RU2206585C1

RU2206585C1 - Composition for manufacturing wood chipboards

Info

Publication number: RU2206585C1
Application number: RU2002101247/04A
Authority: RU
Inventors: К.Ф. Красильникова; Б.И. Но; Ю.Л. Зотов; В.Ф. Каблов
Original assignee: Волгоградский государственный технический университет
Priority date: 2002-01-08
Filing date: 2002-01-08
Publication date: 2003-06-20

Abstract

FIELD: composites. SUBSTANCE: invention relates to high-filled composites using thermoplastic binders from ground wood waste, which can be used in manufacture of materials used in construction, in furniture industry, etc. Composition contains wood sawdust, powdered primary low-pressure polyethylene, solution of air-oxidized sunflower oil waste treated in electropulse discharge chamber, containing sodium alkanesulfonate, waste, and water, all taken in specified proportions. EFFECT: reduced water uptake. 1 tbl, 6 ex

Description

Изобретение относится к области высоконаполненных композиционных материалов с использованием термопластичного связующего из измельченных древесных отходов, которые могут быть использованы при производстве материалов, применяющихся для нужд строительства, в мебельной промышленности и т.п. The invention relates to the field of highly filled composite materials using a thermoplastic binder from crushed wood waste, which can be used in the production of materials used for construction needs, in the furniture industry, etc.

Известна композиция для древесно-стружечных плит, содержащая карбамидоформальдегидную смолу от 12 до 13 мас.%, алюмохромфосфатное связующее (50% концентрации) от 8 до 9,6 мас.%, этилсиликат 12-22 мас.% и измельченную древесину (А.с. 1595860, МКИ C 08 L 97/02, С 08 К 5/54, 1990 г.). A known composition for chipboards, containing urea-formaldehyde resin from 12 to 13 wt.%, Alumochromophosphate binder (50% concentration) from 8 to 9.6 wt.%, Ethyl silicate 12-22 wt.% And chopped wood (A.s 1595860, MKI C 08 L 97/02, C 08 K 5/54, 1990).

Эта композиция обладает токсичностью и достаточно высоким водопоглощением. This composition has toxicity and a fairly high water absorption.

Известна пресс-композиция для древесно-стружечных плит, содержащая карбамидоформальдегидную смолу от 8 до 11%, высокомодульный криолит, хлористый аммоний и до 90% древесной стружки (А.с. 1578160, МКИ C 08 L 97/02, 1990 г. ). К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата, относится то, что токсичность такой композиции довольно высока, предел прочности при изгибе составляет 22-22,9 МПа, водопоглощение достаточно высокое - разбухание составляет от 20 до 16%. A known press composition for chipboards containing urea-formaldehyde resin from 8 to 11%, high modulus cryolite, ammonium chloride and up to 90% of wood chips (A.S. 1578160, MKI C 08 L 97/02, 1990). The reasons that impede the achievement of the required technical result include the fact that the toxicity of such a composition is quite high, the tensile strength in bending is 22-22.9 MPa, and water absorption is quite high - the swelling is from 20 to 16%.

Известна древесная пресс-композиция, содержащая измельченную древесину 70-77 мас.%, натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы 3,0-5,0 мас.% и технические лигносульфонаты 7-8 мас.%, вода - остальное (А.с. 1622372, МКИ C 08 L 97/02, 1991 г.). A wood press composition is known containing crushed wood 70-77 wt.%, Sodium salt of carboxymethyl cellulose 3.0-5.0 wt.% And technical lignosulfonates 7-8 wt.%, Water - the rest (A.S. 1622372, MKI C 08 L 97/02, 1991).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата, относится то, что водопоглощение снижено от 6,0 до 4,2%. Кроме того, Na - соль карбоксиметилцеллюлозы достаточно дорогой реагент. The reasons that impede the achievement of the required technical result include the fact that water absorption is reduced from 6.0 to 4.2%. In addition, Na - salt of carboxymethyl cellulose is a rather expensive reagent.

Также известна пресс-масса для изготовления древесно-стружечных плит, содержащая измельченную древесину 34-40%, окись магния 0,7-8%, хлорид или сульфат магния 3-8% и серпентинит 24-32 мас.% (А.с. 1371964, МКИ C 08 L 97/02, 1988 г.). Also known is a press material for the manufacture of chipboards, containing crushed wood 34-40%, magnesium oxide 0.7-8%, chloride or magnesium sulfate 3-8% and serpentinite 24-32 wt.% (A.S. 1371964, MKI C 08 L 97/02, 1988).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата, относится то, что водопоглощение снижено только от 26 до 19%, а предел прочности при изгибе составляет от 11,0 до 17,0 МПа. Причем требуются оксид магния, а также хлорид или сульфат магния в количестве до 8 мас.% каждого реагента и минеральное вяжущее серпентинит. The reasons that impede the achievement of the required technical result include the fact that the water absorption is reduced only from 26 to 19%, and the tensile strength in bending is from 11.0 to 17.0 MPa. Moreover, magnesium oxide, as well as magnesium chloride or sulfate in an amount of up to 8 wt.% Each reagent and mineral binder serpentinite are required.

Наиболее близким к заявляемой композиции является композиция, содержащая древесные опилки, а в качестве связующего порошкообразный первичный полиэтилен (сверхвысокомолекулярный полиэтилен либо полиэтилен низкого давления) (Патент РФ 2016022, МКИ C 08 L 97/02//B 27 N 3/04, 1994 г.). Closest to the claimed composition is a composition containing sawdust, and as a binder, powdered primary polyethylene (ultra high molecular weight polyethylene or low pressure polyethylene) (RF Patent 2016022, MKI C 08 L 97/02 // B 27 N 3/04, 1994 .).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата, относится то, что данная композиция имеет большое водопоглощение, при использовании в качестве связующего полиэтилена низкого давления водопоглощение составляет 35,0-40,0%. The reasons that impede the achievement of the required technical result include the fact that this composition has a large water absorption, when used as a binder of low pressure polyethylene, water absorption is 35.0-40.0%.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка экологически чистой композиции с улучшенной водостойкостью и хорошими физико-механическими характеристиками. The task of the invention is to develop an environmentally friendly composition with improved water resistance and good physical and mechanical characteristics.

Техническим результатом, полученным при использовании данного изобретения, является снижение водопоглощения. The technical result obtained using the present invention is to reduce water absorption.

Поставленный технический результат достигается в композиции для изготовления древесно-стружечных плит, содержащей древесные опилки, порошкообразный первичный полиэтилен низкого давления и дополнительно раствор окисленных воздухом обработанных в камере электроимпульсного разряда отходов подсолнечного масла, представляющий собой смесь 0,2-0,5 мас.% алкилсульфоната натрия, 5-6 мас.% вышеуказанных отходов и воды - остальное до 100 мас.%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Порошкообразный первичный полиэтилен низкого давления - 10-30
Раствор окисленных воздухом отходов подсолнечного масла - 2-7
Древесные опилки - Остальное
причем раствор окисленных воздухом отходов подсолнечного масла содержит, мас.%:
Алкилсульфонат натрия - 0,2-0,5
Указанные отходы - 5-6
Вода - Остальное
Достигаемый технический результат можно объяснить следующим образом. Раствор окисленных воздухом отходов подсолнечного масла проникает внутрь микропористой структуры древесного наполнителя. Затем в процессе переработки композиции часть окисленных воздухом отходов подсолнечного масла попадает в полимерную матрицу и повышает ее гидрофобные свойства. Также происходит активизация функциональных групп компонентов, входящих в состав древесных опилок. В полиэтилене имеются реакционноспособные группы, которые образуются на разных стадиях переработки в результате окислительных процессов.The technical result achieved is achieved in a composition for the manufacture of particle boards, containing sawdust, powdered primary low-pressure polyethylene and, in addition, a solution of sunflower oil waste processed in an electric pulse discharge chamber, which is a mixture of 0.2-0.5 wt.% Alkyl sulfonate sodium, 5-6 wt.% of the above waste and water - the rest is up to 100 wt.%, in the following ratio of components, wt.%:
Powdered primary low-pressure polyethylene - 10-30
A solution of air-oxidized waste sunflower oil - 2-7
Sawdust - Else
moreover, the solution of air-oxidized waste sunflower oil contains, wt.%:
Sodium Alkyl Sulfonate - 0.2-0.5
Indicated waste - 5-6
Water - Else
The achieved technical result can be explained as follows. A solution of air-oxidized waste sunflower oil penetrates the microporous structure of the wood filler. Then, in the process of processing the composition, part of the air-oxidized waste of sunflower oil enters the polymer matrix and increases its hydrophobic properties. Also, there is an activation of the functional groups of components that make up sawdust. In polyethylene there are reactive groups that are formed at different stages of processing as a result of oxidative processes.

В результате между макромолекулами полиэтилена и окисленных отходов подсолнечного масла и компонетами древесных опилок образуются дополнительные химические связи. Это позволяет получать древесно-стружечные плиты с достаточно высоким уровнем физико-механических свойств и значительно снизить водопоглощение. As a result, additional chemical bonds are formed between the macromolecules of polyethylene and the oxidized waste of sunflower oil and the components of wood sawdust. This allows you to get chipboards with a fairly high level of physical and mechanical properties and significantly reduce water absorption.

Окисленные воздухом отходы подсолнечного масла получают предварительной обработкой их воздухом, прошедшим камеру электроимпульсного разряда. Обработка отходов подсолнечного масла выполняется по способу, описанному в патенте РФ (Патент РФ 2126024, МКИ 6 C 08 L 9/02, C 08 J 11/02, С 08 К 11/0, 1999 г.). Sunflower oil wastes oxidized by air are obtained by pretreating them with air that has passed through an electric pulse discharge chamber. Waste treatment of sunflower oil is carried out according to the method described in the patent of the Russian Federation (RF Patent 2126024, MKI 6 C 08 L 9/02, C 08 J 11/02, C 08 K 11/0, 1999).

Окисленные отходы подсолнечного масла имеют эпоксидное число 2% и кислотное число 16 мг NaOH/г. The oxidized waste of sunflower oil has an epoxy value of 2% and an acid value of 16 mg NaOH / g.

Для более равномерного распределения между древесными опилками молекул окисленных воздухом отходов подсолнечного масла вначале приготавливают водный раствор, состоящий из 0,2-0,5 мас.% алкилсульфоната натрия и 5-6 мас.% окисленных воздухом отходов подсолнечного масла, остальное вода. Большее количество алкилсульфоната натрия чем 0,5 мас.% не увеличивает распределения молекул окисленных воздухом отходов подсолнечного масла между древесными опилками и может только повысить пенообразование. Менее 5% и более 6 мас.% отходов подсолнечного масла также не улучшают композицию, так как прочность образцов уменьшается из-за перенасыщения композиции. Введение окисленных отходов подсолнечного масла менее 2% дает несколько повышенное водопоглощение, а более 7% приводит к некоторому снижению прочностных характеристик. Изобретение иллюстрируется следующим образом. To more evenly distribute molecules of air-oxidized sunflower oil waste between wood sawdust, first prepare an aqueous solution consisting of 0.2-0.5 wt.% Sodium alkyl sulfonate and 5-6 wt.% Air-oxidized waste sunflower oil, the rest is water. A greater amount of sodium alkyl sulfonate than 0.5 wt.% Does not increase the distribution of molecules of air-oxidized waste sunflower oil between sawdust and can only increase foaming. Less than 5% and more than 6 wt.% Waste of sunflower oil also does not improve the composition, since the strength of the samples decreases due to the supersaturation of the composition. The introduction of oxidized waste of sunflower oil less than 2% gives a slightly increased water absorption, and more than 7% leads to some decrease in strength characteristics. The invention is illustrated as follows.

Раствором окисленных отходов подсолнечного масла обрабатывают древесные опилки, отходы распила древесины. Массу высушивают при температуре 80-100^oС. Композицию готовят путем смешения всех компонентов в соотношениях, приведенных в таблице в смесителе для порошкообразных ингредиентов. Из композиции по известной технологии (Вигдорович А.И., Сагалаев А.В., Поздняков В.А. Древесные композиционные материалы в машиностроении. М.: Машиностроение, 1991, с. 240), получают древесно-полимерные плиты размером, обеспечивающим вырезку образцов согласно требованиям ГОСТа 10633-78 и ГОСТов на соответствующие испытания.A solution of oxidized waste of sunflower oil is treated with sawdust, waste sawn wood. The mass is dried at a temperature of 80-100 ^o C. the Composition is prepared by mixing all the components in the ratios shown in the table in the mixer for powdered ingredients. From the composition according to the well-known technology (Vigdorovich A.I., Sagalaev A.V., Pozdnyakov V.A. Wood composite materials in mechanical engineering. M .: Mashinostroyenie, 1991, p. 240), we obtain wood-polymer plates with a size that allows cutting samples according to the requirements of GOST 10633-78 and GOST for relevant tests.

Водопоглощение определяют согласно ГОСТ 10634-88, предел прочности при статическом изгибе - согласно ГОСТ 10635-88. Water absorption is determined according to GOST 10634-88, tensile strength with static bending - according to GOST 10635-88.

Пример 1. Раствором окисленных отходов подсолнечного масла обрабатывают опилки, отходы распила древесины. Для более равномерного распределения окисленных отходов подсолнечного масла в объеме древесного наполнителя предварительно смешивают 0,2 мас. % алкилсульфоната натрия с 5 мас.% окисленных отходов масла и водой 94,8 мас.% в лопастном лабораторном смесителе, а затем туда же помещают древесные опилки и проводят смешение. Так на 80 г водного раствора берут 0,16 г алкилсульфоната натрия, 4 г окисленных воздухом отходов подсолнечного масла и 75,84 г дистиллированной воды и смешивают, затем в полученный раствор добавляют 68 г древесных опилок перемешивают и полученную массу высушивают при температуре 80-100^oС и загружают в смеситель для порошкообразных ингредиентов. Затем вводят 30 г порошкообразного первичного полиэтилена марки ПЭНД 20908-040 и проводят окончательное смешение. Из полученной композиции прессованием получали плитку толщиной 5 мм. Оптимальной температурой получения данной древесно-стружечной плиты является температура, близкая к температуре деструкции древесины. В данном случае прессование проводим при температуре 165^oС, давлении 20 МПа и времени 3 минуты на 1 мм толщины композита.Example 1. A solution of oxidized waste sunflower oil is treated with sawdust, waste sawn wood. For a more uniform distribution of oxidized waste sunflower oil in the volume of wood filler pre-mixed 0.2 wt. % sodium alkyl sulfonate with 5 wt.% oxidized oil wastes and water 94.8 wt.% in a laboratory vane mixer, and then sawdust is placed there and mixed. So, 0.16 g of sodium alkyl sulfonate, 4 g of air-oxidized waste of sunflower oil and 75.84 g of distilled water are taken per 80 g of an aqueous solution and mixed, then 68 g of sawdust is added to the resulting solution, and the resulting mass is dried at a temperature of 80-100 ^o C and loaded into the mixer for powdered ingredients. Then, 30 g of powdered primary polyethylene of the HDPE brand 20908-040 are introduced and final mixing is carried out. From the obtained composition, a tile 5 mm thick was obtained by compression. The optimum temperature for obtaining this particle board is a temperature close to the temperature of the destruction of wood. In this case, the pressing is carried out at a temperature of 165 ^o C, a pressure of 20 MPa and a time of 3 minutes per 1 mm of the thickness of the composite.

Состав и свойства композиции приведены в таблице (состав 1). Композиции по примерам 2-6 получают аналогично примеру 1. Состав и свойства композиции приведены в таблице (состав 2-6). The composition and properties of the composition are shown in the table (composition 1). The compositions of examples 2-6 receive analogously to example 1. The composition and properties of the composition are shown in the table (composition 2-6).

Древесно-полимерные композиты представляют собой твердые материалы от соломенно-золотистого до светло-коричневого цвета с гладкой поверхностью. Не фрагментируются при ударе, хорошо обрабатываются на оборудовании деревообрабатывающей промышленности. Wood-polymer composites are solid materials from straw-golden to light brown in color with a smooth surface. They are not fragmented upon impact, they are well processed on the equipment of the woodworking industry.

Из приведенных в таблице данных следует, что использование окисленных отходов подсолнечного масла в композициях для изготовления древесно-полимерных материалов, позволяет значительно снизить их водопоглощение до 0,8%. Предел прочности при статическом изгибе составляет 36,8-38,5 МПа, что удовлетворяет требованиям ГОСТа 10632-89 для древесно-стружечных плит. From the data given in the table it follows that the use of oxidized waste of sunflower oil in compositions for the manufacture of wood-polymer materials can significantly reduce their water absorption to 0.8%. The tensile strength under static bending is 36.8-38.5 MPa, which meets the requirements of GOST 10632-89 for chipboards.

Claims

Composition for the manufacture of chipboards, containing sawdust, powdered primary low-pressure polyethylene, characterized in that it further comprises a solution of oxidized air treated in an electric pulse discharge chamber of sunflower oil waste, which is a mixture of 0.2-0.5 wt. % sodium alkyl sulfonate, 5-6 wt. % of the above waste and water - the rest is up to 100 wt.% in the following ratio of components, wt.%:
Powdered primary low-pressure polyethylene - 10-30
A solution of air-oxidized waste sunflower oil - 2-7
Sawdust - Rest