RU2400358C1 - Древесно-стружечный композиционный материал и способ его изготовления - Google Patents
Древесно-стружечный композиционный материал и способ его изготовления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2400358C1 RU2400358C1 RU2009107752/12A RU2009107752A RU2400358C1 RU 2400358 C1 RU2400358 C1 RU 2400358C1 RU 2009107752/12 A RU2009107752/12 A RU 2009107752/12A RU 2009107752 A RU2009107752 A RU 2009107752A RU 2400358 C1 RU2400358 C1 RU 2400358C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wood
- binder
- filler
- composite material
- particle
- Prior art date
Links
Landscapes
- Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области производства древесно-стружечных композиционных материалов и касается древесно-стружечного композиционного материала и способа его изготовления. Материал содержит спрессованный древесно-стружечный наполнитель и связующее, материал имеет монолитную, малопористую структуру, характеризующуюся достигаемой плотностью до 2 г/куб.см, толщина стружки от 0,1 до 1,0 мм, поры древесно-стружечного наполнителя полностью заполнены связующим, в качестве которого служат древесные смолистые вещества, выделяющиеся из стружечного наполнителя при его горячем прессовании в процессе изготовления композиционного материала. Способ изготовления заключается в том, что прессуют наполнитель в виде древесной стружки в присутствии связующего, при этом используют связующее, выделяющееся из стружки при ее прессовании с давлением 2-5 МПа, при этом пуансон и матрицу пресса предварительно нагревают до температуры 220-300°С, а процесс горячего прессования проводят в циклическом режиме нагружения. Изобретение позволяет повысить производительность способа изготовления древесно-стружечного композиционного материала и повысить качество, за счет повышения прочности, водостойкости и пожароустойчивости изготовленных древесностружечных композиционных материалов. 2 н.п ф-лы.
Description
Изобретение относится к области производства древесно-стружечных композиционных материалов, использующихся в качестве конструкционных изделий в строительной, мебельной и в широком спектре других промышленных технологий.
Наиболее распространенным видом относящихся к этому классу композиционных материалов являются древесно-стружечные панели, хорошо известные под аббревиатурой ДСП (см., например, статью КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ (композиты) в интернет-энциклопедии «Кругосвет» за 2007 г. по интернет адресу http://slovari.yandex.ru/dict/krugosvet/).
Эти известные древесно-стружечные композиционные материалы и технологии их изготовления имеют значительные недостатки:
- Данный материал и технология его производства являются экологически вредными объектами, поскольку используют в качестве связующего синтетические смолы-олигомеры (в первую очередь, фенолоформальдегидные смолы). Особый экологический вред причиняется при использовании ДСП в домостроительной и мебельной промышленности.
- Время технологической пригодности смеси стружечного наполнителя со смолой-связующим ограничено коротким периодом (часами, максимум - сутками). Это значит, что приготовленная смесь должна быть переработана в изделие до истечения этого периода, в противном случае материал уходит в брак.
- Технология отличается сложностью в эксплуатации и многостадийностью: приготовление смеси, формование изделия, длительная выдержка в печи-реакторе для проведения процесса полимеризации связующего, охлаждение изделия и разборка формы.
- Такие параметры качества ДСП как прочность изделия и его водостойкость низки. Это обусловлено тем обстоятельством, что смола-связующее обволакивает только поверхностный слой стружечного наполнителя и, практически, не проникает в поры древесных волокон.
- Изделия из ДСП относятся к классу пожароопасных материалов
- Применение экологически вредных синтетических связующих в производствах ДСП, аппаратурная сложность изготовления изделия, многостадийность и длительность технологического процесса, экологически опасная утилизация изделий и энергозатраты на проведение названных операций обуславливают экономические негативы производства ДСП.
В 60-е годы прошлого столения были предприняты попытки разработать технологии изготовления древесно-стружечных композиционных материалов без применения в качестве связующего синтетических смол.
Известен древесно-стружечный композиционный материал, содержащий спрессованный древесно-стружечный наполнитель (см. авторское свидетельство SU №233222, кл. B27N 3/02, B27K 9/00, 18.12.1968).
Из этого же патента известен способ изготовления изделий из измельченной древесины или подобного материала без связующего посредством формования с последующим горячим прессованием, при этом формование заготовки в процессе горячего прессования подвергают воздействию газообразного аммиака.
В патенте защищен способ, основанный на пропитке древесностружечного наполнителя аммиаком или его соединениями. В этом способе в ходе горячего прессования связь (склеивание) элементов стружечного наполнителя осуществляется в результате образования аммиачных комплексов древесной массы, которые представляют собой экологически опасную компоненту производимого таким образом композиционного материала. К тому же сам аммиак является очень токсичным и взрывоопасным газом. Таким образом, производство древесно-стружечных композиционных материалов по защищаемому этим патентом способу является экологически вредным и пожароопасным способом, при этом изготовленные по способу материалы характеризуются низкой прочностью и отсутствием водостойкости.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является древесно-стружечный композиционный материал, содержащий спрессованный древесно-стружечный наполнитель и связующее (см. авторское свидетельство SU №197942, кл. B27N 3/02, 09.06.1967).
Из этого же патента известен наиболее близкий к изобретению по технической сущности и достигаемому результату способ изготовления древесно-стружечных композиционных материалов горячим прессованием изделий типа плит, в котором в качестве связующего используют древесную массу из опилок или стружек, измельченных до дисперсности, характеризуемой остатком 1,5-2% на сите 800 мкм, в присутствии воды, составляющей 90-94% от измельченной древесной массы.
Недостатки этого древесно-стружечного композиционного материала и способа его изготовления заключаются в следующем.
В процесс приготовления связующего вводят целый ряд дополнительных сложных, дорогостоящих и энергозатратных операций:
- дробление стружечной массы в молотковой дробилке,
- вибропомол продукта дробления в водной среде при большом избытке воды (гидролиз дробленной массы),
- просеивание на ситах с целью выделения нужной фракции 800 мкм,
- смешение полученного таким образом водно-суспензионного связующего со стружечным наполнителем,
- тепловое удаление большого количества влаги в сушильной камере из изделия после операции прессования.
Полученный таким способом древесно-стружечный композиционный материал характеризуется низкой прочностью и отсутствием водостойкости.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является упрощение технологии изготовления древесно-стружечного композиционного материала и повышение его механических свойств и других характеристик (в частности, водостойкости и пожаробезопасности).
Технический результат заключается в повышении производительности способа изготовления древесно-стружечного композиционного материала, а также в повышении качества изготовленных данным способом древесностружечных композиционных материалов (в частности, ДСП), за счет повышения прочности, водостойкости и пожароустойчивости изготовленных древесно-стружечных композиционных материалов.
В части устройства, как объекта изобретения, указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что древесностружечный композиционный материал содержит спрессованный древесностружечный наполнитель и связующее, при этом материал имеет монолитную, малопористую структуру, характеризующуюся достигаемой плотностью до 2 г/куб.см, толщина стружки от 0,1 до 1,0 мм, при этом поры древесно-стружечного наполнителя полностью заполнены связующим, в качестве которого служат древесные смолистые вещества, выделяющиеся из стружечного наполнителя при его горячем прессовании в процессе изготовления композиционного материала.
В части способа, как объекта изобретения, указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что способ изготовления древесно-стружечного композиционного материала заключается в том, что прессуют наполнитель в виде древесной стружки в присутствии связующего, при этом используют связующее, выделяющееся из стружки при ее прессовании с давлением 2-5 МПа, при этом пуансон и матрицу пресса предварительно нагревают до температуры 220-300 град С, а процесс горячего прессования проводят в циклическом режиме нагружения.
В ходе проведенного исследования было выявлено, что физико-химический механизм формирования предлагаемого композиционного материала и способа его получения без применения синтетических связующих состоит в том, что в процессе прессования при обозначенных выше конструктивных (плотность и толщина стружки) тепловых и режимных параметрах происходит разрушение клеточных оболочек древесных волокон наполнителя, смолистые вещества (натуральное связующее) выходят в межволоконные поры и затем, полимеризуясь, образуется конечное изделие - монолитный древесно-стружечный композиционный материал.
Принципиальными преимуществами описанного древесно-стружечного композиционного материала и способа его изготовления перед традиционными способами изготовления таких изделий с применением синтетических связующих компонентов и перед приведенными выше аналогом и прототипом являются:
- Предлагаемый способ отличается абсолютной экологичностью как в отношении технологического процесса, так и по качеству конечного изделия (полностью исключены синтетические смолы-связующие).
- Время технологической пригодности исходного стружечного материала, практически, не ограничено, поскольку смолистые вещества древесных волокон (связующее) «законсервированы» внутри клеточных оболочек; существует лишь единственное условие сохранности исходного древесного наполнителя - это исключение процесса его окисления (гниения), т.е. требуется его хранение в сухом проветриваемом помещении.
- Технология реализации предлагаемого способа проста в эксплуатации и осуществляется за короткие времена, по существу, в режиме одностадийного процесса.
- Такие качества полученных предлагаемым способом древесно-стружечных композиционных материалов (в частности, ДСП), как прочность, водостойкость и пожароустойчивость, на порядки превосходят эти параметры традиционных ДСП, поскольку натуральное связующее заполняет внутриклеточные и межклеточные поры древесно-волокнистого наполнителя и придает монолитность конечному изделию.
- Экологически безвредная утилизация отработанных изделий
Все вышесказанное обуславливает значительные экономические преимущества полученным предлагаемым способом древесно-стружечным композиционным материалам.
Пример конкретной реализации способа изготовления древесно-стружечного композиционного материала.
Для реализации предлагаемого способа были использованы в качестве наполнителя сосновые стружечные материалы, взятые из отходов мебельного производства. Характерный размер (длина) стружки составлял порядка 3-10 мм, а толщина от 0,1 до 1,0 мм. Стружка ровным слоем толщиной 5 см укладывалась в матрицу пресса квадратного сечения размером 10 см × 10 см. Матрица и пуансон пресса предварительно нагревались до температур, находящихся в интервале 220-300°C. Засыпка стружки подвергалась сжатию пуансоном пресса до давления 2-5 МПа. Сжатие осуществлялось в 3-х кратном циклическом режиме с периодом 1-2 мин. Полученное изделие толщиной 0,7-1,0 см и плотностью 1,1-2 г/куб см после охлаждения представляло собой конечный продукт, значительно превосходящий аналогичные известные материалы по прочности, водостойкости, пожаробезопасности.
В ходе испытаний было выявлено, что прочность образца на излом, изготовленного по описанному способу, оказалась на порядок выше, чем образца традиционного ДСП. При испытаниях на водостойкость традиционный ДСП разрушился через 0,5 часа пребывания в водяной среде, в то время как образец, изготовленный по описанному способу, не обнаружил следов набухаемости и потери прочности после 10-часового пребывания в воде.
Настоящее изобретение может найти широкое применение - в строительной, мебельной и других отраслях промышленности при производстве древесно-стружечных композиционных материалов, использующихся в качестве конструкционных изделий.
Claims (2)
1. Древесно-стружечный композиционный материал, содержащий спрессованный девесно-стружечный наполнитель и связующее, отличающийся тем, что материал имеет монолитную, малопористую структуру, характеризующуюся достигаемой плотностью до 2 г/куб. см, толщина стружки составляет 0,1-1,0 мм, при этом поры древесностружечного наполнителя полностью заполнены связующим, в качестве которого служат древесные смолистые вещества, выделяющиеся из стружечного наполнителя при его горячем прессовании в процессе изготовления композиционного материала.
2. Способ изготовления древесно-стружечного композиционного материала, заключающийся в том, что прессуют наполнитель в виде древесной стружки в присутствии связующего, отличающийся тем, что используют связующее, выделяющееся из стружки при ее прессовании с давлением 2-5 МПа, при этом пуансон и матрицу пресса предварительно нагревают до температуры 220-300°С, а процесс горячего прессования проводят в циклическом режиме нагружения.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009107752/12A RU2400358C1 (ru) | 2009-03-05 | 2009-03-05 | Древесно-стружечный композиционный материал и способ его изготовления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009107752/12A RU2400358C1 (ru) | 2009-03-05 | 2009-03-05 | Древесно-стружечный композиционный материал и способ его изготовления |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009107752A RU2009107752A (ru) | 2010-09-10 |
| RU2400358C1 true RU2400358C1 (ru) | 2010-09-27 |
Family
ID=42800144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009107752/12A RU2400358C1 (ru) | 2009-03-05 | 2009-03-05 | Древесно-стружечный композиционный материал и способ его изготовления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2400358C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102825643A (zh) * | 2011-06-13 | 2012-12-19 | 承泰丰木业有限公司 | 防水的密集板 |
| RU169252U1 (ru) * | 2016-03-03 | 2017-03-13 | Сергей Алексеевич Угрюмов | Древесно-стружечная плита |
-
2009
- 2009-03-05 RU RU2009107752/12A patent/RU2400358C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102825643A (zh) * | 2011-06-13 | 2012-12-19 | 承泰丰木业有限公司 | 防水的密集板 |
| RU169252U1 (ru) * | 2016-03-03 | 2017-03-13 | Сергей Алексеевич Угрюмов | Древесно-стружечная плита |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009107752A (ru) | 2010-09-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sandberg et al. | Thermo-hydro and thermo-hydro-mechanical wood processing: An opportunity for future environmentally friendly wood products | |
| CN102773901B (zh) | 竹丝复合板及其加工方法 | |
| Gupta et al. | Effects of pressing temperature and particle size on bark board properties made from beetle-infested lodgepole pine (Pinus contorta) barks | |
| JPH02220807A (ja) | セルロース繊維質凝結体およびその製法 | |
| Ando et al. | Evaluation of the self-bonding ability of sugi and application of sugi powder as a binder for plywood | |
| CN1482960A (zh) | 木材产品以及其制备方法 | |
| CN108908646A (zh) | 一种高强度的竹材与定向刨花板复合板及其制备方法 | |
| Amiandamhen et al. | Effect of wood particle geometry and pre-treatments on the strength and sorption properties of cement-bonded particle boards | |
| RU2400358C1 (ru) | Древесно-стружечный композиционный материал и способ его изготовления | |
| CA2721390C (en) | Embossed monolayer particleboards and methods of preparation thereof | |
| Atoyebi et al. | Physico-mechanical properties of particle board made from coconut shell, coconut husk and palm kernel shell | |
| RU2381244C2 (ru) | Пресс-масса, способ ее получения и способ получения плитных материалов на ее основе | |
| GB2028841A (en) | Method of producing composite material | |
| Ferreira et al. | Use of macadamia nutshell in the production of Eucalyptus Salign particleboards | |
| CN103600383A (zh) | 一种顺向木条层积材的生产工艺及其撞击设备 | |
| CN112739510B (zh) | 成型制品的制备方法 | |
| Eusebio et al. | Manufacture of Low-cost Wood-Cement Composites in the Philippines using Plantation-grown Australian Species. II. Acacias | |
| RU2608531C2 (ru) | Опилочно-стружечная плита | |
| RU2818825C1 (ru) | Способ изготовления корьевой плиты | |
| Attia et al. | Recycling of agricultural residues for producing high quality pressed wood | |
| JP4630607B2 (ja) | 木質複合材料の製造方法 | |
| Mamza et al. | The Effects of Iron Filling On Some Mechanical and Physical Properties of a Sawdust Particleboard | |
| Jian-Ying et al. | Study on the bonding characteristics and mechanism of plant-based powder | |
| JP7174186B1 (ja) | 木質ボード | |
| JP2006062327A (ja) | 木質系複合材料の製造方法（タンニンの自己硬化） |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140306 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150410 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190306 |