ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 1997 года по МПК C08L97/02 B27N3/04 

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, а более конкретно, к технологии получения древесно-волокнистых плитных материалов преимущественно средней плотности методом сухого формования.

Известны древесно-волокнистые плиты средней плотности, содержащие древесное волокно и карбамидную или фенолформальдегидную смолу при содержании смолы до 10% [1] Недостатками данных плит является их недостаточно высокие физико-механические показатели, низкая водостойкость и выделение при изготовлении и эксплуатации токсичных веществ, например, формальдегида.

Известен состав для пропитки древесно-волокнистых плит, включающий льняное масло, пластификатор и талловый продукт, в качестве которых использован талловый пек в количестве 80-97% от массы состава [2]
Известен состав для пропитки древесно-волокнистых плит, содержащий талловый пек и легкое талловое масло, имеющее кислотное число 120-135 мг КОН/г при следующем соотношении компонентов, мас. [3]
Талловый пек 60-70
Легкое талловое масло 30-40
Данные составы позволяют повысить прочность плит, однако они не позволяют получать древесно-волокнистые плиты средней плотности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому при использовании результату является плитный материал, содержащий древесное волокно и гидрофобную добавку, в качестве которой использован талловый пек в количестве 3-10% от массы древесного волокна [4]
Данный материал обладает повышенной водостойкостью, однако, он имеет высокую плотность и недостаточно высокие физико-механические показатели, что ограничивает возможность его применения, например, в мебельной промышленности.

Целью данного изобретения является повышение физико-механических показателей и водостойкости древесно-волокнистого материала средней плотности при одновременном снижении его токсичности при изготовлении и эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что древесно-волокнистый материал, преимущественно для плит, содержащий древесное волокно и связующее на основе таллового пека, в качестве связующего содержит аддукт нейтрализованного таллового пека и водорастворимых солей поливалентных металлов, преимущественно водорастворимых солей цинка, меди, магния, олова, алюминия или железа, при следующем соотношении компонентов, мас.

Древесное волокно 86-96
Аддукт нейтрализованного таллового пека и водорастворимых солей поливалентных металлов 4-14.

Талловым пеком называют кубовый остаток процесса ректификации таллового масла, которое в свою очередь получают при переработке сульфатного мыла, получаемого при сульфатном способе производства целлюлозы из древесины [5]
Талловый пек представляет собой смесь смоляных кислот (20,4 мас.), жирных кислот (28,1%), неомыляемых веществ (22,8%) и окисленных веществ (28,0%). Конкретные физико-химические показатели таллового пека зависят от вида исходного древесного сырья и технологии его переработки. В промышленности производят пек талловый для дорожного строительства (ТУ 81-05-84-80) и пек талловый окисленный (ОСТ 13-145-82) [5]
Плитный древесно-волокнистый материал средней плотности получают следующим образом:
Древесную щепу или другое древесное сырье размалывают на древесное волокно известными способами. Затем древесное волокно из пневматических или механических форсунок обрабатывают расплавленным аддуктом взаимодействия централизованного таллового пека и водорастворимых солей поливалентных металлов при его расходе 4-14% от массы абсолютно сухого древесного волокна, подсушивают композицию до влажности 10% формируют сухим способом ковер, подвергают его холодной подпрессовке и подают ковер на горячий пресс, где проводят горячее прессование при температуре 190-220 ^oC в течение до 2 мин на 1 мм толщины готового плитного материала. После горячего прессования плитный материал подвергают термообработке при температуре 155-170^oC с течение до 2 мин на 1 мм толщины готового плитного материала, охлаждают и направляют на последующую переработку, например, на ламинирование декоративными материалами и форматную резку. При этом аддукт можно вводить как описано выше в размолотую древесную массу методом пневматического или механического распыления расплава, как и в щепу до размола или в мельницу при размоле щепы.

Продукт взаимодействия нейтрализованного пека и водорастворимых солей поливалентных металлов получают следующим образом:
Талловый пек, являющийся отходом ректификации таллового масла и представляющего собой смесь высших жирных и смоляных кислот, и неомыляемых и окисленных веществ, подвергают нейтрализации раствором щелочи (NaOH, KOH, NH₄OH) при температуре 30-90^oC. Расход щелочи определяют в зависимости от кислотного числа конкретной пробы таллового пека (обычно около 60 мг КОН на 1 г таллового пека). При этом при нейтрализации происходит образование солей карбоксильных групп высших жирных и смоляных кислот и образование большого количества дополнительных, способных к гидролизу в щелочных и нейтральных средах, сложных эфиров, являющихся функциональными группами для сшивающих полививалентных ионов.

После нейтрализации в талловый пек вводят посредством смешивания с растворами солей поливалентные ионы металлов в молекулы высших жирных и смоляных кислот, обычно высшие смоляные кислоты, при использовании по известным способам таллового пека в качестве связующего, во взаимодействии не участвуют. Обменная реакция взаимодействия растворов таллового пека и водорастворимых солей поливалентных металлов при температуре 70^oC происходит мгновенно с выпадением в осадок водонерастворимого аддукта нейтрализованного таллового пека и ионов поливалентных металлов.

После выпадения аддукта в осадок воду сливают, а аддукт подсушивают, например, под вакуумом. Затем аддукт расплавляют и при температуре 100-1100^oC в виде расплава при помощи распыливающих форсунок или иных средств вводят в древесную массу, предпочтительно в сухое волокно непосредственно перед формированием древесноволокнистого ковра. Далее осуществляют изготовление плит по описанному выше способу.

Для подтверждения возможности реализации изобретения промышленным способом и для экспериментальных доказательств их эффективности проводили сравнительные испытания плитного материала.

Пример 1 (прототип). Из технологической щепы (ГОСТ 15815-83) приготовляют древесное волокно, сушат его и смешивают с фенолформальдегидной смолой СРЖ-3014 при расходе смолы 8% формируют сухим способом ковер (высотой достаточной для получения плиты после горячего прессования 10 мм) и подвергают его горячему прессованию при температуре 190^oC в течение 20 мин.

Затем полученные после горячего прессования плиты подвергают термообработке при температуре 155-170^oC, охлаждают и направляют на дальнейшую обработку.

Качественные показатели полученных при этом плит приведены в табл. 1.

Пример 2. Условия опыта аналогичны примеру 1, но в качестве связующего используют аддукт нейтрализованного таллового пека и водорастворимых солей меди при расходе аддукта 8% к массе абсолютно сухого волокна.

Качественные показатели полученных при этом плит приведены в табл. 1.

Пример 3 (контрольный). Условия опыта аналогичны примеру 2, но плиты после горячего прессования не подвергают термообработке.

Качественные показатели полученных при этом плит приведены в табл. 1.

Примеры 4 и 6. Условия опытов аналогичны примеру 1, но в качестве связующего используют аддукт нейтрализованного таллового пека и водорастворимых солей, соответственно цинка и алюминия, при расходе аддукта 8% к массе абсолютно сухого волокна.

Качественные показатели полученных при этом плит приведены в табл. 1.

Примеры 5 и 7 (контрольные). Условия опытов аналогичны примерам 4,6, но плиты после горячего прессования не подвергают термообработке.

Качественные показатели полученных при этом плит приведены в табл. 1.

Примеры 8 и 9 (контрольные). Условия опытов аналогичны примеру 2, но расход аддукта на основе ионов меди 0.5 и 2% к массе а.с. волокна.

Качественные показатели полученных при этом плит приведены в табл. 2.

Примеры 10-13. Условия опытов аналогичны примеру 2, но расход аддукта на основе ионов меди 4,0% 8,0% 12,0% и 14,0% к массе а.с. волокна.

Качественные показатели полученных при этом плит приведены в табл. 2.

Пример 14 (контрольный). Условия опыта аналогичны примеру 2, но расход аддукта на основе меди более 14,0%
При этом наблюдается вытекание связующего на плиты пресса при горячем прессовании, что недопустимо при нормальной эксплуатации горячего пресса.

Пример 14. Условия опыта аналогичны примеру 2, но в качестве связующего использовали аддукт нейтрализованного таллового пека (по ТУ 81-05-84-800) и сульфата алюминия (ТУ 12966-85) в количестве 4 мас. Результаты испытаний полученного при этом плитного материала приведены в табл. 3.

Пример 15. Условия опыта аналогичны примеру 2, но в качестве связующего использовали аддукт нейтрализованного окисленного таллового пека (по ОСТ. 13-145-82) и магния сернокислого технического (ТУ 6-46-0204915-003-88) в количестве 10 мас. Результаты испытаний полученного при этом плитного материала приведены в табл. 3.

Пример 16. Условия опыта аналогичны примеру 2, но в качестве связующего использовали аддукт нейтрализованного таллового пека (по ТУ 81-05-84-80) и сульфата железа (ТУ 6-09-5272-89) в количестве 14 мас. Результаты испытаний полученного при этом плитного материала приведены в табл. 3.

Пример 17, 18 и 19. Условия опыта аналогичны примеру 15, но в качестве водорастворимой соли поливалентных металлов при приготовлении аддукта использовали хлориды меди, железа и алюминия. Результаты испытаний полученного материала приведены в табл. 3.

Использование: изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, к технологии получения древесно-волокнистых плитных материалов средней плотности. Сущность изобретения: с целью повышения физико-механических показателей и водостойкости материала древесно-волокнистый материал, содержащий древесное волокно и связующее на основе таллового пека, в качестве которого использован аддукт нейтрализованного таллового пека и водорастворимых солей поливалентных металлов, например, меди, магния, олова, алюминия или железа при следующей соотношении компонентов, мас.%: древесное волокно 86-96, аддукт нейтрализованного таллового пека и водорастворимых солей поливалентных металлов 4-14. 3 табл.

Древесно-волокнистый материал преимущественно для плит, содержащий древесное волокно и связующее на основе таллового пека, отличающийся тем, что в качестве связующего материал содержит аддукт нейтрализованного таллового пека и водорастворимых солей поливалентных металлов, например, водорастворимых солей цинка, меди, магния, олова, алюминия или железа при следующем соотношении компонентов, мас.

Древесное волокно 86 96
Аддукт нейтрализованного таллового пека и водорастворимых солей поливалентных металлов 4 14-