SK143695A3 - Board and manufacture thereof - Google Patents

Description

- i Doska a spôsob jej výroby

Oblasť techniky

Vynález sa týka dosky z materiálu obsahujúceho 1ignocelulózu vo forme častíc alebo vláken napríklad drevotrieskové alebo drevovláknové dosky. Vynález sa týka tiež výroby takejto dosky.

Doterajší stav techniky

Doska typu podľa vynálezu sa vyrába desintegráciou materiálu obsahujúceho 1ignocelulózu na triesky alebo vlákna. Tento desintegrovaný materiál sa potom suší, lepí a vytvaruje sa na rohož. Pritom môže byť lepenie vykonané pred sušením alebo po ňom. Finálny výrobok sa potom získa konečným vysušením rohože lisovaním za tepla na vytvrdenie lepidla pri získaní hotovej dosky.

takých dosiek doska strednej Drevotr i esková sú drevotriesková doska a hustoty MDF (médium density doska sa vyrába z materiálu, na hrubé triesky, zatiaľ čo z materiálu desintegrovaného

Príklady drevovláknová f iberboard“) .

ktorý je desintegrovaný drevovláknová doska je rozvláknením, to je na viac menej oddelené vlákna.

Pevnosť dosky je určovaná vzájomnou väzbou triesok alebo vláken. Pevnosť za sucha tvarovanej lepenej dosky je určovaná prísadou lepidla tým, že vytvrdené lepidlo viaže triesky alebo vlákna spolu.

Ako spojidlo sa pri výrobe lepených dosiek používa normálne močovinoformaldehydové lepidlo, ktoré sa primieša do desintegrovaného materiálu. Množstvo lepidla môže byť hmotnostné 6 aj viac percent. Lepidlo je pomerne drahé a je preto snahou jeho prísadu minimalizovať. Menšie množstvo lepidla má ale nepriaznivý vplyv na pevnosť hotovej dosky. Vzhľadom na to je potrebné prísadu lepidla optimalizovať.

Úlohou vynálezu je zlepšiť pevnosť zhora uvedených typov dosiek. Úlohou vynálezu je tiež znížiť prísadu lepidla pri zachovaní pevnosti dosky.

Podstata vynálezu

Za sucha tvarovaná a za tepla 1isovaná doska z 1ignocelulózu obsahujúceho materiálu v tvare triesok alebo vláken spočíva podľa vynálezu v tom, že je 1ignocelulózový materiál čiastočne sulfonovaný, pričom organicky viazaná sira prevyšuje obsah natívnej síry 1ignocelulózového materiálu, je však nižšia ako hmotnostné 0,4 %.

Podľa vynálezu je lignín triesok alebo vláken aspoň vo svojej povrchovej vrstve modifikovaný chemicky pred konečným sušením, takže dosiahne nárast väzobnej reaktivity zavedením hydrofilných skupín, pričom sa teplota mäknutia lignínu zníži. Chemická modifikácia lignínu môže byť vykonaná chemikáliami, napríklad sulfonačným alebo ozónovým spracovaním, alebo nejakým iným spôsobom.

Vynález a príklady jeho výhodných vyhotovení sú nižšie podrobne opísané.

desintegráci i 1isovanie za

Pri výrobe drevovláknových dosiek východiskovou surovinou triesky, ktoré sa rozvláknia na rozviákňovacom stroji v jednej alebo niekoľkých operáciách. Po sa vykoná lepenie, sušenie, tvarovanie a tepla. Sušenie sa tiež môže vykonávať pred suchým spôsobom sú lepením. Pri lisovaní za tepla je snahou dosiahnuť vo vnútri dosky teplotu 100 až 115 °C v prípade použitia lepidiel na močoví noformaldehydovej bázi.

Pri tomto spôsobe reagujúce s lignínom spracovanie, tak, že sa hydrof i Iných sa do materiálu pridávajú chemikálie pred lisovaním za tepla. Chemické napríklad sulfonácia, modifikuje lignín chemicky dosiahne vyššia skupín. Súčasne reaktivita zavedením zníži teplota mäknutia lignínu. Ako príklady takých priebehu, alebo po ňom. priamej súvislosti s napríklad na vstupe v iazana sa tiež o sebe známych chemikálií sa uvádzajú siričitan sodný a hydrogensiričitan sodný. Chemikálie sa môžu pridávať po konečnom rozvláknení materiálu, v jeho Môže byť vhodné pridávať chemikálie v rozvlákňovaním v diskovom defibrátoru, defibrátoru, v prostriedku defibrátora alebo mimo obvod diskov. Pri rozviákňovaní v dvoch alebo niekoľkých operáciách sa majú chemikálie pridávať tesne pred druhou rozviákňovacou operáciou alebo v jej priebehu, alebo počas poslednej operácii. Inými miestami dávkovanie chemikálií môže byť prefukovacie potrubie za defibrátorom, sušiaca operácia alebo operácia predhrievania pred rozvlákňovaním.

Pri výrobe drevotrieskovej dosky je východiskový materiál v tvare triesok desintegrovaných na častice. Častice sa sušia, lepia a vytvorí sa z nich rúno, ktoré sa vylisuje za tepla na hotovú dosku. Podobne ako pri výrobe drevovláknových dosiek sa normálne používa vytvrdí teľné lepidlo na močovinoformaldehydovej bázi. Tiež v tomto prípade sa chemikálie pridávajú pred lisovaním za tepla. Chemické spracovanie má rovnaký účel a môže byť rovnako ako v prípade výroby drevovláknových dosiek. Chemikálie môžu byť pridané po konečnej desintegrácii materiálu, v jej priebehu alebo pred desintegráciou, s výhodou bezprostredne pred desintegráciou, takže chemická reakcia v lignínu prebieha počas desintegrácie a pri nasledujúcom sušen í.

Ako bolo zhora uvedené, je účelom chemického spracovania, s výhodou sulfonácie, modifikovať chemicky lignín aspoň v povrchovej vrstve triesok alebo vláken, sčasti zavedením hydrofilných skupín, takže sa v ligníne dosiahne zvýšená väzobná reaktivita a sčasti znížením teploty mäknutie lignínu. Chemicky modifikovaná povrchová vrstva má mať hrúbku približne 1 um, pričom zníženie teploty mäknutia má byť najmenej o 10°C.

Pri sulfonácii má byť lignín sulfonovaný tak, aby sa dosiahlo rozdelenie síry v celom priereze triesok alebo vláken, pričom je ale obsah síry koncentrovaný na povrchovú vrstvu triesok alebo vláken. Obsah síry by mal byť teda v povrchovej vrstve o hrúbke 2 ju m najmenej o 50 % vyšší ako priemerný obsah síry v ostatných častiach triesok alebo vláken. Ďalej by mal byť obsah síry' v povrchovej vrstve o hrúbke 1 pm najmenej dvojnásobný oproti priemernému obsahu síry v ostatných častiach triesok alebo vláken.

Pri konečnom lisovaní dosky sa teplota zvýši nad vytvrdzovaciu teplotu lepidla na zaistenie vytvrdenia dosky. Najnižšia teplota v doske pri lisovaní za tepla musí teda presahovať požadovanú vytvrdzovaciu teplotu.

Preto má byť znížená teplota mäknutia lignínu v povrchovej vrstve triesok alebo vláken na teplotu pod najnižšiu teplotu v doske pri lisovaní za tepla. Výsledkom zníženia teploty mäknutie sa vytlačí mäkká lignínová vrstva v povrchu triesok alebo vláken v mieste styku so susednými trieskami alebo vláknami, pričom sa zväčšia styčné plochy, lepidlo sa využije účinnejšie a dosiahnu sa lepšie pevnostné vlastnosti, najmä v priečnom smere dosky.

Zväčšenie väzbovej reaktivity lignínu zavedením hydrofilných skupín ďalej znamená, že lignín môže vytvárať vodíkové väzby ľahšie. Tým sa zvýšia väzbové sily na jednotku povrchu a prídavné sa zvýši pevnosť dosky.

Chemickej modifikácii lignínu vo vnútorných častiach triesok alebo vláken sa má zabrániť na uchovanie jej rozmerovej stálosti. Výhodné je teda nízke dávkovanie siričitanu. Nízke dávkovanie vyvolá sulfonáciu primárnej steny a sekundárnej steny vlákna. Pri vyššom dávkovaní je rozdelenie síry v dobrom vzťahu s rozdelením lignínu v bunečnej stene. Preto má byť sira na sulfonáciu pridaná v množstve maximálne 13 kg síry, s výhodou maximálne 6 kg síry na tonu materiálu obsahuj úceho 1 i gnoce1ulózu.

Na dosiahnutie žiadúcej chemickej modifikácie lignínu v povrchovej vrstve triesok alebo vláken sa majú chemikálie pridávať pri desintegrácii materiálu aleÉo po nej. Dávkovanie chemikálií, reakčná doba a teplotné podmienky musia byť presne riadené. Sulfonáciu lignínu selektívne v povrchovej vrstve triesok alebo vláken sa modifikácia lignínu dosiahne pri nízkom dávkovaní a veľkej časti vnútrajška triesok alebo vláken ostanú sulfonáciou nedotknuté, takže triesky ostanú tuhé a rozmerové stále, čo je výhoda pre pevnosť dosky. Preto je 1ignocelulózový materiál v tvare triesok alebo vláken sulfonovaný čiastočne, takže organicky zreagovaná síra zvýši natívny obsah síry 1ignocelulózového materiálu, je však nižšia ako 0,4 %. S výhodou je zreagované množstvo síry 0,04 až 0,2%. Síra je v podstate zreagovaná s lignínom 1ignocelulózového materiálu vo forme skupín sulfónovej kyseliny.

Vynález bližšie objasňujú, nijako však neobmedzujú nasledujúce príklady praktického vyhotovenia.

Príklady vyhotovenia vynálezu

Príklad 1

Surovina v tvare triesok z európskeho buku sa predohreje na teplotu 175 °C a pridá sa roztok siričitanu sodného. Potom sa vykoná desintegrácia materiálu v rozviákňovacom prístroji. Pridané množstvo siričitanu sodného zodpovedá 10 kg/t triesok (2,5 kg síry na tonu triesok). Pripraví sa tiež referenčná šarža bez chemickej prísady.

Teplota mäknutia lignínu v referenčnej šarži je približne 125 °C, zatiaľ čo teplota mäknutia lignínu v šarži spracovanej chemikáliou sa zníži približne na 100 °C v povrchovej vrstve vlákenného materiálu.

Do prefukovacieho potrubia za rozviákňovacím strojom sa pridá močovinoformaldehydové lepidlo (UF-lepidlo). Pridané množstvo pre materiál spracovaný siričitanom zodpovedá 8 % UF-lepidla, vztiahnuté na suchý vláknitý materiál a pri referenčnom materiále 13 % UF-lepidla, vztiahnuté na suchý vláknitý materiál. Potom sa obe šarže materiálu sušia na obsah sušiny približne 90 % a vytvarujú sa z nich rohože. Tieto vláknité rohože sa zlisujú tlakom 1,5 MPa a lisujú sa za tepla na dosky 6 minút pri teplote 170 °C. Teplota v prostriedku dosky na konci lisovania za tepla je nameraná 115 až 120 ’C, to je nižšia ako teplota mäknutia lignínu v referenčnej šarži, avšak vyššia ako teplota mäknutia lignínu v šarži spracovanej siričitanom.

Zmerá sa pevnosť takto zhotovených dosiek. Výsledky sú nasledujúce =

Vlastnosť Referenčná šarža Šarža spracovaná s i r i ”itanom

Pevnosť v ohybu MPa Pevnosť vnútornej väzby MPa Obsah UF-lepidla ’x

39, 5 1,8

13, 0

39, 0 1,9 8,0

Výsledok ukazuje, že sa dosiahnu dosiek, hoci obsah lepidla v doske mäknutia lignínu je podstatne nižší, uvedený technický efekt.

ekvivalentné pevnosti so zníženou teplotou to potvrdzuje zhora

Príklad 2.

Surovina v tvare smrekových triesok sa predohreje na teplotu 170 °C a pridá sa roztok siričitanú sodného. Potom sa materiál rozvlákni v rozviákňovacom stroji. Pridané množstvo si ričitanú sodného zodpovedá 15 kg/1 a 22 kg/1 triesok (3,8 kg a 4,6 kg síry na tonu triesok). Pripraví sa tiež referenčná šarža bez chemickej prísady. Pri tejto skúške sa nepridá žiadne lepidlo.

Teplota mäknutia lignínu v referenčnej 125 °C, zatiaľ čo teplota mäknutia lignínu chemikáliou sa zníži približne na 100 °C vláknitého materiálu.

šarži je približne v šarži spracovanej v povrchovej vrstve

Po rozvláknení sa obe šarže materiálu sušia na obsah sušiny približne 90 % a vytvarujú sa z nich rohože. Tieto vláknité rohože sa zlisujú tlakom 1,5 MPa a lisujú sa za tepla na dosky 6 minút pri teplote 170 °C. Teplota v prostriedku dosky na konci lisovania za tepla je nameraná 115 až 120 °C, to je nižšia ako teplota mäknutia lignínu v referenčnej šarži, avšak vyššia ako teplota mäknutia lignínu v šarži spracovanej siričitánom.

Zmeria sa nasledujúce :

pevnosť takto zhotovených dosiek

Výsledky sú

Vlastnosť

Referenčná šarža

Siričitanú 15 kg/t 22 kg/t

Pevnosť v ohybu MPa 5,8

Modul pružnosti MPa 785

9,0

1599

12,6

1796

Výsledok ukazuje podstatný rozdiel medzi vlastnosťami dosky spracovanej chemikáliou a referenčnej dosky. Pevnosti ukazujú účinok zvýšenej väzobnej aktivity a zväčšené styčné plochy, ktoré potvrdzujú technický efekt vynálezu.

Vynález sa ale neobmedzuje na opísané vyhotovenia a sú možné modifikácie a obmeny v rozsahu vynálezu.

Technická využiteľnosť

Čiastočnou sulionizáciou trieskového alebo vláknového lignocelulózového materiálu sa dosahuje zvýšenie pevnostných vlastnosti za tepla lisovaných dosiek pri zníženej spotrebe lepidiel.

Claims (14)

1. Za sucha tvarovaná a za tepla 1isovaná doska z 1ignocelulózu obsahujúceho materiálu v tvare triesok alebo vláken, vyznačujúca sa tým, že je lignocelulózový materiál čiastočne sulfonovaný, pričom organicky viazaná síra prevyšuje obsah natívnej síry 1ignocelulózového materiálu, je však nižší ako hmotnostné 0,4 %, vztiahnuté na 1ignocelulózový materiál.

2. Za sucha tvarovaná a za tepla 1isovaná doska podľa nároku 1, vy z n a č u j ú c a s a tým, že obsah organicky viazanej síry je 0,04 až 0,2 %. 3. Za sucha tvarovaná a za tepla 'Ί isovaná doska podľa nároku 1 až 2, vy z n a č u j ú c a s a tým, že síra je

viazaná lignínom 1ignocelulózového materiálu je vo forme skupín sulfónovej kyseliny.

4. Za sucha tvarovaná a za tepla lisovaná doska podľa nároku laž2, vyznačujúca sa tým, že viazaná síra je koncentrovaná v povrchovej vrstve triesok alebo vláken, pričom obsah síry v povrchovej vrstve hrubej 2 pm je podstatne vyšší, s výhodou najmenej o 50 % ako je priemerný obsah síry v ostávajúcej časti triesok alebo vláken.

5. Za sucha tvarovaná a za tepla lisovaná doska podľa nároku 4, vyznačujúca sa tým, že obsah síry v povrchovej im hrubej vrstve je najmenej dvakrát vyšší ako priemerný obsah síry v ostávajúcej časti triesok alebo vláken.

6. Spôsob výroby za sucha tvarovanej a za tepla lisovanej dosky z 1ignocelulózového materiálu, pričom sa materiál desinbegruje na triesky alebo vlákna, suší, lepí pred sušením alebo po ňom, vytvarováva na rohož a nakoniec vysuší lisovaním za tepla na hotovú dosku, vyznačujúci sa tým, Se sa pred konečným sušením lignín aspoň v povrchovej vrstve triesok alebo vláken chemicky modifikuje, pričom sa zvyšuje väzobná reaktivita zavedením hydrofilných skupín a znížením teploty mäknutia lignínu na teplotu pod najnižšiu teplotu potrebnú na vytvrdenie lepidla v doske pri lisovaní za tepla.

7. Spôsob podľa nároku 6, vyznačujúci sa tým, že sa lignín modifikuje chemicky prísadou chemikálií reagujúcich s lignínom.

8. Spôsob podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že sa lignín modifikuje chemicky sulfonáciou.

9. Spôsob podľa nároku 6 až 8, vyz^načujúci sa tým, že teplota mäknutia lignínu sa znižuje aspoň o 10 °C v 1 ym hrubej povrchovej vrstve triesok alebo vláken.

t ý síry

10. Spôsob podľa nároku 8, v y z n m, že sa lignín sulfónuje, pričom sa v celom priereze triesok alebo vláken ačujúci sa dosahuje rozdelenie

11. Spôsob podľa nároku 10, vyznačujúci sa tým, že sa lignín sulfónuje, pričom obsah síry v povrchovej vrstve hrubej 2 ju m je podstatne vyšší, s výhodou najmenej o 50 %, ako je priemerný obsah síry v ostávajúcej časti triesok alebo vláken.

12. Spôsob podľa nároku 8 až 11, vyznačujúci sa t ý m, že sa lignín sulfónuje pridaním chemikálií obsahujúcich síru v množstve maximálne 13 kg, s výhodou 6 kg síry na Lonu materiálu obsahujúceho 1ignocelulózu.

13. Spôsob podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že sa lignín modifikuje chemicky spracovaný ozónom.

14. Spôsob podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že chemikálie sa pridávajú po konečnej desintegrácii materiálu.

15. Spôsob podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že chemikálie sa pridávajú pred konečnou desintegráciou materiálu alebo v jej priebehu.

16. Spôsob podľa nároku 6 až 15, vyznačujúci sa t ý m, že sa des integrácia vykonáva rozviákňovanim v jednej alebo v niekoľkých operáciách.