RU2166521C2

RU2166521C2 - Method of manufacturing wood particle boards

Info

Publication number: RU2166521C2
Application number: RU99108223A
Authority: RU
Inventors: Б.Н. Салин; О.В. Старцев
Original assignee: Алтайский государственный университет
Priority date: 1999-04-14
Filing date: 1999-04-14
Publication date: 2001-05-10

Abstract

FIELD: manufacture of wood particle boards based on wood particles characterized by low liberation of harmful and toxic substances. SUBSTANCE: method may be used in manufacture of wood particle and fiber board materials in furniture and construction industries. External layers of three-layer board are made of nonhydrolyzed wood particles, and middle layer is made of wood particles treated with steam under pressure. In manufacture of boards, carbamido-formaldehyde resin is additionally applied only to nonhydrolyzed wood particles. Internal layer of board is formed of wood mass produced by treatment of wood with steam at temperature of 170-230 C and containing free sugars in amount of no less than 5% and content of hydrolyzed wood particles in mat is from 20 to 80 wt.%. EFFECT: low-cost manufacture of board material of low toxicity, reduced amount of binding substances by 20-80% and higher mechanical and physical properties. 2 tbl

Description

Изобретение относится к производству древесно-стружечных плит на основе частиц древесины, плиты отличаются пониженным выделением вредных и токсичных веществ. The invention relates to the production of particle boards based on wood particles, the boards are characterized by a reduced emission of harmful and toxic substances.

Изобретение может быть использовано при изготовлении древесно-стружечных и древесно-волокнистых плитных материалов, применяемых в мебельной и строительной промышленности. The invention can be used in the manufacture of wood-particle and wood-fiber board materials used in the furniture and construction industries.

Древесно-слоистые плиты, как правило, состоят из двух основных частей: древесного наполнителя и полимерного связующего. В качестве полимерных связующих веществ используют синтетические термореактивные смолы, приготовленные на основе фенолов, мочевины, формальдегида. Wood-laminated boards, as a rule, consist of two main parts: wood filler and polymer binder. Synthetic thermosetting resins prepared on the basis of phenols, urea, formaldehyde are used as polymer binders.

Недостатком таких материалов является то, что они токсичны для человека: при изготовлении и в процессе эксплуатации готовых изделий выделяются пары фенола, формальдегида, аммиака, оказывающие раздражающее воздействие на кожу и слизистые оболочки. К тому же полимерные связующие, приготовленные на основе карбамидоформальдегидных смол, дороги и оказывают существенное влияние на себестоимость готовых плит. The disadvantage of such materials is that they are toxic to humans: in the manufacture and during operation of finished products, pairs of phenol, formaldehyde, ammonia are released, which irritate the skin and mucous membranes. In addition, polymeric binders based on urea-formaldehyde resins are expensive and have a significant impact on the cost of finished boards.

Известен способ изготовления ДСП (авторское свидетельство СССР N 1247292, МКИ⁴ B 27 N 3/06, 04.11.1983), когда стружечный ковер формируют из слоев, состоящих из обработанной связующим и необработанной древесной стружки. Способ позволяет снизить расход связующего при изготовлении ДСП, однако он пригоден только для изготовления ДСП, облицованных полимерной пленкой, отличается повышенной трудоемкостью, связанной с настилкой антиадгезионной силиконовой бумаги.A known method of manufacturing chipboard (USSR author's certificate N 1247292, MKI ⁴ B 27 N 3/06, 04/04/1983), when the chip carpet is formed from layers consisting of processed binder and unprocessed wood shavings. The method allows to reduce the consumption of a binder in the manufacture of particleboard, however, it is suitable only for the manufacture of particleboard coated with a polymer film, it is characterized by increased complexity associated with laying silicone release paper.

Из известных технических решений наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому объекту является способ получения композиционных материалов из лигноцеллюлозного сырья (патент RU N 2075384 от 20.03.97, МКИ⁶ B 27 K 9/00), имеющего в своем составе целлюлозу, лигнин, гемицеллюлозы и содержащего в большом количестве свободные сахара, полученные из углеводной части растительного материала при его обработке паром. Композитный материал получают горячим прессованием гидролизованной древесной массы без использования синтетических связующих веществ.Of the known technical solutions, the closest in purpose and technical nature to the claimed object is a method for producing composite materials from lignocellulosic raw materials (patent RU N 2075384 from 03.20.97, MKI ⁶ B 27 K 9/00), which contains cellulose, lignin, hemicellulose and containing in large quantities free sugars obtained from the carbohydrate part of the plant material when it is steamed. Composite material is obtained by hot pressing hydrolyzed wood pulp without the use of synthetic binders.

Способ позволяет отказаться от использования синтетических связующих веществ и изготавливать плиты из различного лигноцеллюлозного сырья. Однако к недостаткам описанного способа следует отнести невысокие физико-механические показатели получаемых плит. The method allows to abandon the use of synthetic binders and to make plates from various lignocellulosic raw materials. However, the disadvantages of the described method include the low physical and mechanical properties of the resulting plates.

Целью изобретения является получение нетоксичных древесно-стружечных плит с высокими физико-механическими показателями. The aim of the invention is to obtain non-toxic chipboards with high physical and mechanical properties.

Сущность изобретения заключается в том, что предлагается способ получения древесно-стружечных плит, согласно которому изготавливаемая плита содержит на 20-80% меньше связующих веществ, что приводит к снижению ее себестоимости и токсичности, при этом готовые изделия имеют высокие прочностные характеристики. The essence of the invention lies in the fact that a method for producing wood-particle boards, according to which the manufactured board contains 20-80% less binders, which reduces its cost and toxicity, while the finished product has high strength characteristics.

Осуществление изобретения достигается тем, что часть пресс-композиции, состоящую из древесных частиц с нанесенным на них карбамидоформальдегидным связующим заменяют на обработанный паром древесный материал не содержащий карбамидоформальдегидной смолы. При формировании ковра из трех слоев, согласно изобретению, наружные слои ковра выполняют из негидролизованных древесных частиц с нанесенной на их поверхность карбамидоформальдегидной смолой, а средний слой ковра формируют из гидролизованного лигноцеллюлозного материала, обработанного паром, при температуре 170-230^oC и подсушенного до влажности 5%.The implementation of the invention is achieved in that a part of the press composition consisting of wood particles coated with urea-formaldehyde binder is replaced with a steam-treated wood material not containing urea-formaldehyde resin. When forming a carpet of three layers, according to the invention, the outer layers of the carpet are made of non-hydrolyzed wood particles with urea-formaldehyde resin deposited on their surface, and the middle layer of the carpet is formed of hydrolyzed lignocellulosic material treated with steam at a temperature of 170-230 ^o C and dried to humidity 5%.

Именно заявляемый качественный и количественный состав, формирование трехслойного ковра со средним слоем из гидролизованных древесных частиц, обеспечивают плитам высокие прочностные и гидрофобные свойства, низкую себестоимость и токсичность готовых изделий. It is the claimed qualitative and quantitative composition, the formation of a three-layer carpet with a middle layer of hydrolyzed wood particles, that the boards provide high strength and hydrophobic properties, low cost and toxicity of finished products.

Наружные слои плиты, согласно изобретению, выполнены из негидролизованной древесной щепы, на которую нанесена карбамидоформальдегадная смола (8-9%). Массовая доля каждого наружного слоя составляет от 10 до 40% всей плиты. The outer layers of the slab, according to the invention, are made of non-hydrolyzed wood chips, which are coated with urea-formaldehyde resin (8-9%). The mass fraction of each outer layer is from 10 to 40% of the entire plate.

Внутренний слой плиты состоит из древесных частиц, содержащих свободные сахара в количестве не менее 5%, и обладает высокой адгезией к древесным частицам наружного слоя. Свободные сахара (редуцирующие вещества) образуются в древесной массе в результате гидролиза легкогидролизуемой части гемицеллюлоз под действием молекул воды и высокой температуры. Массовая доля внутреннего слоя составляет от 20 до 80% всей плиты. Такое соотношение обеспечивает возможность получать плитные материалы с максимальными показателями прочностных и гидрофобных свойств. The inner layer of the plate consists of wood particles containing free sugars in an amount of at least 5%, and has high adhesion to wood particles of the outer layer. Free sugars (reducing substances) are formed in wood pulp as a result of hydrolysis of the hydrolyzable part of hemicelluloses under the influence of water molecules and high temperature. The mass fraction of the inner layer is from 20 to 80% of the entire plate. This ratio provides the ability to obtain plate materials with maximum strength and hydrophobic properties.

Предложенное изобретение реализуют следующим образом. The proposed invention is implemented as follows.

Известным способом получают древесную стружку, обрабатывают ее раствором карбамидоформальдегидной смолы (8-9% смолы от массы сухой стружки), подсушивают до требуемой влажности и формируют первый слой ковра. In a known manner, wood chips are obtained, treated with a solution of urea-formaldehyde resin (8-9% of the resin by weight of dry chips), dried to the desired moisture content and the first carpet layer is formed.

Древесную щепу (опилки, стружку) обрабатывают в баротермической камере водяным паром при температуре 170-230^oC в течение 1-15 мин с последующей декомпрессией за 0,5-1 с. Полученную древесную массу подсушивают до влажности 5%. Подсушенную гидролизованную древесную массу наносят на первый слой ковра.Wood chips (sawdust, shavings) are treated with steam in a barothermal chamber at a temperature of 170-230 ^o C for 1-15 minutes, followed by decompression for 0.5-1 s. The resulting wood pulp is dried to a moisture content of 5%. Dried hydrolyzed wood pulp is applied to the first layer of the carpet.

Далее на слой гидролизованной древесной массы наносят слой древесной стружки, обработанной раствором карбамидоформальдегидной смолы (8-9% смолы от массы сухой стружки). Этот, третий слой ковра является наружным слоем. Next, a layer of wood chips treated with a solution of urea-formaldehyde resin (8-9% of the resin by weight of dry chips) is applied to a layer of hydrolyzed wood pulp. This third layer of carpet is the outer layer.

Сформованный ковер подвергают холодной подпрессовке и подают на горячий пресс, где осуществляют горячее прессование при известной температуре и давлении. The molded carpet is cold pressed and fed to a hot press, where hot pressing is carried out at a known temperature and pressure.

Пример получения древесно-слоистой плиты согласно изобретению. An example of obtaining a wood-laminated plate according to the invention.

Древесную щепу березы в количестве 500 г обрабатывают паром при температуре 190^oC под давлением 1,25 МПа. Через 15 мин после начала обработки проводят декомпрессию реактора и полученную древесную массу выгружают и подсушивают до влажности 5%.500 g of birch wood chips are treated with steam at a temperature of 190 ^o C under a pressure of 1.25 MPa. 15 minutes after the start of processing, decompression of the reactor is carried out and the resulting wood pulp is unloaded and dried to a moisture content of 5%.

На негидролизованную древесную стружку (460 г) наносят раствор карбамидоформальдегидной смолы (расход смолы 8-9%). Полученный материал подсушивают до влажности 8-10% и делят на 2 части. Из одной части осмоленной стружки (масса 250 г. ) формируют нижний слой плиты (площадь образца 300 мм x 300 мм). На нижний слой наносят подсушенную гидролизованную паром древесную щепу (масса 500 г), которая является внутренним слоем ковра. На этот слой наносят вторую часть осмоленной стружки (масса 250 г.)
Сформированный ковер подпрессовывают с удельным давлением 2 МПа и затем проводят горячее прессование при температуре 160-170^oC, и удельном давлении 3,3 МПа продолжительностью 1 мин на 1 мм готовой плиты. После окончания прессования охлаждают плиты пресса до 100-90^oC и проводят плавный сброс давления. Полученный образец проанализирован по ГОСТ 10632-89, данные представлены в табл. 1 (пример 4).A solution of urea-formaldehyde resin is applied to non-hydrolyzed wood chips (460 g) (resin consumption 8–9%). The resulting material is dried to a moisture content of 8-10% and divided into 2 parts. From one part of the tarred chips (weight 250 g) form the bottom layer of the plate (sample area 300 mm x 300 mm). Dried steam hydrolyzed wood chips (weight 500 g), which is the inner layer of the carpet, are applied to the lower layer. The second part of the tarred shavings is applied to this layer (weight 250 g)
The formed carpet is pressed with a specific pressure of 2 MPa and then hot pressed at a temperature of 160-170 ^o C, and a specific pressure of 3.3 MPa for 1 minute per 1 mm of the finished plate. After pressing, the press plates are cooled to 100-90 ^o C and a smooth pressure relief is carried out. The resulting sample was analyzed according to GOST 10632-89, the data are presented in table. 1 (example 4).

В табл. 1 приведены примеры получения многослойных древесно-стружечных плит с использованием различных количеств лигноцеллюлозного материала, обработанного паром при повышенной температуре и содержащего свободные сахара согласно изобретению, с указанием условий обработки и прессования и физико-механических показателей полученных плитных материалов. In the table. Figure 1 shows examples of the preparation of multilayer chipboards using various amounts of lignocellulosic material, steamed at elevated temperature and containing free sugars according to the invention, indicating processing and pressing conditions and physicomechanical parameters of the obtained plate materials.

В табл. 2 приведены примеры получения пресс-композиций, содержащих 50% внутреннего слоя, состоящего из древесной массы, обработанной паром при различной температуре и физико-механические показатели полученных плитных. In the table. 2 shows examples of the preparation of press compositions containing 50% of the inner layer, consisting of wood pulp treated with steam at different temperatures and the physical and mechanical properties of the resulting slabs.

Claims

A method of producing wood-particle boards, including grinding lignocellulosic raw materials, forming a carpet of 3 layers, the outer layers of which are made of wood particles, and the middle one is made of wood particles treated with steam, hot pressing and holding in a press under pressure, characterized in that in the outer layers, urea-formaldehyde resin is additionally applied to the wood particles, and when forming the middle layer, wood particles treated with steam at 170 - 230 ^o C and containing free sugars in the amount of n e less than 5% when the content of steamed wood particles 20 - 80% by weight of the carpet.