RU2076125C1 - Wood-fiber material, method for production of wood-fiber material and method for production of binder for wood-fiber material - Google Patents
Wood-fiber material, method for production of wood-fiber material and method for production of binder for wood-fiber material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2076125C1 RU2076125C1 RU93042321A RU93042321A RU2076125C1 RU 2076125 C1 RU2076125 C1 RU 2076125C1 RU 93042321 A RU93042321 A RU 93042321A RU 93042321 A RU93042321 A RU 93042321A RU 2076125 C1 RU2076125 C1 RU 2076125C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lignin
- oxidized
- ammonia
- organic solvent
- wood
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к деревоперерабатывающей промышленности, к технологии получения древесноволокнистых материалов используемых преимущественно, для производства плит. The group of inventions relates to the wood processing industry, to the technology for the production of wood-fiber materials used primarily for the production of boards.
Известны способы изготовления древесноволокнистых плит на основе древесного волокна и карбамидной или фенолформальдегидной смолы при содержании смолы до 10% [1] Недостатками получаемых по традиционной технологии плитных материалов являются их недостаточно высокие физико-механические показатели, низкая водостойкость и выделение при изготовлении и эксплуатации токсичных веществ, например формальдегида, что резко ограничивает области их применения. Known methods for the manufacture of wood-fiber boards based on wood fiber and urea or phenol-formaldehyde resin with a resin content of up to 10% [1] The disadvantages obtained by traditional technology of plate materials are their insufficiently high physical and mechanical properties, low water resistance and toxic substances during manufacture and operation, for example formaldehyde, which severely limits their scope.
Известны способы получения сверхтвердых древесноволокнистых плит повышенной водостойкости путем добавки связующего на основе окисленного таллового масла или окисленных жирных кислот, полученных разгонкой таллового масла [3,4] Способы позволяют повысить по сравнению с традиционными способами физико-механические показатели плит, однако они требуют использования дефицитных талловых продуктов. Known methods for producing ultra-hard wood fiber boards of increased water resistance by adding a binder based on oxidized tall oil or oxidized fatty acids obtained by distillation of tall oil [3,4]. The methods allow to increase the physical and mechanical properties of the boards compared to traditional methods, but they require the use of scarce tall products.
Известен способ изготовления мокрым способом древесно-волокнистых плит повышенной прочности путем обработки древесно-волокнистого ковра перед горячим прессованием 30 50%-ным раствором водоэкстрактивных веществ древесины лиственницы. При этом дополнительного связующего в массу не вводят, а последующие после обработки операции проводят по известным способам [5] Недостатками данного способа является сложность получения концентрированного раствора водоэкстрактивных веществ и невозможность по этой причине реализации технологии в широком промышленном масштабе. A known method of manufacturing a wet method of wood-fiber boards of increased strength by treating a wood-fiber carpet before hot pressing 30 with a 50% solution of water-extracting substances of larch wood. In this case, an additional binder is not introduced into the mass, and subsequent operations after processing are carried out according to known methods [5] The disadvantages of this method are the difficulty of obtaining a concentrated solution of water-extracting substances and the impossibility for this reason to implement the technology on a wide industrial scale.
Известен способ получения пресс-массы из гидролизного лигнина, включающий обработку в смесителе гидролизного лигнина активатором, в качестве которого используют водный раствор поливинилацетатной эмульсии [6] Получаемый при этом материал характеризуется недостаточно высокой прочностью на изгиб и относительно низкой водостойкостью. A known method of producing a press mass from hydrolytic lignin, comprising treating a hydrolytic lignin with an activator in a mixer, using an aqueous solution of polyvinyl acetate emulsion [6]. The resulting material is characterized by insufficiently high bending strength and relatively low water resistance.
Известен состав для изготовления древесноволокнистых плит, включающий влажное древесное волокно и аминосоединение, в качестве которого используют моноэтаноламин, триэтаноламин, мочевину или уротропин, которые являются относительно дорогостоящими и дефицитными [7]
Известен способ окислительной деструкции гидролизного лигнина с получением субстратов для производства белковых кормовых дрожжей, включающий окисление лигнина в щелочной среде, конечными продуктами которого является сбраживаемый субстрат и аммонизированный лигнин, используемый в качестве азотсодержащего органического удобрения [2, cтр. 186]
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому при использовании результату (прототипом для материала и способа его получения) является способ изготовления древесноволокнистых плит сухого формования, включающий пропарку древесной щепы, обработку ее функциональной добавкой, размол на волокно, сушку волокна, смешивание его со связующим с последующим формированием древесноволокнистого ковра и горячим прессованием, по которому с целью сокращения потерь осмоленного волокна при формовании ковра используют расплав таллового пека, которым обрабатывают щепу после пропарки [8] При этом в качестве связующего используется фенолформальдегидная смола. Недостатками данного способа является использование фенолформальдегидной смолы, что приводит к выделению формальдегида из материала при его изготовлении и эксплуатации.A known composition for the manufacture of fiberboards, including wet wood fiber and an amino compound, which is used as monoethanolamine, triethanolamine, urea or urotropine, which are relatively expensive and scarce [7]
A known method of oxidative degradation of hydrolytic lignin to produce substrates for the production of protein feed yeast, including the oxidation of lignin in an alkaline environment, the final products of which are fermentable substrate and ammoniated lignin, used as a nitrogen-containing organic fertilizer [2, p. 186]
The closest in technical essence and the result achieved when using (a prototype for the material and the method for its production) is a method of manufacturing dry-formed fibreboard, including steaming wood chips, processing it with a functional additive, grinding into fiber, drying the fiber, mixing it with a binder followed by the formation of a wood fiber carpet and hot pressing, according to which, in order to reduce the losses of tarred fiber during the formation of the carpet, molten tall pitch is used , Which was treated chips after steaming [8] Thus as binder phenol-formaldehyde resin is used. The disadvantages of this method is the use of phenol-formaldehyde resin, which leads to the release of formaldehyde from the material during its manufacture and operation.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому при использовании результату (прототипом для способа приготовления связующего) является способ производства древесностружечных плит на основе мочевино-формальдегидной смолы по авт.св. СССР 322348 [9] по которому с целью получения плит, незначительно разбухающих по толщине, древесностружечные плиты выполняют трехслойными, причем в состав среднего слоя вводят гидролизный лигнин, обработанный 25% -ным водным раствором аммиака до рН от 5 до 7 в количестве 50% от общего веса лигностружечной массы". The closest in technical essence and achieved when using the result (a prototype for the method of preparation of the binder) is a method for the production of particle boards based on urea-formaldehyde resin according to ed. USSR 322348 [9] according to which, in order to obtain plates that slightly swell in thickness, chipboards are made of three layers, and hydrolysis lignin treated with 25% aqueous ammonia to
Отличительными особенностями противопоставленного экспертизой материала в части способа приготовления связующего являются использование нейтрализованного лигнина в качестве одного из компонентов cреднего слоя плиты (в дополнение к древесным стружкам и мочевино-формальдегидной смоле), выполняющего функции наполнителя и средства предотвращения разбухания плиты по толщине, а также использование в качестве связующего мочевиноформальдегидной смолы. Distinctive features of the material contrasted by the expertise regarding the preparation of the binder are the use of neutralized lignin as one of the components of the middle layer of the plate (in addition to wood chips and urea-formaldehyde resin), which acts as a filler and means to prevent plate swelling in thickness, as well as use in as a urea-formaldehyde resin binder.
Цель изобретения (требуемым техническим результатом) является повышение экологической безопасности производства древесноволокнистого плитного материала путем получения высококачественного плитного материала сухим методом формования композиции из древесного волокна и связующего на основе производного гидролизного лигнина при одновременном повышении экологической безопасности, физико-механических показателей и водостойкости древесноволокнистого материала. The purpose of the invention (the required technical result) is to increase the environmental safety of the production of wood-fiber board material by obtaining high-quality board material by dry molding a composition of wood fiber and a binder based on a hydrolytic lignin derivative while improving environmental safety, physical and mechanical properties and water resistance of the wood fiber material.
Поставленная цель (требуемый технический результат) достигается тем, что древесноволокнистый материал, преимущественно для плит, содержащий древесное волокно и связующее на основе гидролизного лигнина, согласно изобретения в качестве связующего содержит аддукт окисленного в присутствии органического растворителя гидролизного лигнина и аммиака. The goal (the desired technical result) is achieved by the fact that the wood-fiber material, mainly for boards containing wood fiber and a binder based on hydrolytic lignin, according to the invention as a binder contains the adduct of hydrolytic lignin and ammonia oxidized in the presence of an organic solvent.
Кроме этого, древесноволокнистый материал содержит компоненты при следующем соотношении, мас. In addition, the fibrous material contains components in the following ratio, wt.
Древесное волокно 90 99
Аддукт окисленного в присутствии органического растворителя гидролизного лигнина и аммиака 1 10
Кроме этого в древесноволокнистом материале в аддукте используют лигнин, полученный окислением гидролизного лигнина молекулярным кислородом или воздухом в среде водного раствора органического растворителя, преимущественно в среде водного раствора ацетона.Wood fiber 90 99
Adduct of hydrolyzed lignin and ammonia oxidized in the presence of an organic solvent 1 10
In addition, lignin obtained by oxidizing hydrolytic lignin with molecular oxygen or air in an aqueous solution of an organic solvent, mainly in an aqueous solution of acetone, is used in the wood-fiber material in the adduct.
Поставленная цель (требуемый технический результат) достигается также тем, что по способу получения древесноволокнистого материала по сухому методу формования, включающему операции приготовления композиции из древесного волокна и связующего и ее горячего прессования, согласно изобретения в качестве связующего используют аддукт окисленного в присутствии органического растворителя гидролизного лигнина и аммиака. The goal (the desired technical result) is also achieved by the fact that according to the invention, the adduct of the hydrolyzed lignin oxidized in the presence of an organic solvent is used as a binder according to the method for producing a wood-fiber material by a dry molding method, including the steps of preparing a composition of wood fiber and a binder and its hot pressing and ammonia.
Кроме этого, по изобретению композицию материала приготовляют при следующем соотношении компонентов, мас. In addition, according to the invention, the composition of the material is prepared in the following ratio of components, wt.
Древесное волокно 90 99
Аддукт окисленного в присутствии органического растворителя гидролизного лигнина и аммиака 1 10.Wood fiber 90 99
Adduct of hydrolyzed lignin and ammonia oxidized in the presence of an organic solvent 1 10.
Кроме этого, аддукт используют в виде 1 30%-ного раствора окисленного гидролизного лигнина в 0,1 25,0%-ном водном растворе аммиака, преимущественно в виде 15-18%-ного раствора окисленного лигнина в 0,8 - 1,0%-ном водном растворе аммиака. In addition, the adduct is used in the form of 1 30% solution of oxidized hydrolytic lignin in 0.1 25.0% aqueous ammonia, mainly in the form of 15-18% solution of oxidized lignin in 0.8 - 1.0 % aqueous ammonia.
Кроме этого, аддукт окисленного в присутствии органического растворителя гидролизного лигнина и аммиака при приготовлении композиции вводят в древесное волокно путем его напыления на волокно путем его напыления на волокно или путем смешения в барабанах. In addition, the adduct of hydrolyzed lignin and ammonia oxidized in the presence of an organic solvent during preparation of the composition is introduced into the wood fiber by spraying it onto the fiber by spraying onto the fiber or by mixing in drums.
Кроме этого, после горячего прессования проводят термообработку материала при температуре 145 180oC.In addition, after hot pressing conduct heat treatment of the material at a temperature of 145 180 o C.
Поставленная цель (требуемый технический результат) достигается также тем, что по способу получения связующего на основе производного гидролизного лигнина, включающему окисление гидролизного лигнина и последующее выделение окисленного производного гидролизного лигнина, согласно изобретения окисление гидролизного лигнина осуществляют молекулярным кислородом или воздухом в среде водного раствора растворителя, после чего выделяют окисленный лигнин из раствора, а затем растворяют окисленный лигнин в водном растворе аммиака. The goal (the required technical result) is also achieved by the fact that according to the invention, the oxidation of the hydrolysis lignin derivative is carried out by molecular oxygen or air in an aqueous solvent solution, according to the invention, according to the invention, the oxidation of the hydrolytic lignin derivative is carried out then oxidized lignin is isolated from the solution, and then oxidized lignin is dissolved in aqueous ammonia.
Кроме этого, окисление лигнина в присутствии органического растворителя осуществляют при температуре 140 160 oС.In addition, the oxidation of lignin in the presence of an organic solvent is carried out at a temperature of 140 160 o C.
Кроме этого окисление лигнина преимущественно осуществляют в водном растворе ацетона преимущественно при соотношении вода:ацетон 40:60 об. In addition, the oxidation of lignin is mainly carried out in an aqueous solution of acetone, mainly at a ratio of water: acetone of 40:60 vol.
Кроме этого, окисленный в присутствии органического растворителя гидролизный лигнин растворяют в 0,1 25,0, преимущественно в 0,8 1,0%-ном водном растворе аммиака. In addition, hydrolyzed lignin oxidized in the presence of an organic solvent is dissolved in 0.1 25.0, mainly in 0.8 1.0% aqueous ammonia solution.
Кроме этого, окисленный в присутствии органического растворителя гидролизный лигнин растворяют в водном растворе аммиака при следующем соотношении компонентов, мас. In addition, the hydrolysis lignin oxidized in the presence of an organic solvent is dissolved in an aqueous solution of ammonia in the following ratio of components, wt.
Окисленный лигнин 1 30
Раствор аммиака Остальное
Кроме этого, окисленный в присутствии органического растворителя гидролизный лигнин растворяют преимущественно в 0,8 1,0%-ном водном растворе аммиака преимущественно при следующем соотношении компонентов, мас.Oxidized lignin 1 30
Ammonia solution
In addition, the hydrolysis lignin oxidized in the presence of an organic solvent is dissolved mainly in 0.8 1.0% aqueous ammonia solution mainly in the following ratio of components, wt.
Окисленный лигнин 15 18
Раствор аммиака Остальное
Практические эксперименты показали, что в среде окисления в качестве органического растворителя при окислении технического (полученного при проведении процесса гидролиза промышленным путем) гидролизного лигнина молекулярным кислородом или воздухом могут быть использованы протонные (этанол, метанол и другие спирты) и апротонные (ацетон, диоксан и т.п.) органические растворители или низшие жирные кислоты (например, уксусная кислота), однако наилучшие результаты окисления наблюдались при окислении гидролизного лигнина в водно-ацетоновой смеси при соотношении вода:ацетон - 40:60 об.Oxidized Lignin 15 18
Ammonia solution
Practical experiments have shown that in the oxidation medium, protonic (ethanol, methanol and other alcohols) and aprotic (acetone, dioxane, etc.) can be used as an organic solvent in the oxidation of a technical (obtained by the industrial hydrolysis process) hydrolysis lignin with molecular oxygen or air and aprotic (alcohols) .p.) organic solvents or lower fatty acids (eg acetic acid), however, the best oxidation results were observed during the oxidation of hydrolysis lignin in water-acetone mixture at a ratio of water: acetone - about 40:60.
Окисленный в присутствии органического растворителя гидролизный лигнин представляет собой светло-коричневый порошок, хорошо растворимый в разбавленных растворах оснований, а также полярных нейтральных органических растворителях (диметилсульфоксиде, диметилформамиде, диоксине и др.). Отличительной особенностью данного вещества является его высокая насыщенность функциональными группами, высокое процентное содержание кислорода. Ниже представлены данные по элементному составу окисленного в присутствии органического растворителя гидролизного лигнина и содержание основных функциональных групп (табл.А). Hydrolyzed lignin oxidized in the presence of an organic solvent is a light brown powder readily soluble in dilute solutions of bases, as well as polar neutral organic solvents (dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, dioxin, etc.). A distinctive feature of this substance is its high saturation with functional groups, and a high percentage of oxygen. Below are data on the elemental composition of hydrolyzed lignin oxidized in the presence of an organic solvent and the content of the main functional groups (Table A).
Инфракрасный спектр излучения окисленного в присутствии органического растворителя гидролизного лигнина имеет сильную полосу поглощения в области 1680 1760 1/см, характеризующую наличие значительного количества карбоксильных и карбонильных групп. The infrared emission spectrum of hydrolysis lignin oxidized in the presence of an organic solvent has a strong absorption band in the region of 1680–1760 1 / cm, which characterizes the presence of a significant amount of carboxyl and carbonyl groups.
Спектр ядерного магнитного резонанса С окисленного гидролизного лигнина имеет характеристический пик 29,6 м.д. характерный для диарилметановых структур и широкие пики 168 169, 192 и 198 м.д. относящиеся соответственно к углеродным атомам в карбоксильных, альдегидных и кетонных группах. The spectrum of nuclear magnetic resonance C of oxidized hydrolysis lignin has a characteristic peak of 29.6 ppm. characteristic for diarylmethane structures and wide peaks 168 169, 192 and 198 ppm corresponding to carbon atoms in carboxyl, aldehyde and ketone groups.
Средневесовые молекулярные массы окисленного в среде органического растворителя гидролизного лигнина составляют 3000 4500 у.е. The weight average molecular weights of the hydrolyzed lignin oxidized in an organic solvent are 3000 4500 cu
Древесноволокнистый материал получают, а способ изготовления древесноволокнистого материала и способ приготовления связующего для древесноволокнистого материала реализуют следующим образом. A wood-fiber material is obtained, and a method for manufacturing a wood-fiber material and a method for preparing a binder for a wood-fiber material are implemented as follows.
Гидролизный лигнин непосредственно сразу после процесса перколяционного гидролиза растительного сырья или после отмывки горячей водой от остаточных редуцирующих веществ смешивают с водным раствором органического растворителя, например с водным раствором этилового спирта или ацетона, и проводят окисление молекулярным кислородом или воздухом при повышенной температуре. Hydrolysis lignin immediately after the process of percolation hydrolysis of plant materials or after washing with hot water from residual reducing substances is mixed with an aqueous solution of an organic solvent, for example, with an aqueous solution of ethyl alcohol or acetone, and oxidized with molecular oxygen or air at elevated temperature.
После завершения окисления оксидат охлаждают, неокисленный остаток лигнина отделяют фильтрованием и отгоняют растворитель при пониженном или при атмосферном давлении. При этом в процессе отгонки растворителя высокомолекулярный окисленный гидролизный лигнин выпадает в осадок в водном растворе, из которого затем отделяется фильтрованием или центрифугированием. After the oxidation is complete, the oxidate is cooled, the unoxidized lignin residue is filtered off and the solvent is distilled off under reduced or atmospheric pressure. Moreover, in the process of distillation of the solvent, high molecular weight oxidized hydrolysis lignin precipitates in an aqueous solution, from which it is then separated by filtration or centrifugation.
Далее окисленный лигнин подсушивают на воздухе (до влажности 3 4%) и направляют на дальнейшую переработку. Выход окисленного гидролизного лигнина при описанных выше оптимальных параметрах составляет от 30 до 50% от массы исходного гидролизного лигнина. Then, oxidized lignin is dried in air (to a moisture content of 3–4%) and sent for further processing. The yield of oxidized hydrolysis lignin at the optimal parameters described above is from 30 to 50% by weight of the original hydrolysis lignin.
В процессе приготовления связующего, преимущественно для древесноволокнистого материала, окисленный гидролизный лигнин растворяют в водном растворе аммиака до максимально возможной концентрации. При этом концентрация аммиака в водном растворе играет важную роль, так как количество аммиака должно быть достаточно для полного растворения окисленного гидролизного лигнина, но избыток аммиака снижает водостойкость древесноволокнистого материала. Использование раствора окисленного гидролизного лигнина с концентрацией более 30% практически затруднено из-за их высокой вязкости и нестабильности состояния, а также из-за cложностей нанесения связующего на древесное волокно. При этом экспериментально установлено что максимальная растворимость окисленного гидролизного лигнина в 1%-ном растворе аммиака составляет около 18% а в 0,8%-ном растворе аммиака - около 15% При дальнейшем снижении концентрации аммиака растворимость окисленного гидролизного лигнина снижается. В более концентрированных растворах аммиака практически возможно, но сложнее, регулировать оптимальный расход аммиака, поэтому на практике лучше приготовлять аддукт путем растворения окисленного в присутствии органического растворителя гидролизного лигнина в разбавленных растворах аммиака. During the preparation of the binder, mainly for wood-fiber material, the oxidized hydrolysis lignin is dissolved in an aqueous solution of ammonia to the maximum possible concentration. At the same time, the concentration of ammonia in the aqueous solution plays an important role, since the amount of ammonia should be sufficient to completely dissolve the oxidized hydrolysis lignin, but an excess of ammonia reduces the water resistance of the wood-fiber material. The use of a solution of oxidized hydrolytic lignin with a concentration of more than 30% is practically difficult due to their high viscosity and instability, as well as the difficulty of applying a binder to wood fiber. It was experimentally established that the maximum solubility of oxidized hydrolysis lignin in a 1% ammonia solution is about 18% and in a 0.8% ammonia solution about 15%. With a further decrease in the ammonia concentration, the solubility of oxidized hydrolysis lignin decreases. In more concentrated ammonia solutions, it is practically possible, but more difficult, to control the optimal consumption of ammonia, so in practice it is better to prepare the adduct by dissolving hydrolyzed lignin oxidized in the presence of an organic solvent in dilute ammonia solutions.
При получении древесноволокнистого материала приготовленное связующее в виде аддукта из окисленного гидролизного лигнина и водного раствора аммиака смешивают с древесным волокном путем распыления или путем смешивания в барабанах. Экспериментально установлено, что массовая доля связующего на основе окисленного лигнина в древесноволокнистом материале составляет 1 10% Причем экспериментально установлено, что использование связующего в композиции менее 1% резко снижает качественные показатели плитного материала, а использование более 10% приводит к вытеканию связующего из материала при прессовании и образованию "вздутий" в результате разложения связующего при соприкосновении с нагретой плитой пресса. In the preparation of wood-fiber material, the prepared binder in the form of an adduct from oxidized hydrolysis lignin and aqueous ammonia is mixed with wood fiber by spraying or by mixing in drums. It was experimentally established that the mass fraction of the binder based on oxidized lignin in the wood-fiber material is 1 10%. Moreover, it was experimentally established that the use of a binder in the composition of less than 1% sharply reduces the quality of the plate material, and the use of more than 10% leads to the leakage of the binder from the material during pressing and the formation of "swellings" as a result of decomposition of the binder in contact with a heated press plate.
Характерной особенностью использования связующего на основе аддукта, окисленного в присутствии органического растворителя гидролизного лигнина и связующего, является образование дополнительных полиамидных и других химических связей, количество которых увеличивается после термообработки, что подтверждается соответствующим увеличением прочности материала. A characteristic feature of the use of a binder based on an adduct oxidized in the presence of an organic solvent of hydrolytic lignin and a binder is the formation of additional polyamide and other chemical bonds, the amount of which increases after heat treatment, which is confirmed by a corresponding increase in the strength of the material.
При сушке древесного волокна с нанесенным на нем связующим прямо в прессе в присутствии значительных количеств воды и свободного аммиака происходят термогидролитические процессы, приводящие к выделению значительных количеств низших органических кислот, связанных с аммиаком преимущественно в ионной форме. Это не приводит при закалке к повышению прочности плит и к повышению водостойкости, поэтому целесообразно подсушивать композицию непосредственно перед формированием древесного ковра, перед горячим прессованием (табл.1). When drying a wood fiber with a binder deposited on it directly in the press in the presence of significant amounts of water and free ammonia, thermohydrolytic processes occur, leading to the release of significant amounts of lower organic acids associated with ammonia mainly in ionic form. When hardening, this does not lead to an increase in the strength of plates and to an increase in water resistance, therefore, it is advisable to dry the composition immediately before the formation of the wood carpet, before hot pressing (Table 1).
Оптимальное содержание аммиака и предварительная подсушка композиции перед прессованием способствуют тому, что большая часть аммиака связывается химическими связями с функциональными группами окисленного в присутствии органического растворителя гидролизного лигнина, что приводит при термообработке (закалке) к образованию дополнительных химических связей в результате реакций конденсации с компонентами древесного волокна. Это ведет к существенному увеличению прочности плит после термообработки (табл.1). The optimal ammonia content and preliminary drying of the composition before pressing contribute to the fact that most of the ammonia is bound by chemical bonds to the functional groups of hydrolytic lignin oxidized in the presence of an organic solvent, which leads to the formation of additional chemical bonds during heat treatment (quenching) as a result of condensation reactions with components of wood fiber . This leads to a significant increase in the strength of the plates after heat treatment (table 1).
Регулированием концентрации аммиака в растворе можно обеспечить требуемое количество аммиака в аддукт и исключить его избыток, что способствует улучшению качественных показателей плит, а это подтверждается приведенными ниже примерами практической реализации изобретений. При этом экспериментально установлено что более эффективное регулирование оптимального расхода аммиака возможно в разбавленных растворах преимущественно в 0,8 1,0%-ном растворе. By controlling the concentration of ammonia in the solution, it is possible to provide the required amount of ammonia in the adduct and to eliminate its excess, which helps to improve the quality indicators of the plates, and this is confirmed by the following examples of practical implementation of the inventions. Moreover, it was experimentally established that a more effective regulation of the optimal consumption of ammonia is possible in dilute solutions, mainly in a 0.8 1.0% solution.
Для подтверждения возможности реализации изобретения промышленным способом и для экспериментального доказательства его эффективности (достижения требуемого технического результата) проводили сравнительные испытания различных режимов изготовления древесноволокнистого плитного материала. To confirm the feasibility of the invention in an industrial way and to experimentally prove its effectiveness (to achieve the required technical result), comparative tests of various manufacturing modes of wood-fiber board material were carried out.
Пример 1 (прототип). Из технологической щепы (ГОСТ 15815-83) приготовляют древесное волокно, сушат его и смешивают с гидролизным лигнином в количестве 15% от массы абсолютно сухой плиты. Волокно сушат до влажности 8% формируют сухим способом ковер (высотой, достаточной для получения плиты после горячего прессования 10 мм) подвергают его горячему прессованию при температуре 190oС. Затем полученные после горячего прессования плиты подвергают термообработке при температуре 155 170oС, охлаждают и направляют на дальнейшую обработку. Испытания материала проводили согласно методик контроля качества плитных материалов по ГОСТ 19592-80 ("Плиты древесноволокнистые. Методы испытаний").Example 1 (prototype). From the wood chips (GOST 15815-83), wood fiber is prepared, dried and mixed with hydrolysis lignin in an amount of 15% by weight of a completely dry board. The fiber is dried to a moisture content of 8%, a carpet is formed in a dry way (a height sufficient to obtain a plate after hot pressing 10 mm) is subjected to hot pressing at a temperature of 190 o C. Then, the plates obtained after hot pressing are subjected to heat treatment at a temperature of 155 170 o C, cooled and sent for further processing. Tests of the material were carried out according to the quality control methods of plate materials according to GOST 19592-80 ("Wood-fiber boards. Test methods").
Качественные показатели полученного при этом плитного матери ала приведены в табл. 1. Qualitative indicators of the resulting slab material are given in table. one.
Пример 2 (прототип). Условия опыта аналогичны примеру 1, но в качестве связующего используют традиционное связующее на основе фенолформальдегидной смолы марки СФЖ-30-14, при расходе связующего 4% к массе абсолютно cухого плитного материала. При этом в качестве средства повышения водостойкости в композицию добавляли 1,2% парафина. Example 2 (prototype). The experimental conditions are similar to example 1, but as a binder use a traditional binder based on phenol-formaldehyde resin brand SFZh-30-14, with a binder consumption of 4% by weight of absolutely dry plate material. Moreover, as a means of increasing water resistance, 1.2% paraffin was added to the composition.
Качественные показатели полученного при этом плитного материала приведены в табл. 1. Плитный материал при этом соответствовал требованиям марки Тс-400 по ТУ 13-444-83 (наиболее качественной известной марке твердой древесноволокнистой плиты). Qualitative indicators obtained with this plate material are given in table. 1. The plate material in this case corresponded to the requirements of the Тс-400 brand according to TU 13-444-83 (the highest quality known brand of solid wood fiberboard).
Примеры 3 6. Условия опыта аналогичны примеру 2, но в качестве связующего используют аддукт окисленного гидролизного лигнина (10%) в 4%-ном водном растворе аммиака при расходе аддукта от 2 до 8% а.с. плитного материала. Перед прессованием сформованную массу сушили (подпрессовывали) в прессе при температуре 200oС при удельном давлении 0,50 МПа в течение 1 мин. Термообработку при этом не проводили.Examples 3 6. The experimental conditions are similar to example 2, but as the binder use the adduct of oxidized hydrolytic lignin (10%) in a 4% aqueous solution of ammonia at an adduct flow rate of from 2 to 8% by.with. plate material. Before pressing, the molded mass was dried (pressed) in a press at a temperature of 200 ° C at a specific pressure of 0.50 MPa for 1 min. No heat treatment was performed.
Качественные показатели полученного при этом плитного материала приведены в табл. 1. Qualitative indicators obtained with this plate material are given in table. one.
Примеры 7 10. Условия опытов аналогичны примерам 3 6, но плитный материал после горячего прессования подвергали дополнительной термообработке (закалке) при температуре 165oC в течение 3 ч.Examples 7 10. The experimental conditions are similar to examples 3-6, but the plate material after hot pressing was subjected to additional heat treatment (hardening) at a temperature of 165 o C for 3 hours
Качественные показатели полученных при этом плит приведены в табл. 1. Qualitative indicators of the resulting plates are given in table. one.
Примеры 11 12. Условия опытов аналогичны примерам 3 6, но композицию древесной массы со связующим перед формованием предварительно сушили до влажности 6%
Качественные показатели полученного при этом плитного материала приведены в табл. 1.Examples 11 12. The conditions of the experiments are similar to examples 3 to 6, but the composition of the wood pulp with a binder before molding was previously dried to a moisture content of 6%
Qualitative indicators obtained with this plate material are given in table. one.
Примеры 13-15. Условия опытов аналогичны примерам 7 10, но композицию древесной массы со связующим перед формованием предварительно cушили до влажности 6% а после горячего прессования плитный материал подвергали термообработке. Examples 13-15. The experimental conditions are similar to examples 7-10, but the composition of the wood pulp with a binder was preliminarily dried to a moisture content of 6% before molding, and after hot pressing, the plate material was subjected to heat treatment.
Качественные показатели полученного при этом плитного материала приведены в табл.1. Qualitative indicators of the resulting plate material are given in table 1.
Примеры 16 20. Условия опытов аналогичны примерам 7 10, но после горячего прессования плитный материал подвергали термообработке при температуре 145 180oС и времени от 1 до 3 ч.Examples 16 20. The experimental conditions are similar to examples 7 10, but after hot pressing, the plate material was subjected to heat treatment at a temperature of 145 180 o C and a time of 1 to 3 hours
Качественные показатели полученного при этом плитного материала приведены в табл.2. Qualitative indicators of the resulting plate material are given in table.2.
Дополнительные опыты по изучению влияния температуры термообработки (закалки) после горячего прессования показали, что при проведении термообработки с температурой мене 145oC происходит снижение прочностных показателей плит на изгиб на 2 4 МПа и увеличение водопоглощения на 4 6% а увеличение температуры термообработки выше 180oC не приводит к существенному улучшению качественных показателей плит.Additional experiments on the influence of the temperature of heat treatment (hardening) after hot pressing showed that when heat treatment is carried out with a temperature of less than 145 o C, there is a decrease in the strength properties of plates on bending by 2 4 MPa and an increase in water absorption by 4 6% and an increase in heat treatment temperature above 180 o C does not lead to a significant improvement in the quality indicators of the plates.
Анализ качественных показателей (табл.1 и 2) получаемого по изобретению плитного материала показывает, что использование связующего на основе аддукта окисленного гидролизного лигнина и водного раствора аммиака позволяет получить новый материал, превосходящий известный материал марки Тс-400 по ТУ 13-444-83 по прочности и по водостойкости. При этом в новом связующем практически отсутствуют обычно выделяющиеся из традиционных пли т токсичные компоненты (например, формальдегид). The analysis of qualitative indicators (Tables 1 and 2) of the plate material obtained according to the invention shows that the use of a binder based on an adduct of oxidized hydrolysis lignin and an aqueous solution of ammonia allows us to obtain a new material that exceeds the known material of the Тс-400 brand according to TU 13-444-83 strength and water resistance. Moreover, in the new binder, toxic components (for example, formaldehyde) usually released from traditional stoves are practically absent.
Дополнительные исследования показали, что в качестве органического растворителя при приготовлении окисленного гидролизного лигнина могут быть использованы ацетон, этанол, уксусная кислота и другие органические растворители. Но в среде ацетон вода процесс окисления проходит наиболее эффективно, и ацетон легче отгоняется из растворов. При этом экспериментально установлено, что проведение окисления гидролизного лигнина в чистых органических растворителях снижает выход окисленного лигнина, а проведение окисления только в воде без присутствия органического растворителя не позволяет получать окисленный гидролизный лигнин требуемого качества и требуемой высокой реакционноспособности. Экспериментально установлено, что оптимальной средой для окисления является водный раствор ацетона при соотношении вода:ацетон 40:60 об. При этом экспериментально установлено, что на скорость и выход окисленного лигнина оказывают влияние температура окисления, жидкостный модуль и расход кислорода на окисление. Экспериментально также установлено, что оптимальной температурой окисления является температура 140 160oС. Причем установлено, что увеличение температуры способствует повышенному расходу кислорода, а снижение температуры ниже 140oС приводит к резкому снижению скорости окисления гидролизного лигнина. Уменьшение жидкостного модуля при окислении до величины 5 10 нежелательно из-за реконденсационных процессов лигнина в растворе. Обычно концентрация гидролизного лигнина при окислении должна быть до 100 г/дм3.Additional studies have shown that acetone, ethanol, acetic acid and other organic solvents can be used as an organic solvent in the preparation of oxidized hydrolysis lignin. But in an acetone-water medium, the oxidation process proceeds most efficiently, and acetone is more easily distilled off from solutions. Moreover, it was experimentally established that the oxidation of hydrolysis lignin in pure organic solvents reduces the yield of oxidized lignin, and the oxidation only in water without the presence of an organic solvent does not allow the production of oxidized hydrolysis lignin of the required quality and high reactivity. It was experimentally established that the optimal medium for oxidation is an aqueous solution of acetone at a ratio of water: acetone of 40:60 vol. It has been experimentally established that the rate and yield of oxidized lignin are affected by the temperature of oxidation, the liquid modulus, and oxygen consumption on oxidation. It was also established experimentally that the optimum oxidation temperature is 140 160 o C. Moreover, it was found that an increase in temperature contributes to an increased oxygen consumption, and a decrease in temperature below 140 o C leads to a sharp decrease in the rate of oxidation of hydrolytic lignin. A decrease in the liquid module during oxidation to a value of 5 10 is undesirable due to the recondensation processes of lignin in solution. Typically, the concentration of hydrolytic lignin during oxidation should be up to 100 g / DM 3 .
Использование предлагаемой технологии изготовления древесноволокнистых плит позволяет повысить физико-механические показатели плитного материала и его водостойкость. Using the proposed technology for the manufacture of wood-fiber boards can improve the physico-mechanical properties of the board material and its water resistance.
Дополнительные исследования плитного материала на токсичность показали полное отсутствие выделения токсичных химических соединений, характерных для традиционных плитных материалов (например, фенола и/или формальдегида и др. ). Поэтому предлагаемый древесноволокнистый материал можно использовать в качестве строительного и мебельного материала для жилых помещений, например для изготовления декоративных панелей или встроенной мебели, в то время как использование для этих целей традиционных древесноволокнистых плит средней плотности, изготовленных с использованием традиционных связующих на основе фенолформальдегидных и карбамидных смол, ограничено по причине их недостаточной водостойкости и токсичности. Additional toxicity studies of the board material showed a complete absence of toxic chemical compounds that are characteristic of traditional board materials (e.g. phenol and / or formaldehyde, etc.). Therefore, the proposed wood-fiber material can be used as a building and furniture material for residential premises, for example, for the manufacture of decorative panels or built-in furniture, while the use of traditional medium-density fiber boards made using traditional binders based on phenol-formaldehyde and urea resins for these purposes limited due to their lack of water resistance and toxicity.
Экономический и экологический эффект от промышленного использования изобретений может быть получен как за счет снижения затрат при производстве нетоксичного плитного материала повышенного качества, так и за счет утилизации отхода гидролизного производства и переработки гидролизного лигнина, потому что в настоящее время основная часть гидролизного лигнина выбрасывается на свалки, хоронится в специальных местах, загрязняя окружающую среду, так как доказано, что самопроизвольное разложение технического лигнина сопровождается образованием высокотоксичных и канцерогенных веществ например, фенолов. The economic and environmental effect of the industrial use of inventions can be obtained both by reducing costs in the production of non-toxic high-quality plate material, and by disposing of waste hydrolysis production and processing of hydrolysis lignin, because currently the bulk of hydrolysis lignin is disposed of in landfills, buried in special places, polluting the environment, as it is proved that spontaneous decomposition of technical lignin is accompanied by the formation of aniem highly toxic and carcinogenic substances such as phenols.
Использование предлагаемых изобретений позволяет решить в промышленном масштабе проблему утилизации гидролизного лигнина с одновременным получением экологически чистого и высококачественного древесноволокнистого плитного материала. The use of the proposed inventions makes it possible to solve on an industrial scale the problem of utilizing hydrolytic lignin while simultaneously producing environmentally friendly and high-quality wood-fiber board material.
Claims (10)
Аддукт окисленного в присутствии органического растворителя гидролизного лигнина и аммиака 1 10
3. Материал по пп.1 и 2, отличающийся тем, что аддукт содержит лигнин, полученный окислением гидролизного лигнина молекулярным кислородом или воздухом в среде водного раствора органического растворителя, преимущественно в среде водного раствора ацетона.Wood fiber 90 99
Adduct of hydrolyzed lignin and ammonia oxidized in the presence of an organic solvent 1 10
3. The material according to claims 1 and 2, characterized in that the adduct contains lignin obtained by oxidation of hydrolytic lignin with molecular oxygen or air in an aqueous solution of an organic solvent, mainly in an aqueous solution of acetone.
Аддукт окисленного в присутствии органического растворителя гидролизного лигнина и аммиака 1 10
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что аддукт используют в виде 1 - 30% -ного раствора окисленного в присутствии органического растворителя гидролизного лигнина в 0,1 25,0-ном водном растворе аммиака, преимущественно, в виде 15 18%-ного раствора окисленного лигнина в 0,8 - 1,0%-ном водном растворе аммиака.Wood fiber 90 99
Adduct of hydrolyzed lignin and ammonia oxidized in the presence of an organic solvent 1 10
6. The method according to claim 5, characterized in that the adduct is used in the form of a 1-30% solution of hydrolysis lignin oxidized in the presence of an organic solvent in 0.1 25.0% aqueous ammonia solution, mainly in the form of 15 18% solution of oxidized lignin in 0.8 - 1.0% aqueous ammonia solution.
12. Способ по пп.9 11, отличающийся тем, что окисленный гидролизный лигнин растворяют преимущественно в 0,1 25%-ном водном растворе аммиака.11. The method according to claim 10, characterized in that the oxidation of lignin is carried out in an aqueous solution of acetone mainly with a volume ratio of water to acetone of 40 to 60 vol%
12. The method according to PP.9 to 11, characterized in that the oxidized hydrolysis lignin is dissolved mainly in 0.1 to 25% aqueous ammonia solution.
Раствор аммиака Остальное
14. Способ по п.13, отличающийся тем, что окисленный в присутствии органического растворителя гидролизный лигнин растворяют в 0,8-1,0%-ном водном растворе аммиака, преимущественно, при следующем соотношении компонентов, мас.Oxidized lignin 1 30
Ammonia solution
14. The method according to item 13, wherein the hydrolyzed lignin oxidized in the presence of an organic solvent is dissolved in a 0.8-1.0% aqueous ammonia solution, mainly in the following ratio of components, wt.
Раствор аммиака ОстальноеOxidized Lignin 15-18
Ammonia solution
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93042321A RU2076125C1 (en) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | Wood-fiber material, method for production of wood-fiber material and method for production of binder for wood-fiber material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93042321A RU2076125C1 (en) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | Wood-fiber material, method for production of wood-fiber material and method for production of binder for wood-fiber material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU93042321A RU93042321A (en) | 1996-12-27 |
| RU2076125C1 true RU2076125C1 (en) | 1997-03-27 |
Family
ID=20146867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93042321A RU2076125C1 (en) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | Wood-fiber material, method for production of wood-fiber material and method for production of binder for wood-fiber material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2076125C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015054736A1 (en) * | 2013-10-18 | 2015-04-23 | Queensland University Of Technology | Lignin-based waterproof coating |
| RU2595661C2 (en) * | 2011-04-12 | 2016-08-27 | Велинге Инновейшн Аб | Method for production of layer |
| RU2600059C1 (en) * | 2015-04-16 | 2016-10-20 | Алексей Андреевич Курбатов | Wood-fiber material for boards and method of making boards from wood-fiber material |
| CN115776974A (en) * | 2020-04-03 | 2023-03-10 | 洛科威有限公司 | High temperature low release mineral wool product |
-
1993
- 1993-08-27 RU RU93042321A patent/RU2076125C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ребрин С.П., Мерсов Е.Д., Евдокимов В.Н. Технология древесноволокнистых плит.- М.: Лесная промышленность, 1982. Чудаков М.И., Промышленное использование лигнина. Изд. 3-е.- М.: Лесная промышленность, 1983, с.200. Авторское свидетельство СССР N 254577, кл. B 27 N 3/00, 1969. Авторское свидетельство СССР N 254578, кл. B 27 N 3/00, 1969. Авторское свидетельство СССР N 1423660, кл. D 21 J 3/00, 1988. Авторское свидетельство СССР N 981323, кл. C 08 H 5/02, 1982. Авторское свидетельство СССР N 899606, кл. C 08 L 97/02, 1982. Авторское свидетельство СССР N 1516357, кл. B 27 N 3/04, 1989. Авторское свидетельство СССР N 322348, кл. C 08 L 97/02, 1972. * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2595661C2 (en) * | 2011-04-12 | 2016-08-27 | Велинге Инновейшн Аб | Method for production of layer |
| WO2015054736A1 (en) * | 2013-10-18 | 2015-04-23 | Queensland University Of Technology | Lignin-based waterproof coating |
| AU2018202592B2 (en) * | 2013-10-18 | 2019-10-10 | Earthodic Pty Ltd | Lignin-based waterproof coating |
| US10544545B2 (en) | 2013-10-18 | 2020-01-28 | Queensland University Of Technology | Lignin-based waterproof coating |
| RU2600059C1 (en) * | 2015-04-16 | 2016-10-20 | Алексей Андреевич Курбатов | Wood-fiber material for boards and method of making boards from wood-fiber material |
| CN115776974A (en) * | 2020-04-03 | 2023-03-10 | 洛科威有限公司 | High temperature low release mineral wool product |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2006266204C1 (en) | Wax formulations for lignocellulosic products, methods of their manufacture and products formed therefrom | |
| US6747076B2 (en) | Furfuryl alcohol and lignin adhesive composition | |
| RU2470050C2 (en) | Method of reducing emission of aldehydes and volatile organic compounds from wood materials | |
| EP2904036B1 (en) | Methods for making lignocellulose containing composite products | |
| DE60016754T2 (en) | OXIDATIVE CLEANING OF UNSATURATED OILS AND PRODUCTS MANUFACTURED THEREOF | |
| UA124056C2 (en) | Osb (oriented strand board) wood material panel having improved properties and method for producing same | |
| CA2244667C (en) | Bonding agent composition, its use as well as a process for the production of particle board | |
| WO2015153519A1 (en) | Methods for making lignocellulose composite products with oxidative binders and complexed metal catalyst | |
| Brosse et al. | Tannins for wood adhesives, foams and composites | |
| RU2076125C1 (en) | Wood-fiber material, method for production of wood-fiber material and method for production of binder for wood-fiber material | |
| CA2101764C (en) | Resorcinol-glutaraldehyde resin as an accelerator for curing phenol-formaldehyde resins | |
| EP2807212B1 (en) | Foams composed of lignin-furan derivative polymers and production method therefor | |
| AU744599B2 (en) | Process for producing a modified lignocellulosic material | |
| HU212443B (en) | Binding materials based on tannin and process for producing structural materials with said binding materials | |
| AU670702B2 (en) | A method of producing a wood-derived material | |
| EP3684573A1 (en) | Binder for cellulose-containing materials | |
| AU720310B2 (en) | Process for preparing cellulosic fibrous aggregates | |
| KR100383251B1 (en) | Removal method of free formaldehyde from formaldehyde resin | |
| AU2946599A (en) | Impregnation of a lignocellulosic material | |
| RU2092507C1 (en) | Polymeric composition | |
| WO1998037148A2 (en) | Adhesive composition | |
| RU2012486C1 (en) | Method of manufacturing wood-fiber material | |
| RU2299224C2 (en) | Press composition preparation process | |
| RU2068856C1 (en) | Method of wood-shaving plate making | |
| JP2007313770A (en) | Particle board and its manufacturing process |