RU2014217C1 - Method of manufacturing tiles from plant raw material - Google Patents
Method of manufacturing tiles from plant raw materialInfo
- Publication number
- RU2014217C1 RU2014217C1 SU5015926A RU2014217C1 RU 2014217 C1 RU2014217 C1 RU 2014217C1 SU 5015926 A SU5015926 A SU 5015926A RU 2014217 C1 RU2014217 C1 RU 2014217C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pressure
- plates
- raw material
- raw materials
- mpa
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, а именно к способам получения плит и других прессованных материалов из растительного сырья сухим способом. The invention relates to the woodworking industry, and in particular to methods for producing plates and other pressed materials from plant materials by the dry method.
Известен способ изготовления древесно-стружечных плит. (См. авт. св. СССР N 1579.782, кл. B 27 N 3/02, 3/04, БИ N 27 23.07.90). По данному способу древесные частицы, предварительно измельченные, с влажностью 6% обрабатывают связующим на основе полиизоцианатов и антиадгезива, перемешивают и формируют ковер. Затем ковер помещают в пресс и выполняют холодную подпрессовку и горячее прессование при температуре 200-230оС, давление 2,8-3,0 МПа, в течение 6 мин.A known method of manufacturing chipboards. (See ed. St. USSR N 1579.782, class B 27
Недостатком описанного способа является загрязнение окружающей среды за счет испарений связующего при горячем прессовании, загрязнения воды от сырья емкостей от связующего, а также выпуск недостаточно экологически чистой продукции, содержащей полиизоцианиты и антиадгезивы. The disadvantage of the described method is environmental pollution due to the evaporation of the binder during hot pressing, water pollution from raw materials of containers from the binder, as well as the release of insufficiently environmentally friendly products containing polyisocyanites and anti-adhesives.
Известен также способ получения плит из растительного сырья. При данном способе получения плит из растительного сырья, в качестве которого используют рисовую солому или сосновые опилки, его измельчают, водяным паром доводят температуру до 157-167оС - для рисовой соломы и до 180-250оС - для опилок и влажность до 10-12%. Полученную массу модифицируют аммиаком в количестве 3% от массы абсолютно сухого волокна и формируют ковер. Затем осуществляют горячее прессование при температуре 170-180оС для рисовой соломы и 200-220оС для опилок и удельном давлении соответственно 70 кгс/см2 и 50 кгс/см2, в течении 2 мин и 1 мин, соответственно.There is also a known method of producing plates from plant materials. With this method of producing plates from plant material, which is used as rice straw or pine sawdust, it is crushed, the temperature is brought to 157-167 о С for steam of rice straw and 180-250 о С for sawdust and humidity to 10 -12%. The resulting mass is modified with ammonia in an amount of 3% of the mass of absolutely dry fiber and form a carpet. Then, the hot pressing at a temperature of 170-180 ° C to 200-220 rice straw and sawdust C. and a specific pressure of respectively 70 kgf / cm 2 and 50 kgf / cm 2 for 2 minutes and 1 minute, respectively.
При осуществлении приведенного способа получения плит из растительного сырья происходит загрязнение окружающей среды при модификации исходного сырья парами воды и аммиаком. When implementing the above method of obtaining plates from plant materials, environmental pollution occurs when the feedstock is modified with water vapor and ammonia.
Известен также способ изготовления древесно-волокнистых плит сухого формования, являющийся наиболее близким аналогом. (См. авт. св. N 1516357, кл. B 27 N 3/04, БИ N 39, 23.10.89). Приведенный способ включает обработку растительного сырья паром, затем его измельчают на рафинере, вводят фенолформальдегидную смолу и сушат до влажности 6-8%. После этого осуществляют формование ковра, который после холодной подпрессовки подвергается горячему прессованию при температуре 190оС, давлении 5,5 МПа, в течение 6 мин.There is also a known method of manufacturing a dry-formed fibreboard, which is the closest analogue. (See ed. St. N 1516357, class B 27
Недостатком известного способа - прототипа является также загрязнение окружающей среды за счет выделения свободного формальдегида в процессе горячего прессования, загрязнение воды от мытья емкостей от связующего, выпуск экологически грязной продукции с присутствием элементов формальдегида. Кроме того, при использовании данного и других способов расходуется ценные породы древесины. The disadvantage of this method is the prototype is also environmental pollution due to the release of free formaldehyde during hot pressing, water pollution from washing containers from a binder, the release of environmentally dirty products with the presence of formaldehyde elements. In addition, when using this and other methods, valuable wood species are consumed.
При осуществлении предлагаемого способа изготовления плит из растительного сырья достигается технический результат:
- за счет утилизации отходов хлопчатника обеспечивается ресурсосбережение ценного сырья и расширение арсенала веществ, используемых при производстве плит. Для изготовления плит используются стебли хлопчатника (гузопаи), а не древесина;
- улучшение экологической обстановки обеспечивается за счет использования в производстве отходов-стеблей хлопчатника, которые ранее не использовали, а засоряли сельскохозяйственные поля (землю) выщелачивающимися из стеблей хлопчатника (при гниении) экстрактами. Кроме того, предлагаемый способ осуществляется без применения какого-либо связующего, являющегося одним из основных факторов, оказывающих при производстве плит вредное влияние как на окружающую среду, так и на изготовленную продукцию - плиты. Полученные данным способом плиты являются нетоксичными.When implementing the proposed method for the manufacture of plates from plant materials, the technical result is achieved:
- due to the disposal of cotton waste, resource-saving of valuable raw materials and the expansion of the arsenal of substances used in the manufacture of plates are ensured. For the manufacture of plates, cotton stalks (guzopai) are used, and not wood;
- Improvement of the ecological situation is ensured through the use of cotton stalks that were not previously used in the production, but clogged agricultural fields (land) with extracts leached from cotton stalks (when rotting). In addition, the proposed method is carried out without the use of any binder, which is one of the main factors that have a harmful effect both on the environment and on manufactured products — plates — in the manufacture of plates. The plates obtained by this method are non-toxic.
Дополнительным техническим результатом является упрощение технологического процесса и снижение себестоимости плит путем исключения операции введения связующего. An additional technical result is to simplify the process and reduce the cost of plates by eliminating the operation of introducing a binder.
Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что способ изготовления плит из растительного сырья включает измельчение стеблей хлопчатника, согласно изобретению, с увлажнением до 40-70% от массы абсолютно сухого (а. с. ) сырья. Сушку сырья проводят, в соответствии с изобретением, при температуре 95-105оС до влажности 17-19%. После формирования ковра горячее прессование, согласно изобретению, осуществляют при температуре 150-170оС и давлении 2,5-3,5 МПа. Новизна способа заключается также в том, что не снижая давления плиту резко охлаждают до температуры 120-130оС, причем дальнейшее охлаждение проводят плавно до 25-30оС, после чего начинают плавно без резкого скачка снижать давление. Резкое охлаждение осуществляют в первые 4,5-5 мин со скоростью охлаждения 4-5оС в мин.The achievement of the specified technical result is ensured by the fact that the method of manufacturing plates from plant materials includes grinding the stalks of cotton, according to the invention, with moistening up to 40-70% of the mass of absolutely dry (a.c.) Raw materials. Drying of the raw materials is carried out, in accordance with the invention, at a temperature of 95-105 about C to a moisture content of 17-19%. After the formation of the carpet, hot pressing, according to the invention, is carried out at a temperature of 150-170 about C and a pressure of 2.5-3.5 MPa. The novelty of the method consists also in that not reducing the pressure plate is quenched to a temperature of about 120-130 C, and further cooling is performed gradually to 25-30 ° C, after which the start smoothly without abrupt discontinuity to lower the pressure. Abrupt cooling is carried out in the first 4.5-5 minutes at a cooling rate of 4-5 ° C per minute.
Предложенный способ изготовления плит из растительного сырья разработан на изобретательском уровне и не следует явным образом из известного уровня техники. Авторами использован эффект, который является неожиданным, проявляемый в результате применения серии приемов в процессе прессования. The proposed method for the manufacture of plates from plant materials was developed at the inventive step and does not follow explicitly from the prior art. The authors used an effect that is unexpected, manifested as a result of applying a series of techniques in the pressing process.
Древесное и растительное сырье (стебли хлопчатника), используемое в технологии, состоит из трех основных компонентов: целлюлозы, лигнина и гемицеллюлоз. В зависимости от вида сырья, процентное соотношение этих компонентов различно, но физический смысл процессов, происходящих при прессовании одинаков. Wood and plant raw materials (cotton stalks) used in the technology consist of three main components: cellulose, lignin and hemicelluloses. Depending on the type of raw material, the percentage ratio of these components is different, but the physical meaning of the processes that occur during pressing is the same.
Целлюлоза - природный полимер, относящийся к классу гетероцепных полимеров в гидратированном (увлажненном состоянии) легко образует межмолекулярные связи, для этого необходимо лишь цепи приблизить на расстояние 1-1,5 . Это достигается на первой стадии прессования, путем поднятия давления (сжатие ковра между нагревательными плитами) до 2,5-3,5 МПа. Одновременно с этим идет подъем температуры до 165оС.Cellulose is a natural polymer belonging to the class of hetero-chain polymers in a hydrated (moistened state) easily forms intermolecular bonds, for this it is only necessary to bring the chains closer to a distance of 1-1.5 . This is achieved at the first stage of pressing, by raising the pressure (compression of the carpet between the heating plates) to 2.5-3.5 MPa. At the same time, there is a rise in temperature to 165 about C.
При этом температуре лигнин и аморфные сахара - гемицеллюлозы, содержащиеся в древесном сырье до 15 до 30%, размягчаются. At this temperature, lignin and amorphous sugars - hemicelluloses contained in wood raw materials up to 15 to 30% are softened.
Лигнин - это природный полимерный продукт, относящийся к классу полифенолов, ярко выраженный термопласт с температурой размягчения 130-160оС.Lignin - a natural polymer product belonging to the class of polyphenols pronounced thermoplastic having a softening point of 130-160 ° C.
Адсорбционная влага оказывает пластифицирующее действие на лигнин, т.е. в ее присутствии лигнин начинает переходить в вязко-текучее состояние при температуре около 90оС.Adsorption moisture has a plasticizing effect on lignin, i.e. in its presence, lignin begins to pass into a viscous-fluid state at a temperature of about 90 about C.
В размягченном состоянии лигнин становится липким и склонным к аутоадгезии. Это обуславливается увеличением площади контакта, а также взаимной диффузией цепей в результате увеличения их подвижности при температуре выше температуры перехода из стеклообразного в вязкотекучее состояние. When softened, lignin becomes sticky and prone to autoadhesion. This is due to an increase in the contact area, as well as mutual diffusion of the chains as a result of an increase in their mobility at a temperature above the transition temperature from the glassy to viscous flow state.
Таким образом, мы имеем целлюлозный кристаллический каркас, который при давлении 3,5 МПа и температуре 165оС дает жесткую структуру и влажную аморфную лигнин - гемицеллюлозную матрицу, которая под действием температуры размягчается и переходит в текучее состояние, а затем диффундирует в целлюлозный кристаллический каркас.Thus, we have crystalline cellulose skeleton which at a pressure of 3.5 MPa and a temperature of 165 ° C gives a rigid structure, and the moist amorphous lignin - hemicellulose matrix which is softened by heat and goes into a flowable state and then diffused into the crystalline framework cellulose .
Как показали испытания, резкое охлаждение этой системы приводит к увеличению прочности полимерной композиции. As tests have shown, rapid cooling of this system leads to an increase in the strength of the polymer composition.
Физика и химия этого процесса достаточно сложны, т.к. каждый из перечисленных компонентов нельзя выразить однозначной химической формулой. The physics and chemistry of this process are quite complex, because each of the listed components cannot be expressed by an unambiguous chemical formula.
Вместе с тем, с физической точки зрения, происходящие внутренние процессы в ковре в некоторой степени могут быть объяснены. Неожиданный эффект упрочнения структуры плиты проявляется в результате правильно выбранных последовательности операции и технологических режимов увлажнения, сжатия, а также нагревания и охлаждения. However, from a physical point of view, the ongoing internal processes in the carpet can be explained to some extent. The unexpected effect of hardening the structure of the plate is manifested as a result of correctly selected sequence of operations and technological modes of moistening, compression, as well as heating and cooling.
Предложенная технология изготовления плит из растительного сырья не сложна и может быть осуществима промышленным способом. The proposed technology for the manufacture of plates from plant materials is not complicated and can be feasible industrially.
При этом в гидравлическом прессе используют преимущественно масляный теплоноситель с возможностью закачивания в него в процессе прессования то горячего, то холодного масла. In this case, the hydraulic press mainly uses an oil coolant with the possibility of pumping hot or cold oil into it during the pressing process.
Возможность осуществления предложенного способа изготовления плит из растительного сырья подтверждается актом испытания опытных плит, полученных в лабораторных условиях по разработанной авторами технологии. The possibility of implementing the proposed method for the manufacture of plates from plant materials is confirmed by the act of testing experimental plates obtained in laboratory conditions according to the technology developed by the authors.
Отличительной особенностью способа изготовления плит из растительных отходов является то, что растительное сырье, измельченное до определенной фракции и геометрии размеров, не сушится, как это принято по традиционной технологии, а наоборот увлажняется до влажности 17-19%. Необходимым условием является то, что бы все без исключения частицы имели одинаковую влажность. Это достигается следующим приемом: сначала сырье увлажняется до избыточной влажности, а затем путем сушки в "кипящем слое" доводится до требуемой влажности. A distinctive feature of the method of manufacturing plates from plant waste is that plant materials, crushed to a certain fraction and geometry of sizes, are not dried, as is customary in traditional technology, but rather moistened to a moisture content of 17-19%. A necessary condition is that all particles, without exception, have the same humidity. This is achieved by the following method: first, the raw material is moistened to excess moisture, and then, by drying in a "fluidized bed" is brought to the desired humidity.
Затем сформированный из указанных частиц ковер прессуется в горячем гидравлическом прессе. Then, the carpet formed from these particles is pressed in a hot hydraulic press.
Необходимая прочность плит при этом достигается особым режимом прессования, приведенным в примерах 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. The required strength of the plates is achieved by the special pressing mode described in examples 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.
П р и м е р 1. Волокнистые плиты из растительного сырья, а именно хлопковых стеблей, изготавливают следующим образом: Измельченные до определенной фракции древесные или растительные частицы (частицы должны просеваться через сито N 1), увлажняют до влажности 50%, затем сушат в кипящем слое до влажности 17%, формируют на рамке волокнистый ковер и прессуют при температуре 165оС. Цикл прессования следующий:
1 фаза прессования Руд=3,5 МПа
Тнагр.плит=165оС
прессов.=60 с.PRI me
1 phase of pressing R beats = 3.5 MPa
T heating plate = 165 about With
presses. = 60 s.
2 фаза прессования Руд=3,5 МПа
Тн.п=120оС
охл.=300 с
3 фаза прессования Руд - плавно
снижается до 0
Тн.п - плавно
снижается до 20оС
=15-20 мин.2 phase pressing R beats = 3.5 MPa
NP T = 120 C.
cooling = 300 s
3 phase pressing R beats - smoothly
reduced to 0
T np - smoothly
reduced to 20 about
= 15-20 minutes
Отпрессованные плиты обрезают с 4-х сторон и испытывают по ГОСТ 4598-86. The pressed plates are cut from 4 sides and tested according to GOST 4598-86.
П р и м е р 2. Аналогичен примеру 1, при чем древесные частицы увлажняют сначала до 30%, затем сушат до влажности 8%. PRI me
П р и м е р 3. Аналогичен примеру 2, но древесные частицы сначала увлажняют до влажности 60%, а затем сушат до влажности 30%. PRI me
П р и м е р 4. Аналогичен примеру 1, причем температура прессования плит на 1 фазе составляет 140оС, на 2 и 3 фазе та же, что в примере 1.PRI me
П р и м е р 5. Аналогичен примеру 4, но температура прессования плит на 1 фазе составляет 200оС, на 2 фазе - 165оС, 3 фаза - 35 мин.EXAMPLE EXAMPLE 5 As in example 4, but the temperature of the pressing plates on one phase is 200 ° C, 2 phase - 165 ° C, Phase 3 - 35 min.
П р и м е р 6. Аналогичен примеру 1, но давление прессования на 1 фазе составляет 1,4 МПа, на 2 фазе - 1,4 МПа, 3 фаза - плавный сброс давления. PRI me
П р и м е р 7. Аналогичен примеру 1, однако время охлаждения на 2 фазе прессования со 165оС до 120оС составляет 600 с.PRI me
П р и м е р 8. (прототип). Волокнистые плиты изготовлены из массы, измельченной на рафинаторе, массу обрабатывают паром, затем вводят фенолформальдегидную смолу и сушат до 8% влажности. Отформованный ковер подвергают сначала холодной подпрессовке, затем горячему прессованию при температуре 190оС, давлении 5,5 МПа в течение 6 мин.PRI me R 8. (prototype). Fibrous slabs are made from pulverized pulp, the pulp is treated with steam, then phenol-formaldehyde resin is introduced and dried to 8% moisture. The molded carpet is first subjected to a cold preform, then hot pressed at 190 ° C, a pressure of 5.5 MPa for 6 minutes.
Результаты испытаний физико-механических свойств полученных образцов плит представлены в таблице. The test results of the physico-mechanical properties of the obtained plate samples are presented in the table.
Таким образом, изобретение позволяет получить материал с прочностным свойством, превышающим данные прототипа, а по гидрофобным не уступающим прототипу, но без применения связующего, что приводит к снижению токсичности плит и повышению экологической чистоты производства и окружающей среды. Thus, the invention allows to obtain a material with a strength property exceeding the data of the prototype, and hydrophobic not inferior to the prototype, but without the use of a binder, which reduces the toxicity of the plates and improves the environmental cleanliness of the production and the environment.
Экологическая чистота полученных образцов плит подтверждена заключением ин-та им. Эрисмана. The ecological purity of the obtained slab samples is confirmed by the conclusion of the Inst. Erisman.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5015926 RU2014217C1 (en) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | Method of manufacturing tiles from plant raw material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5015926 RU2014217C1 (en) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | Method of manufacturing tiles from plant raw material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014217C1 true RU2014217C1 (en) | 1994-06-15 |
Family
ID=21591232
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5015926 RU2014217C1 (en) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | Method of manufacturing tiles from plant raw material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2014217C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2481945C2 (en) * | 2011-06-17 | 2013-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева" | Method of producing biological composite material |
RU2524819C2 (en) * | 2009-02-26 | 2014-08-10 | Кронотек Аг | Chip board and method of its making |
-
1991
- 1991-12-13 RU SU5015926 patent/RU2014217C1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2524819C2 (en) * | 2009-02-26 | 2014-08-10 | Кронотек Аг | Chip board and method of its making |
RU2481945C2 (en) * | 2011-06-17 | 2013-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева" | Method of producing biological composite material |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4751034A (en) | Method of molding using dissociated lignocellulosic material and the product so produced | |
EP0492016A1 (en) | Thermosetting resin material and composite products from lignocellulose | |
CN104290169A (en) | Manufacturing technique of formaldehyde-free density fiber board | |
DE2026093A1 (en) | Compressed wood panel manufacturing process | |
JP2022551326A (en) | Method for producing lignocellulosic fiber-based composites and composites obtained by the method | |
US20140238268A1 (en) | Condensed tannin-containing composition to be cured by applying heat/pressure thereto | |
EP0565109A1 (en) | Process for glueing wood fragments | |
CN105082302A (en) | Manufacturing method of high-strength chipboard | |
US4265846A (en) | Method of binding lignocellulosic materials | |
US6692670B2 (en) | Fiberboard manufacture using low diisocyanate content polymeric MDI-containing binders | |
RU2014217C1 (en) | Method of manufacturing tiles from plant raw material | |
EP0873829B1 (en) | Process for preparing cellulosic composites | |
EP0346559B1 (en) | Method of molding using dissociated lignocellulosic material and the product so produced | |
CN1857887A (en) | Production process of crab grass-stalk medium and high density fiber board | |
JPS6030309A (en) | Manufacture of composite product from lignocellulose material | |
US8034271B2 (en) | Process for making composite products from fibrous waste material | |
DE4345196C2 (en) | Process for the production of binder-free moldings | |
RU2166521C2 (en) | Method of manufacturing wood particle boards | |
DE19949975A1 (en) | Fabrication method for insulation and construction panels and molded parts uses dry lignocellulose fibers moistened in several stages and powderized binding agent added during moistening process | |
WO2001032375A1 (en) | Acid treatment of non-woody lignocellulosic material | |
CA1284262C (en) | Method of molding using dissociated lignocellulosic material and the product so produced | |
EP3150345B1 (en) | Wood fiber insulating materials with reduced emission of volatile organic compounds (vocs) and method for their preparation | |
Triana | Hot Pres Particle Board Characteristics Using Tanin Adhesive Result Rawwood Extraction | |
RU2041814C1 (en) | Method of obtaining wall boards | |
KR100196687B1 (en) | Thermoplastic resin from lignocellulose |