RU2202574C2 - Press-composition for fabricating wood chipboards and a method for fabricating press-composition-based wood chipboards - Google Patents
Press-composition for fabricating wood chipboards and a method for fabricating press-composition-based wood chipboards Download PDFInfo
- Publication number
- RU2202574C2 RU2202574C2 RU99125109/04A RU99125109A RU2202574C2 RU 2202574 C2 RU2202574 C2 RU 2202574C2 RU 99125109/04 A RU99125109/04 A RU 99125109/04A RU 99125109 A RU99125109 A RU 99125109A RU 2202574 C2 RU2202574 C2 RU 2202574C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- press
- composition
- press composition
- wood
- fabricating
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к производству древесно-стружечных плит на основе частиц растительного происхождения, в частности к пресс-композиции и способу получения композиционных материалов на ее основе. The invention relates to the production of particle boards based on particles of vegetable origin, in particular to a press composition and a method for producing composite materials based on it.
Изобретение может быть использовано для изготовления изделий конструкционного, отделочного и другого назначения в мебельной и строительной промышленности. The invention can be used for the manufacture of structural, finishing and other products in the furniture and construction industry.
Композиции на основе частиц растительного происхождения, например древесины, известны давно. Для склеивания частиц древесины используют синтетические термореактивные смолы, приготовленные на основе фенолов, мочевины и формальдегида. Compositions based on particles of plant origin, such as wood, have long been known. For bonding wood particles, synthetic thermosetting resins based on phenols, urea and formaldehyde are used.
Несмотря на постоянное усовершенствование данных композиций, они имеют ряд серьезных недостатков. Они токсичны для человека, так как в процессе эксплуатации готовых изделий выделяются пары фенола и формальдегида, оказывающие раздражающее воздействие на кожу и нервную систему человека. Другим недостатком является то, что синтетические связующие дороги, так как их производят из нефтехимических продуктов. Стоимость связующих веществ составляет большую часть стоимости готовых изделий (около 60%). Despite the continuous improvement of these compositions, they have a number of serious drawbacks. They are toxic to humans, since during the operation of finished products, phenol and formaldehyde vapors are released, which irritate the human skin and nervous system. Another disadvantage is that synthetic bonding roads, as they are made from petrochemical products. The cost of binders accounts for most of the cost of finished products (about 60%).
Известен способ изготовления древесноволокнистого материала, согласно которому с целью снижения токсичности авторы предлагают использовать в качестве связующего аддукт нейтрализованного таллового пека и водорастворимых солей поливалентных металлов. Использование отхода производства - таллового пека позволяет получить и экономический эффект. [Патент РФ 2012486, кл. В 27 N 3/04, 1994]. A known method of manufacturing a wood-fiber material, according to which, in order to reduce toxicity, the authors propose using neutralized tall oil pitch and water-soluble salts of polyvalent metals as a binder adduct. The use of industrial waste - tall pitch allows you to get the economic effect. [RF patent 2012486, cl. In 27
Недостатком описанного способа являются многочисленные технологические операции, связанные с получением связующего: нейтрализация таллового пека, получение аддукта, его выделение из водного раствора, подсушивание и расплав, а также нанесение связующего распыливанием из расплава. The disadvantage of the described method is the numerous technological operations associated with obtaining a binder: neutralization of tall pitch, obtaining the adduct, its separation from an aqueous solution, drying and melt, as well as applying the binder by spraying from the melt.
Из известных технических решений наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому объекту является способ получения композитных материалов из частиц лигноцеллюлозного материала, имеющих в своем составе целлюлозу, лигнин, гемицеллюлозы, содержащих в большом количестве свободные сахара, полученные из углеводной части растительного материала при его обработке кислотным катализатором и паром, причем катализатор наносят на материал в количестве не более 5 мас.% до обработки паром. [Патент РФ 2075384, кл. В 27 K 9/00, 1997]. Of the known technical solutions, the closest in purpose and technical essence to the claimed object is a method for producing composite materials from particles of lignocellulosic material, comprising cellulose, lignin, hemicellulose containing in large quantities free sugars obtained from the carbohydrate part of plant material during its processing acid catalyst and steam, and the catalyst is applied to the material in an amount of not more than 5 wt.% before treatment with steam. [RF patent 2075384, cl. B 27 K 9/00, 1997].
Композитный материал получают горячим прессованием лигноцеллюлозного материала, обработанного паром при температуре 190-260oС, без дополнительного введения каких-либо связующих веществ.The composite material is obtained by hot pressing of lignocellulosic material treated with steam at a temperature of 190-260 o With no additional introduction of any binders.
Способ позволяет отказаться от использования синтетических связующих веществ типа фенолоформальдегидных смол, однако он не позволяет получать плиты с высокими физико-механическими показателями. The method eliminates the use of synthetic binders such as phenol-formaldehyde resins, however, it does not allow to obtain plates with high physical and mechanical properties.
Целью изобретения является повышение физико-механических показателей плитных материалов и снижение энергозатрат за счет снижения температуры прессования. The aim of the invention is to increase the physico-mechanical properties of plate materials and reduce energy consumption by reducing the temperature of pressing.
Сущность изобретения заключается в том, что в пресс-композицию на основе частиц лигноцеллюлозного материала, содержащую свободные сахара, вводится модифицирующая добавка (соль железа, меди или цинка), позволяющая существенно увеличить прочностные свойства плитного материала. The essence of the invention lies in the fact that in the press composition based on particles of lignocellulosic material containing free sugars, a modifying additive (salt of iron, copper or zinc) is introduced, which allows to significantly increase the strength properties of the plate material.
Химический и функциональный анализ древесной массы после обработки паром под давлением свидетельствует о том, что в ней содержится большое количество веществ (редуцирующие вещества, полифенолы, алифатические кислоты), имеющих высокореакционные функциональные группы. Редуцирующие вещества (сахара), образующиеся в большом количестве (до 15-20%) в древесном волокне, имеют карбонильные группы, склонные к реакциям нуклеофильного присоединения. Нативный лигнин, являясь полифункциональным полимером, содержит фенольные и спиртовые гидроксилы, карбонильные (альдегидные и кетонные) группы, двойные связи, что обеспечивает ему высокую реакционную активность в различных реакциях. Chemical and functional analysis of wood pulp after steam treatment under pressure indicates that it contains a large number of substances (reducing substances, polyphenols, aliphatic acids) that have highly reactive functional groups. Reducing substances (sugars) formed in large quantities (up to 15-20%) in wood fiber have carbonyl groups that are prone to nucleophilic addition reactions. Native lignin, being a multifunctional polymer, contains phenolic and alcohol hydroxyls, carbonyl (aldehyde and ketone) groups, double bonds, which provides it with high reactivity in various reactions.
При нагревании гидролизованной древесной массы происходят реакции поликонденсации, в том числе и по карбонильным группам образованных сахаров. Используемые соли могут катализировать как процесс образования гидроксиметилфурфурола, одного из основных продуктов дегидратации сахаров, так и реакцию между фенольным участком лигноцеллюлозного материала и карбонильной группой сахара или гидроксиметилфурфурола. When the hydrolyzed wood pulp is heated, polycondensation reactions occur, including the carbonyl groups of the formed sugars. The salts used can catalyze both the formation of hydroxymethyl furfural, one of the main products of sugar dehydration, and the reaction between the phenolic portion of the lignocellulosic material and the carbonyl group of sugar or hydroxymethyl furfural.
Осуществление изобретения достигается тем, что предлагается в пресс-композицию из лигноцеллюлозного материала, содержащую свободные сахара, вводить соль железа, меди или цинка в количестве 0,25-1,0 мас.ч. на 100 мас.ч. обработанной паром и подсушенной древесной массы или растительной массы сельскохозяйственных отходов (соломы, костры льна). The implementation of the invention is achieved by what is proposed in the press composition of lignocellulosic material containing free sugars, to introduce a salt of iron, copper or zinc in an amount of 0.25-1.0 wt.h. per 100 parts by weight steamed and dried wood pulp or plant mass of agricultural waste (straw, flax bonfires).
Осуществление изобретения достигается тем, что в способе получения плитных материалов, согласно изобретению, соль металла наносят на лигноцеллюлозный материал после его обработки паром, после чего проводят его подсушивание, формование ковра, холодную подпрессовку и горячее прессование при температуре 100-120oС.The implementation of the invention is achieved by the fact that in the method for producing plate materials according to the invention, the metal salt is applied to the lignocellulosic material after it has been steamed, after which it is dried, carpet is molded, cold pressed and hot pressed at a temperature of 100-120 o C.
Заявляемый состав пресс-композиции и обработка лигноцеллюлозного материала паром под давлением обеспечивают, согласно способу, достаточное разволокнение лигноцеллюлозного материала при минимальной термодеструкции биополимеров растительного сырья, что позволяет изготавливать плитные материалы с хорошими прочностными и гидрофобными свойствами при удельном давлении не выше 3-5 МПа и температуре прессования 100-120oС.The inventive composition of the press composition and the processing of lignocellulosic material by steam under pressure provide, according to the method, sufficient lignocellulosic material decomposition with minimal thermal degradation of biopolymers of plant materials, which makes it possible to produce plate materials with good strength and hydrophobic properties at a specific pressure of no higher than 3-5 MPa and temperature pressing 100-120 o C.
Использование гидролизующего агента позволяет проводить процесс обработки древесного материала в течение короткого промежутка времени (1-15 мин). The use of a hydrolyzing agent allows the processing of wood material for a short period of time (1-15 minutes).
Пресс-композиция, согласно изобретению, является продуктом частичного гидролиза полисахаридной части растительного материала, содержит свободные сахара и легко перерабатывается в готовые изделия без введения связующих веществ. The press composition according to the invention is a product of partial hydrolysis of the polysaccharide part of the plant material, contains free sugars and is easily processed into finished products without the introduction of binders.
Использование каталитических количеств модифицирующего агента позволяет существенно повысить прочностные свойства плит и осуществлять процесс прессования древесной массы при температуре 100-120oС, что приводит к сокращению энергетических затрат и снижению себестоимости плит.The use of catalytic amounts of a modifying agent can significantly increase the strength properties of the boards and carry out the process of pressing wood pulp at a temperature of 100-120 o C, which leads to a reduction in energy costs and lower cost of the boards.
Верхний и нижний пределы содержания модифицирующего агента в пресс-композиции определены экспериментальным путем и обоснованы примерами, приведенными в табл.1 и 2. The upper and lower limits of the content of the modifying agent in the press composition are determined experimentally and are justified by the examples given in tables 1 and 2.
Пример получения предлагаемой пресс-композиции. An example of obtaining the proposed press composition.
В кристаллизатор помещается 100 г воздушно-сухой технологической щепы березы (размером 1-5 см). На щепу наносится предварительно растворенная в воде (90-100 мл) концентрированная серная кислота в количестве 0,5 г. Древесная щепа с нанесенным гидролизующим агентом выдерживается при 20oС два часа для равномерной пропитки всей древесины.100 g of air-dried technological chips of birch (1-5 cm in size) are placed in the mold. Concentrated sulfuric acid in an amount of 0.5 g, previously dissolved in water (90-100 ml), is applied to the wood chips. Wood chips with a hydrolyzing agent applied are kept at 20 ° C for two hours to uniformly impregnate all the wood.
Обработка образца паром проводится в нагретом до 180oС реакторе, конструкция которого позволяет поддерживать постоянные давление (1,25 МПа) и температуру. Через 10 мин после начала обработки проводится декомпрессия реактора за время менее 1,0 с, в результате которой обработанный лигноцеллюлозный материал вместе с паром перемещается в приемный циклон.Steam treatment of the sample is carried out in a reactor heated to 180 ° C, the design of which allows maintaining constant pressure (1.25 MPa) and temperature. 10 minutes after the start of treatment, decompression of the reactor is performed in less than 1.0 s, as a result of which the treated lignocellulosic material together with the steam is transferred to the receiving cyclone.
На влажную волокнистую массу наносится водный раствор модифицирующей добавки (0,25 г сульфата железа(2) из расчета на 100 г воздушно-сухой древесной массы), после чего масса подсушивается до влажности 5%. An aqueous solution of a modifying additive (0.25 g of iron sulfate (2) per 100 g of air-dry wood pulp) is applied to the wet pulp, after which the mass is dried to a moisture content of 5%.
После формования ковра проводится холодная подпрессовка при 1-2 МПа, а затем осуществляется горячее прессование при 100oС при удельном давлении 4 МПа в течение 1 мин на 1 мм готовой плиты. После этого плита охлаждается до 50-60oС без снятия давления.After the carpet is molded, cold pressing is carried out at 1-2 MPa, and then hot pressing is carried out at 100 o With a specific pressure of 4 MPa for 1 min per 1 mm of the finished plate. After that, the plate is cooled to 50-60 o C without relieving pressure.
Композиционный материал, отпрессованный из пресс-композиции, полученной по данному примеру, имеет следующие характеристики:
Плотность, кг/м3 - 1330
Предел прочности при изгибе, МПа - 44,9
Водопоглощение за 24 часа, % - 10,7
Набухание за 24 часа, % - 16,9
В табл. 1 приведены примеры получения пресс-композиции с использованием различных количеств сульфата железа, согласно изобретению, с указанием условий обработки и прессования и свойств получаемых плитных материалов.Composite material pressed from the press composition obtained according to this example has the following characteristics:
Density, kg / m 3 - 1330
Bending strength, MPa - 44.9
Water absorption in 24 hours,% - 10.7
Swelling in 24 hours,% - 16.9
In the table. 1 shows examples of obtaining a press composition using various amounts of iron sulfate according to the invention, indicating the processing and pressing conditions and the properties of the resulting plate materials.
В табл. 2 приведены примеры получения пресс-композиции с использованием различных количеств хлорида цинка, согласно изобретению, с указанием условий обработки, прессования и свойств получаемых плитных материалов. In the table. 2 shows examples of the preparation of a press composition using various amounts of zinc chloride according to the invention, indicating the processing conditions, pressing and properties of the resulting plate materials.
В табл. 3 и 4 приведены примеры получения композиционных материалов из растительных отходов сельскохозяйственного производства (солома гречихи, костра льна) с использованием различных количеств модифицирующих веществ, согласно изобретению, с указанием условий обработки, прессования и свойств получаемых плитных материалов. In the table. Figures 3 and 4 show examples of the preparation of composite materials from vegetable waste from agricultural production (buckwheat straw, flax bonfire) using various amounts of modifying substances, according to the invention, indicating processing conditions, pressing and properties of the resulting plate materials.
В табл. 5 приведены примеры получения композиционных материалов из древесной массы при различной температуре прессования. In the table. Figure 5 shows examples of the preparation of composite materials from wood pulp at various pressing temperatures.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99125109/04A RU2202574C2 (en) | 1999-11-29 | 1999-11-29 | Press-composition for fabricating wood chipboards and a method for fabricating press-composition-based wood chipboards |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99125109/04A RU2202574C2 (en) | 1999-11-29 | 1999-11-29 | Press-composition for fabricating wood chipboards and a method for fabricating press-composition-based wood chipboards |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99125109A RU99125109A (en) | 2001-07-27 |
| RU2202574C2 true RU2202574C2 (en) | 2003-04-20 |
Family
ID=20227503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99125109/04A RU2202574C2 (en) | 1999-11-29 | 1999-11-29 | Press-composition for fabricating wood chipboards and a method for fabricating press-composition-based wood chipboards |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2202574C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2726552C2 (en) * | 2017-02-27 | 2020-07-14 | Авалон Индастриз Аг | Method of producing wood composite materials, as well as wood composite materials obtained using said method |
-
1999
- 1999-11-29 RU RU99125109/04A patent/RU2202574C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2726552C2 (en) * | 2017-02-27 | 2020-07-14 | Авалон Индастриз Аг | Method of producing wood composite materials, as well as wood composite materials obtained using said method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5017319A (en) | Method of making composite products from lignocellulosic materials | |
| RU2075384C1 (en) | Method of manufacturing composite materials from lignocellulose raw material | |
| EP0492016B1 (en) | Thermosetting resin material and composite products from lignocellulose | |
| AU622250B2 (en) | Cellulosic fibrous aggregate and a process for its preparation | |
| US5728269A (en) | Board produced from malvaceous bast plant and process for producing the same | |
| CN108501164B (en) | Method for manufacturing a wood composite material and wood composite material obtainable by the method | |
| EP0565109B1 (en) | Process for glueing wood fragments | |
| EP0961813B1 (en) | Adhesive composition and its use | |
| CA2136537A1 (en) | Manufacture of board | |
| PH12018000058A1 (en) | Method for producing thermosetting phenolic resins obtainable by the method | |
| EP0934362B1 (en) | Treatment of lignocellulosic material | |
| US4265846A (en) | Method of binding lignocellulosic materials | |
| WO1998048990A1 (en) | Boards produced with the use of grass plant lignin and process for producing the same | |
| RU2381244C2 (en) | Moulding material, method of obtaining thereof and method of obtaining plate materials on its basis | |
| RU2202574C2 (en) | Press-composition for fabricating wood chipboards and a method for fabricating press-composition-based wood chipboards | |
| WO1998037147A2 (en) | Adhesive composition and its use | |
| RU2152966C1 (en) | Molded material, method of its production and method of producing composite material based on molded material | |
| RU2166521C2 (en) | Method of manufacturing wood particle boards | |
| CA1211913A (en) | Process for manufacturing composite products from lignocellulosic materials | |
| JPH06126715A (en) | Thermosetting resin material and composite product/ produced from lignocellulose | |
| JPH04166301A (en) | Modified wooden fiber-plate and its manufacture | |
| EP0852174A1 (en) | Process for preparing cellulosic fibrous aggregates | |
| RU2656067C2 (en) | Method of producing plate materials based on cavitable vegetable raw material and synthetic connections | |
| RU2637550C2 (en) | Method for production of composite materials | |
| WO1998037148A2 (en) | Adhesive composition |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20031130 |