego trzykrotnego stopnia sprasowania. Następnie, w kolejnym etapie, tak sprasowaną kształtkę poddano prasowaniu: w temperaturze 144°C pod naciskiem 10 kg/cm² przez 15 minut, uzyskując ostateczny profil sprasowanej kształtki o żądanej gęstości, wynoszącej 0,68 g/cm³.70% by weight of mechanically comminuted lignocellulosic particles formed during milling of wooden elements, constituting fractions of chips with a length in the range of 0.1 mm to 1.4 mm with an average thickness of 0.6 mm, together acting as the matrix of the composite, and 28% by weight of the second component acting as its reinforcement and 2% by weight of coloring titanium dioxide were mechanically mixed in a drum container for 25 minutes - until a homogeneous mixture was obtained, then in the second stage the mixture thus obtained was poured into the mold matrix and compressed at a temperature of 25°C to obtain initial compaction, obtaining The height of this initial embankment was reduced by 2.5 times, and then, in the next stage, the mixture of these three components, so compacted, was pressed until its initial height was reduced and the target three-fold degree of compaction was achieved. Then, in the next stage, the shaped piece thus compressed was pressed: at the temperature of 144°C under the pressure of 10 kg/cm ² for 15 minutes, obtaining the final profile of the pressed piece with the desired density of 0.68 g/cm ³ .

Przykład 9Example 9

20% wagowych cząstek lignocelulozowych rozdrobnionych mechanicznie, powstałych przy szlifowaniu elementów drewnianych stanowiących pył frakcji o długości z przedziału od 0,001 mm do 0,1 mm i o średniej grubości wynoszącej 0,005 mm, 7% wagowych frakcji o długości z przedziału od 0,1 mm do 1 mm oraz 3% wagowych z przedziału 0,000001 mm do 0,001 mm; spełniające razem funkcję osnowy kompozytu oraz 70% wagowych drugiego składnika spełniającego funkcję jego wzmocnienia umieszczono w pojemniku mieszarki bębnowej i poddano procesowi mieszania mechanicznego w temperaturze 40°C w czasie 45 minut uzyskując technicznie jednorodną mieszaninę. Następnie otrzymaną mieszaninę wsypano do formy matrycy prasy hydraulicznej i w temperaturze 80°C dokonywano jej zagęszczania wstępnego, po czym sprasowaną wstępnie ogrzano do temperatury 135°C i poddano procesowi prasowania pod ciśnieniem 1 kg/cm² w czasie 20 minut, uzyskując gęstość tak sprasowanego elementu z kompozytu lignocelulozowego w wysokości 0,25 g/cm³.20% by weight of mechanically crushed lignocellulosic particles, generated during grinding of wooden elements constituting dust, fractions with a length of 0.001 mm to 0.1 mm and an average thickness of 0.005 mm, 7% by weight of fractions with a length of 0.1 mm to 1 mm and 3% by weight in the range of 0.000001 mm to 0.001 mm; acting together as the matrix of the composite and 70% by weight of the second component acting as its reinforcement were placed in a drum mixer container and subjected to mechanical mixing at a temperature of 40°C for 45 minutes, obtaining a technically homogeneous mixture. Then, the obtained mixture was poured into the die mold of a hydraulic press and pre-compacted at 80°C, then the compressed was pre-heated to 135°C and subjected to the pressing process under a pressure of 1 kg/cm ² for 20 minutes, obtaining the density of the thus compressed element. made of lignocellulosic composite in the amount of 0.25 g/cm ³ .

Z kolei w poniższej tabeli podano kolejne przykłady otrzymanych sposobem według wynalazku kompozytów na bazie lignocelulozy i jej pochodnych, zawierających włókna celulozowe lub lignocelulozowe o stosunku ich długości do średnicy wynoszącym co najmniej pięć, które mają takie składy recepturowe jakościowo-ilościowe, że gęstość otrzymanych z nich sprasowanych kształtek mieści się w przedziale od 0,18 g/cm³ do 0,95 g/cm³.In turn, the table below gives further examples of composites based on lignocellulose and its derivatives obtained by the method according to the invention, containing cellulose or lignocellulosic fibers with a ratio of their length to diameter of at least five, which have such qualitative and quantitative compositions that the density of the obtained of pressed fittings ranges from 0.18 g/cm ³ to 0.95 g/cm ³ .

PL 242918 Β1PL 242918 B1

Przykładowe składy kompozytowe jakościowo — ilościowe gotowego kompozytu Examples of qualitative and quantitative composite compositions of the finished composite Przykład 18 Example 18 Ilość w % Wagowych Amount in % by weight 1 70 1 70 28 28 1 1 1 1 , 2,0 , 2.0 0,68 0.68 Przykład 17 Example 17 Ilość w % wagowych Amount in % by weight ' 71,5 '71.5 25 1 25 1 <n en <n en i 2,0 L__ and 2.0 L__ c c 0,62 0.62 Przykhd 16 case 16 Ilość w % wagowych Amount in % by weight 30 i thirty and 70 70 1 1 i and i and 0,25 0.25 Przykład 15 Example 15 » £ M G S* — ί » £ M G S* — ί 09 09 40 40 1 1 1 1 1 1 0,57 0.57 Przykład 14 Example 14 Ilość w % Wagowych Amount in % by weight 75 75 .........« 1 .........« 1 I AND 1 1 1 1 0,85 0.85 Przykład 13 Example 13 % * ?5°ll % * ?5°ll 65 65 35 35 1 1 1 1 1 1 •n o •n about Przykład 12 Example 12 Ilość w *4 wagowych Quantity in *4 by weight 95 95 «Ί «Ί 1 1 1 1 1 1 0,42 0.42 11 FR^-M 11 FR^-M Ilość w ^e4 wagowychQuantity in ^e 4 by weight 85 85 15 15 1 1 i and 1 1 81*0 81*0 Ol FR^ Ol FR^ Ilość w % uagowych Amount in weight % 09 09 40 40 1 1 1 1 1 1 0,18 0.18 Nazwa składnika Component name Cząsiki lignocchiłozowc rozdrobnione mechanicznie spełniające funkcje osnowy Mechanically comminuted lignochilozide particles fulfilling the functions of a matrix Materiał wzmacniający osnowę Carcass reinforcement material Naturalne rozdrabniane środki mincmlac Natural crushed mincmlac agents Kwaśny węglan wapnia Calcium Bicarbonate Dwutlenek tytanu Titanium dioxide Gęstość w gem’ uzyskany z. tych składników sprasowanych mas Density in gem’ obtained from these components of pressed masses

Claims

1. A method of producing composites based on lignocellulose and its derivatives consisting in grinding the lignocellulosic material into particles and/or fibers, or shavings or dust fractions, and in mixing selected fractions in a drum mixer to obtain a homogeneous mass, placing this mass in an appropriate press mold matrix and subjecting it to the pressing process until the desired thickness and density of the pressed fitting is obtained, characterized in that it is carried out in two successive stages consisting in the following:

- in the first stage, the matrix material of this composite, which consists of lignocellulosic particles in the amount of 30%-95% by weight, mechanically and/or chemically and/or thermally fragmented, and their fractions, depending on their type, have dimensions in the range of 0.000001 mm up to 5 mm and the reinforcing material in an amount of 5% to 70% by weight, which is a lignocellulosic evaporator being a by-product and/or waste from the production of cellulose and/or fiber for the production of boards and/or paper pulp, is subjected to a time-mixing process 15-45 minutes, i.e. until a homogeneous mixture is obtained, after which

- in the second stage, the obtained homogeneous mixture of components of this composite is subjected to the pressing process at a temperature from minus 2°C to 280°C, under a pressure ranging from 1 kg/cm ² to 90 kg/cm ² and in the time from 0.5 second to 30 minutes of active pressure, and the compacted batch is allowed to cool and relax the stresses with the passive pressure exerted.

2. The method of claim 1, characterized in that the cellulose and/or lignocellulosic fibers of the matrix and filler of this composite have a length to diameter ratio of at least five, and if these fibers are non-circular and have a length to their lateral dimension ratio of at least five they constitute at least 5% by weight of the total weight of this matrix and filler.

3. The method of claim 1, characterized in that the pressing process of the mixed homogeneous mass (mixture) containing the matrix and filler is carried out as a one-stage or multi-stage process, including drying of this mass, preliminary and final pressing until the desired density of the compacted shape is obtained, ranging from 0.18 g/ ^cm3 to 0.95 g/ ^cm3 .

4. A composite based on lignocellulose and its derivatives containing cellulose or lignocellulosic fibers having a length to diameter ratio of at least five, characterized in that it contains in its qualitative and quantitative composition from 30% to 95% by weight of mechanically comminuted lignocellulosic particles meeting the function of the matrix of said composite; and 5% to 70% by weight of a material reinforcing said matrix.

5. The composite according to claim 4, characterized in that its reinforcing material is a lignocellulosic evaporator with controllable properties being a by-product of delignification of lignocellulosic materials and/or waste from the production of cellulose and/or fiber pulp used in the production of fiberboards and/or paper pulp.

6. The composite according to claim 4 or 5, characterized in that in its qualitative and quantitative composition it additionally contains 3.5% by weight of ground mineral agents and 2% by weight of calcium bicarbonate.

7. The composite according to claim 4 or 5, characterized in that in its qualitative and quantitative recipe composition it additionally contains 2% by weight of coloring titanium dioxide.