RU2381244C2 - Moulding material, method of obtaining thereof and method of obtaining plate materials on its basis - Google Patents
Moulding material, method of obtaining thereof and method of obtaining plate materials on its basis Download PDFInfo
- Publication number
- RU2381244C2 RU2381244C2 RU2008100649/02A RU2008100649A RU2381244C2 RU 2381244 C2 RU2381244 C2 RU 2381244C2 RU 2008100649/02 A RU2008100649/02 A RU 2008100649/02A RU 2008100649 A RU2008100649 A RU 2008100649A RU 2381244 C2 RU2381244 C2 RU 2381244C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plant materials
- press mass
- materials
- plate materials
- obtaining
- Prior art date
Links
Landscapes
- Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к производству плитных материалов типа древесностружечных из растительного сырья без использования синтетических связующих.The invention relates to the production of plate materials such as wood chips from plant materials without the use of synthetic binders.
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.
Плитные материалы типа ДСП из растительного сырья традиционно изготавливают с использованием синтетических термореактивных смол - фенолоформальдегидных, карбамидоформальдегидных и др., имеющих ряд недостатков. Процесс их изготовления является токсичным. При эксплуатации выделяется формальдегид и оказывает раздражающее действие на кожу и нервную систему человека. Другим недостатком является то, что синтетические связующие являются продуктом нефтехимических производств и довольно дороги.Plate materials such as particleboard from plant materials are traditionally made using synthetic thermosetting resins - phenol-formaldehyde, urea-formaldehyde, etc., which have a number of disadvantages. The manufacturing process is toxic. During operation, formaldehyde is released and has an irritating effect on the skin and nervous system of a person. Another disadvantage is that synthetic binders are a product of petrochemical industries and are quite expensive.
Известны различные способы получения плитных материалов из измельченной древесины без применения связующих веществ: одностадийный способ получения пьезотермопластиков; двухстадийный способ получения пластиков из гидролизованных опилок; технология получения лигноуглеводных древесных пластиков [Щербаков А. С. Технология композиционных древесных материалов / А.С.Щербаков, И.А.Гамова, Л.В.Мельникова. - М.: Экология, 1992. - 192 с.]; технология парового взрыва; технология получения биопластиков [Болобова А.В. Теоретические основы биотехнологии древесных композитов: В 2-х кн.. Кн.II: Ферменты, модели, процессы / Болобова А.В., Аскадский А.А., Кондращенко В.И., Рабинович М.Л.; [Отв. ред. А.М.Безбородов]. - М.: Наука, 2002. - 343 с.]. Каждый из приведенных способов имеет свои достоинства и недостатки. Положительной стороной в основном выступает увеличение реакционной способности древесного комплекса. В зависимости от технологических условий в древесине протекают деструктивные процессы, различающиеся степенью деградации основных компонентов. Основными недостатками этих способов является использование высоких давлений (до 20-30 МПа) и температуры (170-225°С), т.е. высокая материало- и энергоемкость, а в некоторых случаях и необходимость нейтрализации и регенерации продукта, что ухудшает экологическую ситуацию.There are various methods of producing plate materials from crushed wood without the use of binders: a single-stage method for producing piezothermoplastics; a two-stage method for producing plastics from hydrolyzed sawdust; technology for producing ligno-carbohydrate wood plastics [A. Scherbakov. Technology of composite wood materials / A. S. Scherbakov, I. A. Gamova, L. V. Melnikova. - M .: Ecology, 1992. - 192 p.]; steam explosion technology; technology for bioplastics [Bolobova A.V. Theoretical Foundations of Biotechnology of Wood Composites: In 2 books: Book II: Enzymes, Models, Processes / Bolobova A.V., Askadsky A.A., Kondrashchenko V.I., Rabinovich M.L .; [Repl. ed. A.M. Bezborodov]. - M .: Nauka, 2002. - 343 p.]. Each of the above methods has its advantages and disadvantages. The positive side is mainly an increase in the reactivity of the wood complex. Depending on the technological conditions, destructive processes occur in the wood, which differ in the degree of degradation of the main components. The main disadvantages of these methods is the use of high pressures (up to 20-30 MPa) and temperature (170-225 ° C), i.e. high material and energy intensity, and in some cases the need to neutralize and regenerate the product, which worsens the environmental situation.
Известен способ получения композитных материалов из лигноцеллюлозного сырья [Патент РФ №20075384], заключающийся в обработке лигноцеллюлозного измельченного сырья, не содержащего свободных сахаров, паром под давлением при 190-260°С для высвобождения гемицеллюлоз в течение 15 с-10 мин. Далее композитный материал получают горячим прессованием при 210°С.A known method of producing composite materials from lignocellulosic raw materials [RF Patent No. 200575384], which consists in processing lignocellulosic crushed raw materials that do not contain free sugars, steam under pressure at 190-260 ° C to release hemicelluloses for 15 s-10 min Further, the composite material is obtained by hot pressing at 210 ° C.
Наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому изобретению является способ получения композиционных материалов из лигноцеллюлозного материала, полученного при гидротермической обработке [Патент РФ №2152966] (прототип). Сущность данного способа заключается в следующем: на древесные отходы наносят раствор 0,1-15,0 мас.ч. гидролизующего агента - перекиси водорода - и обрабатывают их перегретым паром при 170-180°С. Пропаренные древесные отходы при декомпрессии превращаются в разволокненную древесную массу, которая для последующей переработки подсушивается до влажности не более 5%. Древесноволокнистую массу без добавки связующих веществ формуют и проводят холодную подпрессовку. Горячее прессование осуществляют при 120-160°С при давлении 4,0 МПа в течение 1 мин на 1 мм готового изделия.The closest in purpose and technical essence to the claimed invention is a method for producing composite materials from lignocellulosic material obtained by hydrothermal treatment [RF Patent No. 2152966] (prototype). The essence of this method is as follows: a solution of 0.1-15.0 parts by weight is applied to wood waste. hydrolyzing agent - hydrogen peroxide - and process them with superheated steam at 170-180 ° C. Steamed wood waste during decompression turns into pulp wood pulp, which is dried to a moisture content of not more than 5% for subsequent processing. A pulp without the addition of binders is molded and cold pressed. Hot pressing is carried out at 120-160 ° C at a pressure of 4.0 MPa for 1 min per 1 mm of the finished product.
Недостатком описанного способа является то, что свойства изделий, получаемых данным способом, сильно зависят от природы применяемого сырья и режимов их предобработки. В результате получаются плитки темного цвета за счет частичного осмоления. При их получении используется сильно энергозатратный метод подготовки сырья перегретым паром и декомпрессии, а также сложное аппаратурное оформление.The disadvantage of the described method is that the properties of the products obtained by this method strongly depend on the nature of the raw materials used and the modes of their pretreatment. The result is dark colored tiles due to partial resinification. Upon receipt, the highly energy-intensive method of preparing raw materials with superheated steam and decompression, as well as complex hardware design, is used.
В предлагаемом нами изобретении указанные недостатки устраняются вследствие применяемой технологии кавитационной обработки.In our invention, these drawbacks are eliminated due to the applied cavitation processing technology.
Сущность предлагаемого нами изобретения заключается в том, что пресс-массу в виде растительного сырья (древесные опилки, солома злаковых и др.), содержащую свободные сахара, получают кавитационной обработкой. При прессовании полученной пресс-массы получается композиционный материал с физико-механическими показателями, удовлетворяющими требованиям евростандартов.The essence of our invention lies in the fact that the press mass in the form of plant materials (sawdust, cereal straw, etc.) containing free sugars is obtained by cavitation treatment. When pressing the resulting press mass, a composite material is obtained with physical and mechanical properties that meet the requirements of European standards.
В результате кавитационного воздействия из древесины сосны без добавления и с добавлением гидролизующего агента - серной кислоты - образуется масса с содержанием легко- и трудногидролизуемых полисахаридов 13-18% и 28-37% соответственно, содержанием целлюлозы 53-58% и медным числом 1,7-2,9 г/100 г, содержанием лигнина по Комарову 31-37%. Содержание карбоксильных групп 0,6-4,9%. Таким образом, химический и функциональный анализ древесной массы, подвергнутой кавитационной обработке, свидетельствует о том, что в ней содержится большое количество веществ, имеющих высокореакционные функциональные группы. При определенных условиях формования из этих веществ в точках контакта древесных частиц воссоздаются лигноуглеводные связи, аналогичные по типу и свойствам природным связям в исходной древесине, а также рекомбинация с образованием дополнительных структур и появлением новых углерод-углеродных и кислород-углеродных связей, вследствие этого могут быть получены полимерные вещества с высокой адгезией к наполнителю.As a result of cavitation exposure from pine wood without and with the addition of a hydrolyzing agent - sulfuric acid - a mass is formed with a content of easily and hardly hydrolyzable polysaccharides 13-18% and 28-37%, respectively, a cellulose content of 53-58% and a copper number of 1.7 -2.9 g / 100 g, the lignin content according to Komarov is 31-37%. The content of carboxyl groups is 0.6-4.9%. Thus, a chemical and functional analysis of the wood pulp subjected to cavitation treatment indicates that it contains a large number of substances having highly reactive functional groups. Under certain molding conditions, ligno-carbohydrate bonds that are similar in type and properties to natural bonds in the original wood, as well as recombination with the formation of additional structures and the appearance of new carbon-carbon and oxygen-carbon bonds, are recreated from these substances at the contact points of wood particles. polymer substances with high adhesion to the filler were obtained.
Осуществление изобретения достигается тем, что в способе получения пресс-массы согласно изобретению растительное сырье (опилки древесины или частицы соломы злаковых с влажностью 3-8%, фракцией до 1,25 мм и 2 см соответственно) помещают в емкость с водой (гидромодуль равен 10) без или с добавлением гидролизующего агента - серной кислоты (концентрация до 1%). Массу подвергают кавитационному воздействию в течение различных промежутков времени (15-120 мин). Процесс сопровождается самопроизвольным разогреванием смеси до 95°С. Такая обработка обеспечивает необходимую интенсификацию процессов разволокнения частиц и быстрый гидролиз гемицеллюлоз, деградацию лигнина с образованием более реакционноспособных соединений.The implementation of the invention is achieved by the fact that in the method of producing a press mass according to the invention, plant materials (sawdust or particles of cereal straw with a moisture content of 3-8%, a fraction of up to 1.25 mm and 2 cm, respectively) are placed in a container with water (the hydraulic unit is 10 ) without or with the addition of a hydrolyzing agent - sulfuric acid (concentration up to 1%). The mass is subjected to cavitation for various periods of time (15-120 min). The process is accompanied by spontaneous heating of the mixture to 95 ° C. This treatment provides the necessary intensification of the processes of particle dispersion and the rapid hydrolysis of hemicelluloses, degradation of lignin with the formation of more reactive compounds.
Именно заявленный качественный и количественный состав, кавитационная обработка растительного сырья без и с гидролизующим агентом обеспечивают согласно способу лучшую текучесть пресс-массы, что позволяет изготавливать плитные материалы с хорошими прочностными и гидрофобными свойствами в более мягких условиях - при удельном давлении не выше 11 МПа и температуре прессования не выше 160°С.It is the claimed qualitative and quantitative composition, cavitation treatment of plant materials without and with a hydrolyzing agent that, according to the method, provide the best fluidity of the press mass, which makes it possible to produce plate materials with good strength and hydrophobic properties in milder conditions - at a specific pressure of not higher than 11 MPa and temperature pressing not higher than 160 ° C.
Высокое содержание сахаров (редуцирующих веществ) в полученной пресс-массе обеспечивает получаемым из нее плитным материалам высокие эксплуатационные свойства.The high content of sugars (reducing substances) in the resulting press mass provides high operational properties obtained from the slab materials.
Пресс-масса согласно изобретению является продуктом частичного гидролиза полисахаридной части и частичной деградации лигнина, не имеющим низкомолекулярных легкокипящих веществ различного класса опасности, и способна перерабатываться в готовые изделия без добавления связующих веществ.The press mass according to the invention is a product of partial hydrolysis of the polysaccharide part and partial degradation of lignin, which does not have low molecular weight boiling substances of various hazard classes, and is capable of being processed into finished products without the addition of binders.
Содержание серной кислоты 1 мас.ч. на 100 мас.ч растительного сырья обеспечивает возможность проведения процесса гидролиза и деградации уже при 60-70°С в условиях кавитации.The sulfuric acid content of 1 wt.h. per 100 parts by weight of plant material provides the possibility of carrying out the process of hydrolysis and degradation already at 60-70 ° C under cavitation conditions.
Примеры получения предлагаемой пресс-массы.Examples of the proposed press mass.
Пример 1Example 1
В емкость помещают 1000 г воздушно-сухих опилок древесины сосны (фракция 0,6-1,2 мм). Содержание основных компонентов в древесине сосны составляет: целлюлоза (медное число 1,8) - 52,2%, лигнин - 29,2%, легкогидролизуемые полисахариды (ЛГП) - 18,5%, трудногидролизуемые полисахариды (ТГП) - 42,0%.1000 g of air-dried sawdust of pine wood (fraction 0.6-1.2 mm) are placed in a container. The content of the main components in pine wood is: cellulose (copper number 1.8) - 52.2%, lignin - 29.2%, easily hydrolyzable polysaccharides (LHP) - 18.5%, hard-hydrolyzable polysaccharides (THP) - 42.0% .
К древесному материалу добавляют 0,01 м3 воды (гидромодуль 10), в который предварительно вносят 10 г концентрированной серной кислоты - гидролизирующий агент.0.01 m 3 of water (hydromodule 10) is added to the wood material, into which 10 g of concentrated sulfuric acid is preliminarily added — a hydrolyzing agent.
Массу подвергают кавитационному воздействию (производительность 9 т/ч) в течение 60 мин, поддерживая температуру в реакционной зоне кавитатора 60-70°С.The mass is subjected to cavitation (productivity 9 t / h) for 60 minutes, maintaining the temperature in the reaction zone of the cavitator 60-70 ° C.
Полученную массу подсушивают до влагосодержания 10% и используют для изготовления плитных материалов. В полученной пресс-массе после кавитационной обработки содержится ЛГП - 14,3%, ТГП - 33,0%, медное число выделенной целлюлозы - 2,6. Структуру полученных продуктов идентифицируют методом ИК-спектроскопии.The resulting mass is dried to a moisture content of 10% and used for the manufacture of plate materials. After cavitation treatment, the obtained press mass contains LHP - 14.3%, TGP - 33.0%, copper number of the selected pulp - 2.6. The structure of the obtained products is identified by IR spectroscopy.
Плитные материалы изготавливались методом горячего прессования под давлением. После формования ковра проводилась холодная подпрессовка при 1 МПа, а затем осуществлялось горячее прессование при температуре 140°С и удельном давлении 7,5 МПа в течение 1 мин/мм готовой плиты. После этого полученное изделие охлаждали до 50-60°С без снятия давления.Plate materials were made by hot pressing under pressure. After carpet molding, cold pressing was carried out at 1 MPa, and then hot pressing was carried out at a temperature of 140 ° C and a specific pressure of 7.5 MPa for 1 min / mm of the finished plate. After that, the resulting product was cooled to 50-60 ° C without relieving pressure.
Плитный материал, отпрессованный из пресс-массы, полученной по данному примеру, имеет следующие физико-механические характеристики:Plate material pressed from the press mass obtained according to this example has the following physical and mechanical characteristics:
В таблице 1 приведены примеры получения пресс-масс в различных условиях, содержание ЛГП и ТГП, карбоксильных групп выделенного диоксан-лигнина, медного числа выделенной целлюлозы и физико-механические характеристики полученных плитных материалов.Table 1 shows examples of the preparation of press masses under various conditions, the content of LGP and THP, the carboxyl groups of the isolated dioxane-lignin, the copper number of the selected cellulose and the physicomechanical characteristics of the resulting plate materials.
В таблице 2 приведены примеры изготовления плитных материалов при различной температуре прессования согласно изобретению с указанием ЛГП и ТГП, медного числа выделенной целлюлозы и физико-механические показатели полученных плитных материалов.Table 2 shows examples of the manufacture of plate materials at various pressing temperatures according to the invention, indicating LHP and TGP, the copper number of the selected pulp and the physical and mechanical properties of the obtained plate materials.
В таблице 3 приведены примеры изготовления плитных материалов при различном давлении прессования согласно изобретению с указанием ЛГП и ТГП, медного числа выделенной целлюлозы и физико-механические показатели полученных плитных материалов.Table 3 shows examples of the manufacture of plate materials at various pressing pressures according to the invention, indicating LGP and TGP, the copper number of the selected pulp and the physical and mechanical properties of the resulting plate materials.
В таблице 4 приведены примеры изготовления плитных материалов при различной влажности древесного ковра согласно изобретению с указанием ЛГП и ТГП, медного числа выделенной целлюлозы и физико-механические показатели полученных плитных материалов.Table 4 shows examples of the manufacture of plate materials with different moisture content of a wood carpet according to the invention, indicating LHP and TGP, the copper number of the selected pulp and the physical and mechanical properties of the resulting plate materials.
В таблице 5 приведены примеры изготовления плитных материалов с использованием модифицирующих добавок согласно изобретению с указанием ЛГП и ТГП, медного числа выделенной целлюлозы и физико-механические показатели полученных плитных материалов.Table 5 shows examples of the manufacture of plate materials using modifying additives according to the invention with an indication of LHP and TGP, the copper number of the selected pulp and the physical and mechanical properties of the resulting plate materials.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008100649/02A RU2381244C2 (en) | 2008-01-09 | 2008-01-09 | Moulding material, method of obtaining thereof and method of obtaining plate materials on its basis |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008100649/02A RU2381244C2 (en) | 2008-01-09 | 2008-01-09 | Moulding material, method of obtaining thereof and method of obtaining plate materials on its basis |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008100649A RU2008100649A (en) | 2009-07-20 |
RU2381244C2 true RU2381244C2 (en) | 2010-02-10 |
Family
ID=41046655
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008100649/02A RU2381244C2 (en) | 2008-01-09 | 2008-01-09 | Moulding material, method of obtaining thereof and method of obtaining plate materials on its basis |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2381244C2 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2541323C1 (en) * | 2013-12-20 | 2015-02-10 | Михаил Андреевич Баяндин | Method of production of wood boards |
RU2637550C2 (en) * | 2016-07-13 | 2017-12-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Малое инновационное предприятие "Югра-Биотехнологии" | Method for production of composite materials |
RU2656067C2 (en) * | 2016-11-16 | 2018-05-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет" | Method of producing plate materials based on cavitable vegetable raw material and synthetic connections |
RU2762669C1 (en) * | 2021-05-31 | 2021-12-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) | Activated wood for 3d printing |
RU2800419C1 (en) * | 2022-12-14 | 2023-07-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва" (СибГУ им. М.Ф. Решетнёва) | Method for manufacturing form-stable wood boards |
-
2008
- 2008-01-09 RU RU2008100649/02A patent/RU2381244C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2541323C1 (en) * | 2013-12-20 | 2015-02-10 | Михаил Андреевич Баяндин | Method of production of wood boards |
RU2637550C2 (en) * | 2016-07-13 | 2017-12-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Малое инновационное предприятие "Югра-Биотехнологии" | Method for production of composite materials |
RU2656067C2 (en) * | 2016-11-16 | 2018-05-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет" | Method of producing plate materials based on cavitable vegetable raw material and synthetic connections |
RU2762669C1 (en) * | 2021-05-31 | 2021-12-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) | Activated wood for 3d printing |
RU2800419C1 (en) * | 2022-12-14 | 2023-07-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва" (СибГУ им. М.Ф. Решетнёва) | Method for manufacturing form-stable wood boards |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008100649A (en) | 2009-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2075384C1 (en) | Method of manufacturing composite materials from lignocellulose raw material | |
EP0492016B1 (en) | Thermosetting resin material and composite products from lignocellulose | |
US5017319A (en) | Method of making composite products from lignocellulosic materials | |
Basta et al. | Performance assessment of deashed and dewaxed rice straw on improving the quality of RS-based composites | |
CN112140265B (en) | Preparation method of glue-free molded artificial board | |
US5728269A (en) | Board produced from malvaceous bast plant and process for producing the same | |
WO2003092972A1 (en) | Method for making dimensionally stable composite products from lignocellulosic material | |
JPH02220807A (en) | Solidified body of cellulose fiber and manufacture thereof | |
CN105082302A (en) | Manufacturing method of high-strength chipboard | |
RU2381244C2 (en) | Moulding material, method of obtaining thereof and method of obtaining plate materials on its basis | |
CN85105958A (en) | Produce the method for synthetic by lignocellulosic materials | |
JPH10305409A (en) | Board made of grass lignin and manufacture thereof | |
EP0934362A1 (en) | Treatment of lignocellulosic material | |
RU2656067C2 (en) | Method of producing plate materials based on cavitable vegetable raw material and synthetic connections | |
NL8302960A (en) | METHOD FOR MANUFACTURING COMPOSITE PRODUCTS FROM LIGNOCELLULOSE MATERIAL | |
WO2001064602A1 (en) | Biocarbon material production from a modified lignocellulosic biomass | |
RU2637550C2 (en) | Method for production of composite materials | |
RU2152966C1 (en) | Molded material, method of its production and method of producing composite material based on molded material | |
RU2400358C1 (en) | Wood-particle composite material and method for its manufacturing | |
CN1105310A (en) | Method for manufacturing natural composite-fibrous board using plant cellulose material | |
RU2166521C2 (en) | Method of manufacturing wood particle boards | |
JPH06126715A (en) | Thermosetting resin material and composite product/ produced from lignocellulose | |
RU2818825C1 (en) | Method of making a bark board | |
RU2404048C2 (en) | Method of producing plate composite material from lignocelluloses | |
RU2608531C2 (en) | Sawdust chipboard |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20120413 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140110 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150310 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180110 |