RU2656067C2 - Способ получения плитных материалов на основе кавитированного растительного сырья и синтетических связующих - Google Patents
Способ получения плитных материалов на основе кавитированного растительного сырья и синтетических связующих Download PDFInfo
- Publication number
- RU2656067C2 RU2656067C2 RU2016145029A RU2016145029A RU2656067C2 RU 2656067 C2 RU2656067 C2 RU 2656067C2 RU 2016145029 A RU2016145029 A RU 2016145029A RU 2016145029 A RU2016145029 A RU 2016145029A RU 2656067 C2 RU2656067 C2 RU 2656067C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plate materials
- butanediol
- ethylene glycol
- phthalic
- content
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
- B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
- B27N3/04—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres from fibres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L97/00—Compositions of lignin-containing materials
- C08L97/02—Lignocellulosic material, e.g. wood, straw or bagasse
Abstract
Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к получению плитных материалов из пресс-массы в виде растительного сырья. В результате кавитационного воздействия образуется пресс-масса с содержанием легко- и трудногидролизуемых полисахаридов 14-16% и 34-36% соответственно, содержанием целлюлозы 56-58% и медным числом 2,1-2,3 г/100 г, содержанием лигнина по Комарову 36-37%. Содержание карбоксильных групп составляет 1,2-1,4%. В состав пресс-массы дополнительно вводят связующее с общим содержанием от 5 до 15% по массе: малеиновая кислота или фталевый ангидрид, или малеиновый ангидрид, или этиленгликоль, или бутандиол-1,4, или их комбинации. Повышаются физико-механические показатели получаемых плитных материалов. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Изобретение относится к производству плитных материалов типа древесноволокнистых высокой плотности (ДВП-ВП) из растительного сырья с использования синтетических связующих.
Изобретение может быть использовано для изготовления погонажных изделий, конструкционного и другого назначения в мебельной и строительной промышленности.
Плитные материалы типа ДВП-ВП из растительного сырья традиционно изготавливают с использованием термореактивных смол: феноло-, карбамидо- и меламиноформальдегидных и др., имеющих ряд недостатков. Процесс их изготовления и эксплуатации является токсичным. При эмиссии формальдегид оказывает раздражающее действие на кожу и нервную систему человека. Для замены линейки формальдегидосодержащих связующих необходимо активировать растительное сырье. 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 [Гравитис Я.А. Теоретические и прикладные аспекты метода взрывного автогидролиза растительной биомассы: (Обзор) // Химия древесины. 1987. № 5. С. 3-21]; 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., Кондратенко В.И., Рабинович М.Л.; [Отв. ред. A.M. Безбородое]. - М.: Наука, 2002. - 343 с.], получение пресс-масс из кавитированного растительного сырья [Катраков И.Б. Древесные композиционные материалы без синтетических связующих: монография / И.Б. Катраков - Барнаул: Изд-во АлтГУ, 2012. - 164 с.]. Основными недостатками этих способов является использование высоких давлений (до 20-30 МПа) и температуры (170-225°C), т.е. высокая материало- и энергоемкость, а в некоторых случаях и необходимость нейтрализации и регенерации продукта, что ухудшает экологическую ситуацию.
Наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому изобретению является способ получения композиционных материалов из лигноцеллюлозного материала, полученного при кавитационной обработке [Патент RU 2381244] (прототип). Сущность данного способа заключается в следующем: растительное сырье (древесина или солома злаковых) подвергается кавитационному воздействию в течение 15-120 мин в присутствии гидролизующего агента в количестве 1 мас. ч. на 100 мас. ч. Полученные пресс-массы, содержащие 0,6-4,9 % карбоксильных групп и имеющие медное число 1,7-2,9 г/100 г, подсушиваются до влажности 5-20 % и без добавки связующих веществ подвергают горячему формованию при температуре 120-160°С и давлении 2,5-11 МПа в течение 1 мин на 1 мм готового изделия.
Недостатком описанного способа является то, что свойства изделий, получаемых данным способом, сильно зависят от продолжительности кавитационного воздействия на применяемое сырье. В результате получаются плитки с недостаточно высокими физико-механическими показателями по водопоглощению и набуханию по толщине за 24 ч, которые бы удовлетворяли требованиям ГОСТов и евростандартов.
В предлагаемом изобретении указанные недостатки устраняются вследствие применения бифункциональных синтетических связующих, не содержащих формальдегид (фталевая кислота, малеиновая кислота, фталевый ангидрид, малеиновый ангидрид, этилегликоль, бутандиол-1,4).
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что пресс-массу в виде растительного сырья (древесные опилки, солома злаковых и др.), содержащую легкогидролизуемые полисахариды, получают кавитационной обработкой продолжительностью до 30 мин. При прессовании полученной пресс-массы с использованием бифункциональных синтетических связующих получается композиционный материал с физико-механическими показателями, удовлетворяющими требованиям евростандартов.
В результате кавитационного воздействия на древесину сосны в течение 30 мин в нейтральной среде (без добавления гидролизующего агента) образуется пресс-масса с содержанием легко- и трудногидролизуемых полисахаридов 14-16% и 34-36% соответственно, содержанием целлюлозы 56-58% и медным числом 2,1-2,3 г/100 г, содержанием лигнина по Комарову 36-37%. Содержание карбоксильных групп 1,2-1,4%. Таким образом, химический и функциональный анализ древесной массы, подвергнутой кавитационной обработке, свидетельствует о том, что в ней содержится достаточное количество веществ, имеющих высокореакционные функциональные группы. При определенных условиях формования из этих веществ в точках контакта древесных пресс-масс с бифункциональными синтетическими связующими кроме воссоздающихся лигноуглеводных связей, аналогичных по типу и свойствам природным связям в исходной древесине, появляются новые углерод-углеродные и кислород-углеродные связи, вследствие этого могут быть получены полимерные вещества с высокими физико-механическими характеристиками.
Осуществление изобретения достигается тем, что в способе получения пресс-массы согласно изобретению опилки древесины сосны с влажностью 6-8%, фракцией 0,6-1,2 мм и 2 см соответственно) помещают в емкость с водой (гидромодуль равен 10). Массу подвергают кавитационному воздействию в течение 30 мин, и такая обработка, сопровождающаяся самопроизвольным разогреванием смеси, обеспечивает необходимую интенсификацию процессов разволокнения частиц и быстрый гидролиз гемицеллюлоз, деградацию лигнина с образованием более реакционноспособных соединений, способных к образованию трехмерной структуры с бифункциональными синтетическими связующими - этиленгликолем, бутандиолом-1,4, фталевой и малеиновой кислотой и их ангидридными производными.
Именно заявленный качественный и количественный состав, кавитационная обработка растительного сырья с вышеперечисленными связующими позволяют согласно способу изготавливать плитные материалы с хорошими прочностными и гидрофобными свойствами в более мягких условиях - при удельном давлении 10 МПа и температуре прессования 160-165°С.
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 с добавлением бифункциональных синтетических связующих количеством от 5 до 15%.
Примеры получения предлагаемой пресс-массы.
Пример 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%.
К древесному материалу добавляют 0,01 м3 воды (гидромодуль 10). Массу подвергают кавитационному воздействию (производительность 9 т/ч) в течение 30 мин, поддерживая температуру в реакционной зоне кавитатора 60-70°С. Образующуюся массу подсушивают до влагосодержания 7-10%) и используют для изготовления плитных материалов. Готовят 5 %-ный ацетоновый раствор фталевого ангидрида и равномерно наносят на кавитированную массу. Полученную пресс-массу высушивают и загружают в пресс-форму для горячего формования.
Плитные материалы изготавливались методом горячего прессования под давлением. После формования ковра проводилась теплая подпрессовка при 1 МПа, а затем осуществлялось горячее прессование при температуре 160°С и удельном давлении 10 МПа в течение 1 мин/мм готовой плиты. После этого полученное изделие охлаждали до 50-60°С без снятия давления. Общая продолжительность прессования составляет 40-50 мин.
Плитный материал, отпрессованный из пресс-массы, полученной по данному примеру, имеет следующие физико-механические характеристики:
плотность, кг/м3 | 1140 |
прочность при изгибе, МПа | 13,0 |
разбухание по толщине за 24 ч, % | 97,0 |
водопоглощение за 24 ч, % | 112 |
влажность, % | 3 |
В таблице 1 приведены примеры изготовления плитных материалов с использованием различных связующих при различной концентрации и их физико-механические показатели.
В таблице 2 приведены примеры изготовления плитных материалов с использованием комбинаций различных связующих при различной концентрации и их физико-механические показатели.
Claims (5)
1. Способ получения плитных материалов из пресс-массы в виде частиц растительного сырья, имеющих в своем составе целлюлозу, лигнин, легко- и трудногидролизуемые полисахариды и карбоксильные группы, полученной кавитационной обработкой растительного сырья, при этом содержит легко- и трудногидролизуемые полисахариды 14-16% и 34-36% соответственно, целлюлозу с медным числом 2,1-2,3 г/100 г - 56-58%, лигнин по Комарову 36-37% и карбоксильные группы 1,2-1,4%, отличающийся тем, что в состав пресс-массы дополнительно вводят связующее с общим содержанием от 5 до 15% (по массе): малеиновая кислота или фталевый ангидрид; или малеиновый ангидрид; или этиленгликоль; или бутандиол-1,4; или их комбинации (в эквимолярном соотношении) - фталевая кислота и этиленгликоль; или фталевая кислота и бутандиол-1,4; или фталевый ангидрид и этиленгликоль; или фталевый ангидрид и бутандиол-1,4; малеиновая кислота и этиленгликоль; или малеиновая кислота и бутандиол-1,4; или малеиновый ангидрид и этиленгликоль; или малеиновый ангидрид и бутандиол-1,4.
2. Способ получения плитных материалов по п. 1, отличающийся тем, что в качестве растительного сырья используют измельченную древесину сосны без формальдегидных связующих.
3. Способ получения плитных материалов по п. 1, отличающийся тем, что пресс-массу получают кавитационной обработкой древесины сосны с добавлением бифункциональных связующих - этиленгликоль, бутандиол-1,4, фталевая и малеиновая кислота и их ангидриды, а также композиций на их основе.
4. Способ получения плитных материалов по одному из пп. 1-3, включающий помещение древесины сосны в емкость с водой, которое подвергают кавитационной обработке в течение 30 мин, и за счет самопроизвольного разогревания смеси до 60-70°C осуществляют разрушение клеточной стенки без существенной деструкции основных структурных компонентов и с образованием большого количества функциональных групп, способных образовывать новые химические связи с синтетическими связующими с формированием трехмерной полимерной сетки.
5. Способ получения плитных материалов по одному из пп. 1-3, включающий формование ковра, теплую подпрессовку и горячее прессование растительного сырья, которое осуществляют при 160-165°C и давлении 10 МПа при влажности ковра 7-9%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016145029A RU2656067C2 (ru) | 2016-11-16 | 2016-11-16 | Способ получения плитных материалов на основе кавитированного растительного сырья и синтетических связующих |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016145029A RU2656067C2 (ru) | 2016-11-16 | 2016-11-16 | Способ получения плитных материалов на основе кавитированного растительного сырья и синтетических связующих |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016145029A3 RU2016145029A3 (ru) | 2018-05-16 |
RU2016145029A RU2016145029A (ru) | 2018-05-16 |
RU2656067C2 true RU2656067C2 (ru) | 2018-05-30 |
Family
ID=62152048
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016145029A RU2656067C2 (ru) | 2016-11-16 | 2016-11-16 | Способ получения плитных материалов на основе кавитированного растительного сырья и синтетических связующих |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2656067C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2762669C1 (ru) * | 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) | Активированная древесная масса для 3d печати |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU601179A1 (ru) * | 1976-07-14 | 1978-04-05 | Центральный Научно-Исследовательский Институт Строительных Конструкций Им.В.А.Кучеренко | Пресс-масса дл изготовлени древесных плит |
US5536533A (en) * | 1992-03-19 | 1996-07-16 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. | Process for producing fibrous composites, particularly double floor plates, as well as plates produced by this process |
EP1080879B1 (de) * | 1999-08-31 | 2006-12-13 | Trespa International B.V. | Heissverformbare Pressstoffplatte |
RU2381244C2 (ru) * | 2008-01-09 | 2010-02-10 | Игорь Борисович Катраков | Пресс-масса, способ ее получения и способ получения плитных материалов на ее основе |
RU2541323C1 (ru) * | 2013-12-20 | 2015-02-10 | Михаил Андреевич Баяндин | Способ изготовления древесных плит |
-
2016
- 2016-11-16 RU RU2016145029A patent/RU2656067C2/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU601179A1 (ru) * | 1976-07-14 | 1978-04-05 | Центральный Научно-Исследовательский Институт Строительных Конструкций Им.В.А.Кучеренко | Пресс-масса дл изготовлени древесных плит |
US5536533A (en) * | 1992-03-19 | 1996-07-16 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. | Process for producing fibrous composites, particularly double floor plates, as well as plates produced by this process |
EP1080879B1 (de) * | 1999-08-31 | 2006-12-13 | Trespa International B.V. | Heissverformbare Pressstoffplatte |
RU2381244C2 (ru) * | 2008-01-09 | 2010-02-10 | Игорь Борисович Катраков | Пресс-масса, способ ее получения и способ получения плитных материалов на ее основе |
RU2541323C1 (ru) * | 2013-12-20 | 2015-02-10 | Михаил Андреевич Баяндин | Способ изготовления древесных плит |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2762669C1 (ru) * | 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) | Активированная древесная масса для 3d печати |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016145029A3 (ru) | 2018-05-16 |
RU2016145029A (ru) | 2018-05-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0161766B1 (en) | Composite products from lignocellulosic materials | |
CN102076772B (zh) | 通过加热、加压固化的组合物 | |
EP0492016A1 (en) | Thermosetting resin material and composite products from lignocellulose | |
CN105082302A (zh) | 一种高强度刨花板的制备方法 | |
CN85105958A (zh) | 由纤维木素原料制取合成物的方法 | |
RU2381244C2 (ru) | Пресс-масса, способ ее получения и способ получения плитных материалов на ее основе | |
RU2656067C2 (ru) | Способ получения плитных материалов на основе кавитированного растительного сырья и синтетических связующих | |
US4265846A (en) | Method of binding lignocellulosic materials | |
US2581652A (en) | Method of manufacturing sheet wood | |
Syamani et al. | High quality sugarcane bagasse-citric acid particleboards | |
Tasdemir et al. | Production of useful composite particleboard from waste orange peel | |
Paze et al. | Processing possibilities of birch outer bark into green bio-composites | |
RU2310669C1 (ru) | Способ изготовления древесного композиционного материала | |
JP2020055928A (ja) | 硬化物及びその製造方法 | |
RU2608531C2 (ru) | Опилочно-стружечная плита | |
Biswas | Physical and mechanical properties of UF bonded and without binding agent bagasse MDF | |
RU2400358C1 (ru) | Древесно-стружечный композиционный материал и способ его изготовления | |
JP2017177621A (ja) | 竹材および杉材を原料とした成形体の製造方法 | |
RU2694748C2 (ru) | Способ получения плитных материалов на основе растительного сырья и бифункциональных синтетических связующих | |
CN110616060A (zh) | 一种秸秆板制备用环保粘合剂的制备方法 | |
RU2152966C1 (ru) | Пресс-композиция, способ ее получения и способ получения композиционных материалов на ее основе | |
RU2637550C2 (ru) | Способ получения композиционных материалов | |
RU2633878C1 (ru) | Способ изготовления древесно-стружечных плит | |
Triana | Hot Pres Particle Board Characteristics Using Tanin Adhesive Result Rawwood Extraction | |
JP4630607B2 (ja) | 木質複合材料の製造方法 |