СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫХ ПЛИТ Российский патент 1994 года по МПК B27N3/04 

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано при изготовлении древесно-волокнистых плит мокрым способом.

Известен способ изготовления древесно-волокнистых плит по авт. св. СССР N 1420092, кл. B 27 N 3/04, 1987 (Бюл. из. N 32, 1988). По данному способу растительное сырье (древесную щепу) обрабатывают смесью кислот, нагревают до 180^оС, размалывают в волокнистую массу, добавляют воду до концентрации 2% и повторно размалывают до степени помола 24 ДС, затем вводят связующее, содержащее 1,5% фенолоформальдегидной смолы и 1,2% парафиновой эмульсии, после чего формируют ковер и осуществляют горячее прессование при 195^оС и давлении 5,5 МПа. Термообработку плит проводят в течение 3 ч при 160^оС.

Недостатком известного способа изготовления древесно-волокнистых плит является расходование древесины ценных лиственных и хвойных пород, использование токсичной фенолоформальдегидной смолы в качестве связующего, ухудшение экологической чистоты за счет содержания летучих фенолов и попадания фенолов в оборотные и сточные воды.

Известен также способ изготовления древесно-волокнистых плит по авт. св. СССР N 1381224, кл. B 27 N 3/04, 1986 (Бюл. из. N 10, 1988), при котором в качестве растительного сырья используют древесное сырье, размолотое до волокнистой массы со степенью помола 23 ДС в водной среде. Полученную массу подают в массный бассейн и создают кислотность среды рН 4,0-4,5 путем введения раствора электролита. Концентрация волокнистой массы составляет 1,5% . Затем формируют ковер, проводят его обезвоживание до 92% путем принудительной фильтрации вакуумированием при давлении 0,01-0,06 МПа. Пропитку ковра осуществляют путем нанесения на его поверхность связующего состава из феноловых смол и гидрофобных добавок и подвергают горячему прессованию при 190-210^оС и давлении 5-5,5 МПа. Термообработку плит проводят при температуре 145-160^оС в течение 3-3,5 ч.

Недостатками известного способа-прототипа изготовления ДВП является расходование ценного растительного сырья (лиственной и хвойной древесины) и использование токсичного связующего - фенольных смол, а также нарушение экологической чистоты за счет содержания летучих фенолов и попадания фенолов в оборотную и сточную воды. Наличие дополнительных технологических операций, таких как нанесение на поверхность ковра связующего и заключительная термообработка, усложняет технологию изготовления и повышает себестоимость плит.

При осуществлении заявляемого способа изготовления древесно-волокнистых плит достигается технический результат, заключающийся в экономии древесного сырья путем использования вторичных ресурсов в виде измельченных денежных знаков, в полной экономии расходования связующего, в снижении токсичности плит за счет исключения из состава плит фенольных смол, а также в повышении экологической чистоты путем исключения из технологического процесса - нанесения на плиты связующего вещества. Кроме этого, дополнительным техническим результатом является упрощение технологического процесса и снижение себестоимости плит за счет исключения двух технологических операций - пропитки ковра связующим и термообработки.

Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что согласно изобретению способ изготовления древесно-волокнистых плит включает размол растительного сырья в водной среде до волокон, введение водного раствора электролита, формирование и обезвоживание волокнистого ковра вакуумированием, а также горячее прессование. Новым в решении задачи является то, что в качестве растительного сырья используют измельченные денежные знаки, степень помола которых доводят до 40-50^о ШР, а в качестве электролита используют флокулянт с концентрацией в водном растворе 0,025-0,1% . При этом кислотность среды составляет рН 6-9. Формирование ковра вакуумированием осуществляют при давлении 0,09-0,1 МПа до влажности 68-72% , а горячее прессование - при 160-180^оС и давлении 0,5-2,5 МПа до влажности 0,5-1% . Наилучший результата достигается при использовании в качестве флокулянта преимущественно 1,2-диметил-5-винилпиридиний метилсульфата.

В качестве флокулянта используют также электролит - раствор сернокислого алюминия.

Предложенный способ изготовления древесно-волокнистых плит разработан на избирательском уровне и не следует явным образом из известного уровня техники, так как при изготовлении ДВП ранее не использовалось вторичное сырье в виде денежных знаков и это не было известно. Элемент творчества заключается также в том, что авторами выявлено проявляющееся свойство эфиров целлюлозы, составляющих основу материала денежных знаков, модифицироваться при горячем прессовании до 160-180^оС и образовывать прочное сцепление частиц без добавления связующего.

Неожиданному эффекту способствовало также найденное авторами использование в качестве флокулянта 1,2-диметил-5-винилпиридиний метилсульфата (ППС), при введении которого в волокнистую суспензию в количестве 0,05-0,1% к массе абсолютно сухого волокна (а. с. в. ) повышаются скорость обезвоживания волокнистой массы и удержание мелких волокон на сетчатом столе отливной машины.

ППС относится к полимерам, молекулы которых содержат ионогенные группы. Они способны распадаться в водных растворах на ионы. Такие высокомолекулярные электролиты являются полиэлектролитами. При введении водорастворимого полимера в волокнистую массу проявляется его свойство адсорбироваться на поверхности целлюлозных волокон. Это происходит за счет сильной катионности полимера, молекула которого имеет положительный заряд. Ее адсорбция приводит к падению ζ -потенциала (дзета - потенциала) целлюлозы, и вслед за этим наступает коагуляция, т. е. агрегация волокон. При этом скорость обезвоживания и удержание мелкого волокна на сетчатом столе отливной машины увеличиваются.

Согласно техническим условиям на ППС (ТУ 6-14-22-10-73) ППС - гелеобразная масса желтоватого цвета с концентрацией 60% с мол. м. 0,97˙ 10⁶ - 2,5˙ 10⁶.

П р и м е р 1. Волокнистые плиты изготавливают по технологии мокрого способа производства. Измельченные денежные знаки распускаются в ролле до волокнистой суспензии с концентрацией 4,5% и степенью помола волокна 50 ШР. Целлюлозосодержащая волокнистая суспензия при этом имеет следующий фракционный состав, % : Фракция I (0,01 мм) 35 Фракция II (0,47 мм) 52 Фракция II (0,47 мм) 52 Фракция II (3,81 мм) 3
В массном бассейне ее разводят до концентрации 2,0% , вводят электролит для достижения рН среды 4,5. После чего целлюлозосодержащая волокнистая суспензия поступает на отливную машину. Перед выходом на дозатор в нее вводится флокулянт - раствор катионоактивного полиэлектролита, в качестве которого используют поли-1,2-диметил-винилпиридиний метилсульфат (ППС) в количестве 0,1% к массе абсолютно сухого волокна (к массе а. с. в. ) для интенсификации процесса обезвоживания. Волокнистый ковер формируется на отливной машине периодического действия. Избыточная влага удаляется вакуумированием. Сформированный таким образом ковер проходит горячее прессование при температуре 160^оС, удельном давлении 2,5 МПа до влажности 1% и форматный раскрой.

П р и м е р 2. Аналогичен примеру 1. Волокнистую суспензию готовят следующего фракционного состава, % : Фракция I (0,76 мм) 35 Фракция II (3,8 мм) 52 Фракция III (4,5 мм) 3
Степень помола волокна 40^оШР. Раствор ППС вводят в количестве 0,05% к массе а. с. в. Остальные операции, как в примере 1.

П р и м е р 3. Аналогичен примеру 1. Наилучший результат достигается при степени помола волокна 45^оШР. Волокнистую суспензию при этом готовят следующего фракционного состава, % : Фракция I (0,1 мм) 20 Фракция II (1,5 мм) 7,8 Фракция III (4,0 мм) 2
Раствор ППС вводят в количестве 0,09% к массе а. с. в. Остальные операции, как в примере 1.

П р и м е р 4. Аналогичен примеру 1. Раствор ППС вводят в волокнистую суспензию в нейтральную среду при рН 7. Остальные операции, как в примере 1.

П р и м е р 5. Аналогичен примеру 4. Раствор ППС вводят в волокнистую суспензию с щелочной средой рН 9, которая достигается введением раствора едкого натра.

П р и м е р 6. Аналогичен примеру 3. Отличие заключается в том, что в качестве флокулянта используют электролит - раствор сернокислого алюминия. При этом рН среды волокнистой суспензии составляет 4,5.

Готовые плиты по примерам 1-6 испытывались по ГОСТ 4598-86. Результаты испытаний по примерам 1-6 приведены в таблице.

Таким образом, изобретение позволяет получить материал, по прочностным свойствам не уступающий прототипу, но без применения связующего, что приводит к снижению токсичности плит и повышению экологической чистоты производства и окружающей среды.

Использование вторичных ресурсов в виде измельченной денежной макулатуры обеспечивает один из основных технических результатов, а именно экономию ценных древесных материалов путем исключения их из производства.

Заявленный способ изготовления древесно-волокнистых плит является промышленно применимым и может быть использован в промышленности, так как исходные компоненты, представляющие собой денежную макулатуру, флокулянт и воду являются общедоступными и по цене и по материальному обращению, а технологический проект прост и в некоторой степени упрощен за счет исключения из обычного известного процесса двух операций - проклейки связующим и термообработки.

Испытания древесно-волокнистых плит, изготовленных заявляемым способом, проведенные в Московском ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана, показали отсутствие токсичности плит.

Возможность осуществления изобретения подтверждена испытаниями, проведенными в Московском научно-исследовательском проектно-технологическом институте "Стройиндустрия".

Последовательность действий при производстве древесно-волокнистых плит заявляемым способом над измельченной денежной макулатурой, а также условия проведения этих действий, т. е. конкретные режимы температуры, давления, процентное содержание используемых известных средств приведены в примерах 1, 2, 3, 4, 5 и 6. (56) Авторское свидетельство СССР N 1381224, кл. В 27 N 3/04, 1986.

Использование: изготовление древесно-волокнистых плит. Сущность изобретения: в качестве растительного сырья используют измельченные денежные знаки со степенью помола 40 50ШР, в качестве электролита используют флокулянт, преимущественно 1,2-диметил-5-винилпиридиний метилсульфат с концентрацией в водном растворе 0,025 0,1% , при этом кислотность среды составляет рН 6 9, формирование и обезвоживание ковра вакуумированием осуществляют при давлении 0,09 0,1 МПа до влажности 68 72% , а в горячее прессование при температуре 160 180 С и давлении 0,5 2,5 МПа до влажности 0,5 1% . 1 табл.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫХ ПЛИТ , включающий pазмол pастительного сыpья в водной сpеде до волокон, введение водного pаствоpа флокулянта, фоpмиpование и обезвоживание волокнистого ковpа вакуумиpованием и последующее гоpячее пpессование сфоpмиpованного ковpа, отличающийся тем, что в качестве pастительного сыpья используют измельченные денежные знаки со степенью помола 40 - 50^o ШР, в качестве электpолита - флокулянт, пpеимущественно 1,2-диметил-5-винилпиpидиний метилсульфат с концентpацией в водном pаствоpе 0,025 N 0,1% , пpи этом pН сpеды составляет 6 - 9, фоpмиpование и обезвоживание ковpа вакуумиpованием осуществляют пpи давлении 0,09 - 0,1 МПа до влажности 68 - 72% , а гоpячее пpессование пpи 160 - 180^oС и 0,5 N 2,5 МПа до влажности 0,5 - 1% .