RU2739888C1 - Method of producing composite material from birch bark - Google Patents
Method of producing composite material from birch bark Download PDFInfo
- Publication number
- RU2739888C1 RU2739888C1 RU2020119811A RU2020119811A RU2739888C1 RU 2739888 C1 RU2739888 C1 RU 2739888C1 RU 2020119811 A RU2020119811 A RU 2020119811A RU 2020119811 A RU2020119811 A RU 2020119811A RU 2739888 C1 RU2739888 C1 RU 2739888C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- birch bark
- bark
- composite material
- binder
- temperature
- 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
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к производству композиционных материалов из измельченного древесного сырья, например из коры березы, и может быть использовано в производстве экологически безопасных материалов, обладающих тепло- и звукоизоляционными свойствами и применяемых в строительстве, а также в других отраслях промышленности.The invention relates to the production of composite materials from crushed wood raw materials, for example, from birch bark, and can be used in the production of environmentally friendly materials that have heat and sound insulation properties and are used in construction, as well as in other industries.
Известны способы изготовления древесно-полимерных композиционных материалов прессованием на основе древесных наполнителей (стружек, опилок, древесного волокна) и термореактивных связующих - фенолформальдегидных, карбамидоформальдегидных смол и их модификаций (A.M. Козаченко. Общая технология производства древесных плит. М.: Высшая школа, 1990. 144 с.; Т.В. Соловьева. Технология древесных композиционных материалов и изделий. Минск: БГТУ, 2008. 180 с.).Known methods of manufacturing wood-polymer composite materials by pressing based on wood fillers (shavings, sawdust, wood fiber) and thermosetting binders - phenol-formaldehyde, urea-formaldehyde resins and their modifications (AM Kozachenko. General technology for the production of wood boards. M .: Higher school, 1990. 144 p .; TV Solovieva. Technology of wood composite materials and products. Minsk: BSTU, 2008. 180 p.).
Однако композиционные материалы, произведенные по данной технологии, токсичны для человека, так как в процессе эксплуатации готовых изделий выделяются пары фенола и формальдегида, которые относятся к высокоопасным веществам. Кроме того, высока их себестоимость, так как синтетические связующие имеют высокую стоимость. Что касается изоцианатных связующих, то, хотя изделия на их основе менее токсичны, изоцианатные смолы являются еще более дорогими, чем фенольные.However, composite materials produced using this technology are toxic to humans, since during the operation of finished products, phenol and formaldehyde vapors are released, which are highly hazardous substances. In addition, their prime cost is high, since synthetic binders are expensive. As for isocyanate binders, although products based on them are less toxic, isocyanate resins are even more expensive than phenolic resins.
Известен способ изготовления тепло- и звукоизоляционного строительного материала (Пат. РФ №2645994; МПК C08J 11/04, В29В 17/00; опубл. 28.02.2018), включающий измельчение, гомогенизацию смеси полимерных отходов и отходов древесины в виде опилок при температуре от 130 до 200°С, загрузку смеси в форму и нагрев до 230°С в течение 10-15 минут с приложением давления до 5 МПа и с последующим охлаждением в течение часа. Смесь полимерных отходов включает отходы полиэтилентерефталата, поливинилхлорида, полиэтилена, натурального каучука и фенопласты.A known method of manufacturing heat and sound insulation building material (Pat. RF No. 2645994; IPC C08J 11/04, В29В 17/00; publ. 28.02.2018), including grinding, homogenization of a mixture of polymer waste and wood waste in the form of sawdust at a temperature 130 to 200 ° C, loading the mixture into the mold and heating to 230 ° C for 10-15 minutes with the application of pressure up to 5 MPa and subsequent cooling for an hour. The polymer waste mixture includes PET, PVC, PE, natural rubber and phenolic waste.
Основными недостатками данного изобретения являются недостаточные теплоизоляционные свойства и низкие амортизационные качества строительных материалов, полученных данным способом.The main disadvantages of this invention are insufficient thermal insulation properties and low shock-absorbing qualities of building materials obtained by this method.
Известен способ изготовления древесного композиционного материала (Пат. РФ №2310669; МПК C08L 97/00; опубл. 20.11.2007), включающий приготовление композиции из древесного наполнителя и связующего, формирование ковра и его последующее горячее прессование. При этом в качестве древесного наполнителя используют опилки, которые смешивают со связующим при температуре размягчения связующего 130-140°С, а в качестве связующего используют смесь частично гидролизованного суберина и субериновых кислот, полученную гидролизом измельченной бересты березы в присутствии гидроксида натрия при температуре 85-87°С. Горячее прессование сформированного ковра проводят при температуре 130-140°С и давлении 10-13 МПа. Доля древесного наполнителя может доходить до 80 мас.%. Принят за прототип.A known method of manufacturing a wood composite material (Pat. RF No. 2310669; IPC C08L 97/00; publ. 20.11.2007), including the preparation of a composition of wood filler and a binder, the formation of a carpet and its subsequent hot pressing. In this case, sawdust is used as a wood filler, which is mixed with a binder at a softening temperature of the binder 130-140 ° C, and as a binder, a mixture of partially hydrolyzed suberin and suberic acids is used, obtained by hydrolysis of crushed birch bark in the presence of sodium hydroxide at a temperature of 85-87 ° C. Hot pressing of the formed carpet is carried out at a temperature of 130-140 ° C and a pressure of 10-13 MPa. The proportion of wood filler can be up to 80 wt%. Taken as a prototype.
Основными недостатками данного изобретения являются недостаточные теплоизоляционные свойства и низкие амортизационные качества строительных материалов, полученных данным способом. Кроме того, использование опилок в качестве древесного наполнителя позволяет создавать только грубый плитный материал, требующий последующей обработки.The main disadvantages of this invention are insufficient thermal insulation properties and low shock-absorbing qualities of building materials obtained by this method. In addition, the use of sawdust as a wood filler allows the creation of only coarse board material that requires subsequent processing.
Предлагаемый способ получения композиционного материала из коры березы решает две задачи, во-первых, получение простого и экологически безопасного композиционного материала, обладающего повышенными тепло- и звукоизоляционными свойствами, во-вторых, утилизация безвозвратных отходов фанерных, лесопильных и деревоперерабатывающих производств в виде коры березы.The proposed method for producing a composite material from birch bark solves two problems, firstly, obtaining a simple and environmentally friendly composite material with increased heat and sound insulation properties, and secondly, utilizing irrevocable waste from plywood, sawmills and wood processing industries in the form of birch bark.
Наилучшими тепло- и звукоизоляционными свойствами обладают экологически безопасные материалы из коры пробкового дуба. Однако кора пробкового дуба является редким и дорогим сырьем, ее запасы очень ограничены. Кора березы, а именно пробковый слой (береста), схожа по многим свойствам с корой пробкового дуба.Environmentally friendly materials made from cork bark have the best heat and sound insulation properties. However, cork bark is a rare and expensive raw material, and its reserves are very limited. Birch bark, namely the cork layer (birch bark), is similar in many properties to the bark of cork oak.
Пробковый слой коры березы (береста) является основной частью корки и составляет до 25 мас.% от общей массы коры, а в стенках пробковых клеток находится щелочерастворимое вещество - суберин (до 40 мас.% от общей массы бересты), представляющий собой комплекс гидрокислот и фенольных кислот, связанных между собой простыми эфирными связями с образованием сетчатой полимерной структуры - полиэстолида. Благодаря суберину береста малопроницаема для воды, газов и звуковых волн. Таким образом, использование бересты в качестве основного наполнителя в композиционном материале позволяет существенно улучшать его тепло- и звукоизоляционные свойства.The cork layer of birch bark (birch bark) is the main part of the crust and accounts for up to 25 wt% of the total bark mass, and in the walls of cork cells there is an alkali-soluble substance - suberin (up to 40 wt% of the total birch bark), which is a complex of hydroxides and phenolic acids linked by simple ether bonds to form a network polymer structure - polyestolide. Due to suberin, birch bark is impervious to water, gases and sound waves. Thus, the use of birch bark as the main filler in a composite material can significantly improve its heat and sound insulation properties.
Поставленные задачи решаются тем, что в способе получения композиционного материала из коры березы, обладающего повышенными тепло- и звукоизоляционными свойствами, включающем приготовление композиции из древесного наполнителя и связующего, формирование ковра и его последующее горячее прессование, согласно изобретению, сначала производят сушку и измельчение коры березы, отделение ее пробкового слоя - бересты, от общей массы коры и ее сушку; полученную измельченную бересту используют в качестве древесного наполнителя, в количестве от 70 до 89,99 мас.%, с содержанием влаги от 6 до 16 мас.% и размерами частиц от 150 до 3000 мкм, в качестве связующего используют гидролизованный суберин в количестве от 5 до 30 мас.%, горячее прессование сформированного ковра проводят при температуре 135-145°С и давлении от 10 до 15 МПа с последующим извлечением композиционного материала и выдержкой в течение 24 часов при температуре воздуха 20±3°С. Отделение пробкового слоя от основной массы измельченной коры березы осуществляют методом пенной флотации посредством воздуха в воде. Гидролизованный суберин получают гидролизом измельченной бересты березы и гидроксида натрия при температуре 85-90°С.The tasks are solved by the fact that in the method for producing a composite material from birch bark, which has increased heat and sound insulation properties, including the preparation of a composition of wood filler and a binder, the formation of a carpet and its subsequent hot pressing, according to the invention, the birch bark is first dried and ground , separation of its cork layer - birch bark, from the total mass of the bark and its drying; the resulting crushed birch bark is used as a wood filler, in an amount of 70 to 89.99 wt%, with a moisture content of 6 to 16 wt% and a particle size of 150 to 3000 μm, hydrolyzed suberin is used as a binder in an amount of 5 up to 30 wt.%, hot pressing of the formed carpet is carried out at a temperature of 135-145 ° C and a pressure of 10 to 15 MPa, followed by extraction of the composite material and holding for 24 hours at an air temperature of 20 ± 3 ° C. The separation of the cork layer from the bulk of the crushed birch bark is carried out by froth flotation by means of air in water. Hydrolyzed suberin is obtained by hydrolysis of crushed birch bark and sodium hydroxide at a temperature of 85-90 ° C.
Согласно изобретению, производят сушку и измельчение коры березы, отделение ее пробкового слоя - бересты, от общей массы коры и ее сушку. Отделение пробкового слоя от основной массы измельченной коры осуществляют методом пенной флотации посредством воздуха в воде. Частицы бересты являются гидрофобными (плохо смачиваемыми водой) в отличие от частиц корки, которые являются гидрофильными (хорошо смачиваемыми водой) частицами. При флотации мелкие пузырьки воздуха прилипают к плохо смачиваемым водой частицам бересты, и образовавшаяся пена поднимает их к поверхности, а все остальные частицы коры оседают. Пену в дальнейшем сгущают и фильтруют.According to the invention, the birch bark is dried and ground, its cork layer - birch bark, is separated from the total mass of the bark and dried. Separation of the cork layer from the bulk of the crushed bark is carried out by froth flotation by means of air in water. Birch bark particles are hydrophobic (poorly wetted with water), unlike crust particles, which are hydrophilic (well wetted with water) particles. During flotation, small air bubbles adhere to birch bark particles that are poorly wetted by water, and the resulting foam raises them to the surface, and all other bark particles settle. The foam is further thickened and filtered.
Полученную измельченную бересту (с содержанием влаги от 6 до 16 мас.% и размерами частиц от 150 до 3000 мкм) используют в качестве древесного наполнителя и смешивают со связующим при температуре его размягчения 135-145°С. В качестве связующего используют гидролизованный суберин, полученный гидролизом измельченной бересты березы и гидроксида натрия при температуре 85-90°С. Связующее и древесный наполнитель берут в массовом соотношении 5-30:70-89,99.The resulting crushed birch bark (with a moisture content of 6 to 16 wt% and a particle size of 150 to 3000 microns) is used as a wood filler and mixed with a binder at a softening temperature of 135-145 ° C. Hydrolyzed suberin, obtained by hydrolysis of crushed birch bark and sodium hydroxide at a temperature of 85-90 ° C, is used as a binder. The binder and wood filler are taken in a mass ratio of 5-30: 70-89.99.
Из полученной композиции формируют ковер и проводят его горячее прессование при удельном давлении 10-15 МПа и температуре 135-145°С с последующим извлечением композиционного материала и выдержкой в течение 24 часов при температуре воздуха 20±3°С. Испытания полученных материалов проводят по ГОСТ 16297-80 «Материалы звукоизоляционные и звукопоглощающие. Методы испытаний» и ГОСТ 17177-94 «Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. Методы испытаний».A carpet is formed from the resulting composition and hot pressing is carried out at a specific pressure of 10-15 MPa and a temperature of 135-145 ° C, followed by extraction of the composite material and holding for 24 hours at an air temperature of 20 ± 3 ° C. Tests of the obtained materials are carried out in accordance with GOST 16297-80 “Soundproof and sound-absorbing materials. Test methods "and GOST 17177-94" Materials and products for building heat-insulating. Test methods ".
Предлагаемый способ позволяет получить строительный материал из отходов в виде коры березы с улучшенными тепло- и звукоизоляционными свойствами. Так, при плотности образца 200-210 кг/м3 и при прочности на разрыв 0,20-0,50 МПа коэффициент теплопроводности составляет 0,041 Вт/(мС°), а коэффициент звукопоглощения - 0,40, что соответствует требованиям ГОСТ.The proposed method allows you to obtain a building material from waste in the form of birch bark with improved heat and sound insulation properties. So, with a sample density of 200-210 kg / m 3 and a tensile strength of 0.20-0.50 MPa, the thermal conductivity coefficient is 0.041 W / (mC °), and the sound absorption coefficient is 0.40, which meets the requirements of GOST.
В таблице 1 представлены основные свойства готовых изделий, полученных заявляемым и известным способами.Table 1 shows the main properties of finished products obtained by the claimed and known methods.
Из таблицы 1 видно, что при сравнении тепло- и звукоизоляционных свойств строительных материалов, полученных заявленным и известным способами, тепло- и звукоизоляционный строительный материал, полученный предлагаемым способом обладает лучшими характеристиками.Table 1 shows that when comparing the heat and sound insulation properties of building materials obtained by the claimed and known methods, the heat and sound insulation building material obtained by the proposed method has the best characteristics.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020119811A RU2739888C1 (en) | 2020-06-08 | 2020-06-08 | Method of producing composite material from birch bark |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020119811A RU2739888C1 (en) | 2020-06-08 | 2020-06-08 | Method of producing composite material from birch bark |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2739888C1 true RU2739888C1 (en) | 2020-12-29 |
Family
ID=74106405
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020119811A RU2739888C1 (en) | 2020-06-08 | 2020-06-08 | Method of producing composite material from birch bark |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2739888C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU89270A1 (en) * | 1950-01-02 | 1950-11-30 | М.М. Кальнин | A method of making an artificial cork |
US6768016B2 (en) * | 1999-08-10 | 2004-07-27 | Regents Of The University Of Minnesota | Isolation of natural products from birch bark |
RU2310669C1 (en) * | 2006-07-19 | 2007-11-20 | Институт химии и химической технологии СО РАН (ИХХТ СО РАН) | Process of manufacturing wood composite material |
CN105111718A (en) * | 2015-09-25 | 2015-12-02 | 郑宝环 | Birch bark compound material and preparation method and application thereof |
RU2645994C2 (en) * | 2016-07-05 | 2018-02-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Майкопский государственный технологический университет" | Method for manufacturing heat and sound insulating construction material |
-
2020
- 2020-06-08 RU RU2020119811A patent/RU2739888C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU89270A1 (en) * | 1950-01-02 | 1950-11-30 | М.М. Кальнин | A method of making an artificial cork |
US6768016B2 (en) * | 1999-08-10 | 2004-07-27 | Regents Of The University Of Minnesota | Isolation of natural products from birch bark |
RU2310669C1 (en) * | 2006-07-19 | 2007-11-20 | Институт химии и химической технологии СО РАН (ИХХТ СО РАН) | Process of manufacturing wood composite material |
CN105111718A (en) * | 2015-09-25 | 2015-12-02 | 郑宝环 | Birch bark compound material and preparation method and application thereof |
RU2645994C2 (en) * | 2016-07-05 | 2018-02-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Майкопский государственный технологический университет" | Method for manufacturing heat and sound insulating construction material |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ayrilmis et al. | Flat-pressed wood plastic composite as an alternative to conventional wood-based panels | |
Soares Del Menezzi et al. | Production and properties of a medium density wood-cement boards produced with oriented strands and silica fume | |
US5955023A (en) | Method of forming composite particle products | |
Gao et al. | BINDERLESS PANELS MADE WITH BLACK SPRUCE BARK. | |
Sahin et al. | Mechanical and thermal properties of particleboard manufactured from waste peachnut shell with glass powder | |
CN107471380B (en) | Composite shaving board and preparation method thereof | |
Muszynski et al. | Investigations on the use of spruce bark in the manufacture of particleboard in Poland | |
Dungani et al. | Modification of the inner part of the oil palm trunk (OPT) with oil palm shell (OPS) nanoparticles and phenol formaldehyde (PF) resin: physical, mechanical, and thermal properties. | |
US3968294A (en) | Lignocellulosic particle board cured with alkali- and acid-catalyzed phenol aldehyde thermosetting resins | |
RU2739888C1 (en) | Method of producing composite material from birch bark | |
Li et al. | Tensile behavior and water absorption of innovative composites from natural cork granules and bamboo particles | |
CN111113586A (en) | Preparation method of oriented strand board | |
Tang et al. | Investigation into mechanical, thermal, flameretardant properties of wood fiber reinforced ultra-high-density fiberboards | |
Akbulut et al. | Some advantages of three-layer medium-density fibreboard as compared to the traditional single-layer one | |
Milagres et al. | Properties of particleboard panels made of sugarcane particles with and without heat treatment | |
JP2005060590A (en) | Adhesive, woody composite material, method for producing woody composite material, and method for peeling adhesive | |
US4044087A (en) | Method of making fast cured lignocellulosic particle board | |
AU2022237941A1 (en) | Biomaterial from steam-cracked lignocellulosic biomass | |
Núñez-Decap et al. | Sustainable particleboards with low formaldehyde emissions based on yeast protein extract adhesives Rhodotorula rubra | |
Siska et al. | Possibility of Acacia Mangium Tree Branches as Particleboard Material. | |
US1899768A (en) | Sawdust wood fiber board and method of making same | |
Oh et al. | Properties of oriented strandboard bonded with phenol-urea-formaldehyde resin | |
Wahab et al. | Assessing the suitability of agro-waste from oil palm empty fruit bunches as quality eco-composite boards | |
Dim et al. | Application of Keratin-Modified Urea-Formaldehyde Resin for Bonding Particleboard | |
da Rosa et al. | Physical and mechanical properties of oriented wood-cement boards produced with five eucalyptus species |