СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УЛУЧШЕННЫХ КОМПОЗИТНЫХ ПЛИТ Российский патент 2020 года по МПК B27N1/02 B27N3/00 

В настоящей заявке испрашивается приоритет в связи с заявкой на выдачу патента США №62/301778, поданной 1 марта 2016 г., содержание которой полностью включено в настоящее описание в качестве ссылки.

Предшествующий уровень техники

Настоящее изобретение относится к способу получения древесных композитных структур, который обеспечивает улучшенную механическую обрабатываемость. Более подробно способ включает смешивание древесных частиц с композицией, включающей водную дисперсию белка и разбавителя с последующим формованием или прессованием комбинации древесных частиц и реакционной смеси, что обеспечивает улучшенную способность к обработке и повышенной производительности.

Композиты на основе лигноцеллюлозы, такие как фанера для внутренней отделки, древесно-волокнистая плита средне плотности (ДВП), древесностружечная плита (ДСП), древесностружечная плита из крупной стружки и ориентированно-стружечная плита, получают из комбинаций лигноцелюлозы, таких как древесина, и связующего или связующих, известных также под названием смол и адгезивов. Композитные материалы, такие как ориентированно-стружечная плита, ДСП и ДСП из станочной стружки, обычно получают при смешении или распылении лигноцеллюлозных материалов, таких как древесная стружка, древесное волокно, древесные частицы, крупномерная стружка, древесные рейки или щепы, пиломатериалы, или других измельченных лигноцелюлозных материалов, с композицией связующего, при этом измельченные материалы смешивают во вращающемся барабане или в смесителе, в продувном трубопроводе или аналогичном устройстве. После смешивания, достаточного для образовании равномерной смеси, материалы формуют в неплотный мат, который прессуют, например, между нагретыми плитами или пластинами или стальными лентами для отверждения связующего и сцепления стружки, реек, щепы, пиломатериалов и т.п.в уплотненную форму. Стандартные способы обычно осуществляют при температурах в интервале приблизительно от 150°С до 225°С в присутствии различных количеств пара, образующегося при высвобождении влаги, захваченной древесным или лигноцеллюлозным материалами. При проведении таких процессов обычно перед смешиванием лигноцеллюлозного материала со связующим требуется наличие влаги в нем приблизительно от 2 до 35 мас. %.

Композиции связующего или адгезива, которые были использованы для получения таких композитных древесных продуктов, включают фенолформальдегидные смолы, мочевиноформальдегидные смолы и изоцианаты, см., например, работу James В. Wilson "Isocyanate Adhesives as Binders for Composition Board", представленную на симпозиуме "Wood Adhesives-Research, Applications and Needs", г. Мэдисон, штат Висконсин, 23-25 сентября 1980, в которой обсуждаются преимущества и недостатки каждого из указанных различных типов связующих. Ранее и недавно описанные адгезивы на основе белков представляют собой водные адгезивы. Различные водные адгезивы описаны в ряде книг, статей и патентов. См., например, патенты, в которых описаны адгезивы на основе соевой муки (такие как патенты США №№7060798 и 7252735), мочевиноформальдегидных смол (UF), меламинмочевиноформальдегидных смол (MUF), меламинформальдегида (MF), фенолформальдегидных смол (PF) и полиэтиленвинилацетата).

Обычно адгезивы содержат фенолформальдегидную смолу (PF). Другой общеизвестной смолой является жидкий поли-4,4'-метиленбис(фенилизоцианат) (pMDI). Несмотря на то, что водные щелочные фенолформальдегидные смолы характеризуются хорошим сроком службы, относительно низкой стоимостью и относительно низкой токсичностью, они характеризуются более медленными временами прессований и, в основном, из них получают продукты с более высокими толщинами набухания по сравнению с такими же продуктами, содержащими связующее на основе pMDI. Хотя смолы на основе изоцианатов могут характеризоваться улучшенными эксплуатационными характеристиками, их стоимость значительно выше по сравнению с PF смолами. Дополнительный недостаток получения их на заводах или фабриках заключается в значительных капитальных затратах, связанных с прессом и связанным с ним оборудованием, включая паро-производящие установки, обеспечивающие нагревание в процессе прессования.

После процесса прессования лигноцеллюлозные композиты подвергают стадиям механообработки, которые могут включать стадии обработки резанием, обрезки фрезования и/или шлифовки. В основном известно, что из лигноцеллюлозных материалов в смеси со связующим pMDI получают в частности плиточные продукты, которые являются труднообрабатываемыми по данным испытаний, например, при износе режущего полотна пил и фрез, или шлифовальных ремней, или вследствие дефектов качества обрезной кромки или поверхности после шлифования.

В патенте США №2013/0005867 А1 описаны адгезивы на основе сои, которые также использовали для получения композитных плит.В этом случае в качестве исходных материалов использовали, например, соевую муку, белковые соевые концентраты (SPC) или белковые соевые изоляты (SPI). Другими словами, данное описание относится ко всем соевым продуктам, содержащим более 20% углеводов, таких как соевая мука. Соевая мука представляет собой более дешевый продукт по сравнению с SPI, но также содержит высокие уровни углеводов, требующих применение более сложных технологий сшивки, так как сшивка приводит к улучшенной водостойкости адгезивов на основе сои.

Адгезивы, включающие крахмальные и белковые компоненты, такие как соя, описаны в патентах, таких как патенты США №№5523293, 6235815, заявки на выдачу патентов США №№2011/0100256, 2013/202905, в патенте США №7960452, в которых описан адгезив из растительных белков и крахмалов, а также в других документах, в которых описаны сахара или крахмалы, взаимодействующие с мочевиной, фенолом или сульфитным щелоком, см. патент США №4525164 и патент Бельгии №874584.

В патенте США №6214265 В1 описана композиция для сцепления твердых лигноцеллюлозных материалов. Пригодные составы связующих основаны на реакционной смеси изоцианата и углеводного материала. Они являются эффективными и недорогостоящими, и снижают опасность для здоровья, связанную с использованием формальдегида. Углеводные материалы включают, например, сахара и крахмалы, в присутствии и отсутствии других активных материалов. Такие углеводы смешивают с жидким диизоцианатом и наносят на древесину, которую затем прессуют и получают композитный продукт.

В некоторых областях производства композитных плиточных материалов сахара используют в качестве разбавителей или добавок в смеси с мелассой и крахмалом, как указано в подробном перечне углеводов, см. патент Великобритании №976491, и патенты США №№3239408 и 5905115.

В патенте США №8901208 В1 описана композитная плита, полученная с использованием биосмолы, такой как производное соевого белка, или углеводное производное целлюлозы или крахмала, и/или связующего с низким содержанием формальдегида или не содержащего формальдегид связующего. Связующее может частично состоять из восстанавливающего сахара или альдегид содержащих сахаров.

В патенте США №4183997 описано связывание лигноцеллюлозного материала при взаимодействии с реакционноспособными сахарами, крахмалами или обоими указанными реагентами в присутствии катализатора, способного превращать сахара и крахмалы в твердые нерастворимые в воде вещества, и щелочного буферного агента. Однако, соевая мука не упомянута.

В патенте США №4654259 описано сцепление поверхностей древесных частиц с использованием связывающей композиции, включающей один или более Сахаров и аминопласт. В нем также описаны адгезивы на основе углеводов, таких как крахмалы и сахара, которые превращают в связующие различными способами.

В настоящее время все еще существует необходимость в получении композитной плиты, обеспечивающей улучшенные время износа и качества обрезной кромки и при этом позволяющей сохранить приемлемые стандарты по физическим свойствам и качеству конечного продукта. С использованием настоящей композиции при получении композитных структур можно обеспечить повышенную производительность за счет ускорения стадий обработки резанием и обрезки композита, а также можно обеспечить сниженное время простоя в связи с заменой лезвий.

Краткое описание настоящего изобретения

Настоящее изобретение относится к способу получения лигноцеллюлозной композитной плиты, который обеспечивает улучшенные время износа и качество обрезной кромки, и при этом позволяет сохранить приемлемые стандарты по физическим свойствам и качеству. Настоящий способ включает источник лигноцеллюлозы, при этом указанный способ включает добавление водной дисперсии белка и дисперсии разбавителя к лигноцеллюлозному материалу, и добавление адгезива, связующего или отвердителя осуществляют перед добавлением водной дисперсии белка и разбавителя или их комбинации или одновременно или последовательно с ними, при этом получают композитную смесь, которую формуют в рыхлый мат, который затем прессуют и отверждают.

Более подробно, способ по настоящему изобретению включает добавление водной дисперсии белка и разбавителя, при этом разбавитель находится в форме крахмала и Сахаров, а соотношение крахмала и сои в смеси лигноцеллюлозного материала составляет приблизительно от 1:1 до 0:1, и может составлять приблизительно от 0,1:1 до приблизительно от 2:1, причем соотношение сахара и (соя+крахмал) может составлять приблизительно от 0,5 частей сахара до 1 части (соя+крахмал) до приблизительно от 2 частей сахара до приблизительно 1 части (соя+крахмал). Белок может представлять собой соевый продукт, а сахар может представлять собой мелассу. Адгезивы, связующие и/или отвердители, такие как pMDI, используемые в некоторых операционных фрезерных станках, также добавляют в композитную смесь, которую затем формуют в мат, который прессуют и отверждают. Адгезив можно добавлять в лигноцеллюлозную смесь перед добавлением водной дисперсии белка и разбавителя или их комбинации или одновременно с их добавлением.

Подробное описание настоящего изобретения

В настоящем изобретении предлагается способ для улучшения обрабатываемости композитной плиты, согласно которому водную дисперсию белка и разбавителя добавляют в лигноцеллюлозную смесь для получения композитных материалов перед добавлением, одновременно или после добавления адгезива, связующего или отвердителя, обычно используемых на заводах, или их можно добавлять в комбинации.

В одном объекте настоящего изобретения способ относится к обеспечению источника лигноцеллюлозного материала, который измельчают на более мелкие частицы с использованием, например, дробилки, молотковой мельницы или рафинера, при этом получают лигноцеллюлозную смесь с влагосодержанием приблизительно от 1,5% до приблизительно 35%. Водную дисперсию белка и разбавителя получают и разбавляют до вязкости менее приблизительно 100 сантипуаз (сП). Водную дисперсию добавляют в лигноцеллюлозную смесь в количестве приблизительно от 1% до приблизительно 2% в расчете на массу сухого лигноцеллюлозного материала, и водная дисперсия может составлять приблизительно 1,5% водной дисперсии белка и разбавителя в расчете на массу сухого лигноцеллюлозного материала.

В водной дисперсии белка и разбавителя, в которой разбавитель находится в форме крахмала и Сахаров, соотношение крахмала и сои составляет приблизительно от 1:1 до 0:1, и может составлять приблизительно от 0,1:1 до приблизительно от 2:1 крахмала и белка, а соотношение сахара и (соя+крахмал) может составлять приблизительно от 0,5 частей сахара до 1 части (соя+крахмал), до приблизительно от 2 частей сахара до приблизительно 1 части (соя+крахмал).

Затем в смесь композита добавляют адгезивы, связующие и/или отвердители в количествах приблизительно от 1% до приблизительно 15% в расчете на массу сухого лигноцеллюлозного материала, и указанное количество может составлять от приблизительно 1% до 5%, или приблизительно 1,5% в расчете на сухую массу лигноцеллюлозного материала, и смесь композита затем смешивают, например, в барабанном смесителе, сдвиговом смесителе или трубкообразном смесителе, таком как продувной трубопровод, при этом получают мат, который прессуют в холодном состоянии или прессуют без нагревания. Затем спрессованный в холодном состоянии мат прессуют в горячем состоянии при температурах приблизительно от 150°С до приблизительно 225°С, при этом обеспечивается отверждение композитной структуры. Все количества используемых реагентов выражены в процентах в расчете на массу активных компонентов.

В других объектах способа по настоящему изобретению соотношение крахмала и сои составляет приблизительно от 1:1 до 0:1, и может составлять приблизительно от 0,1:1 до приблизительно от 2:1 крахмала и белка, а соотношение сахара и (соя+крахмал) может составлять приблизительно от 0,5 частей сахара до 1 части (соя+крахмал), до приблизительно от 2 частей сахара до приблизительно 1 части (соя+крахмал).

В некоторых объектах по настоящему изобретению белок может включать соевый белок, кровяную муку, перьевую муку, кератин, желатин, коллаген, глютен, сине-зеленые водоросли spimlina, казеин, соевую муку, пшеничный клей, кукурузный клей, арахисовую муку, люпиновую муку и яичный белок. Источник белка можно предварительно обрабатывать или модифицировать для улучшения его растворимости, диспергируемости и/или реакционной способности. Соевую муку, соевый концентрат или соевый изолят можно использовать в качестве источника белка для адгезива. Один предпочтительный источник белка по настоящему изобретению представляет собой соевую муку (приблизительно 50 мас. % белка в расчете на массу сухого вещества). Настоящее изобретение относится к водным дисперсиям белка и разбавителя независимо от индекса диспергируемости белка (ИДБ) используемой соевой муки. ИДБ представляет собой средство сравнения растворимости белка в воде, он широко используется в отрасли производства соевых продуктов. Несмотря на то, что ИДБ не является определяющим для настоящего способа, предпочтительным является ИДБ более 70. Авторами настоящего изобретения было обнаружено, что соевая мука представляет собой хороший источник белка для применения в настоящем способе.

В некоторых объектах способа по настоящему изобретению пригодные крахмалы являются природными крахмалами и модифицированными крахмалами, полученными из картофеля, сухого обезжиренного молока, пшеницы, риса, гороха и т.п., такими как ацетилированный деградированный крахмал, крахмал, модифицированный алкилянтарной кислотой, окисленный крахмал, гидроксипропилированный крахмал, катионный крахмал, амилопектиновый крахмал, ацетилированный крахмал с высоким содержанием амилозы, крахмал тапиоки, природный картофельный крахмал, природный крахмал из сухого обезжиренного молока, природный пшеничный крахмал, природный рисовый крахмал и природный гороховый крахмал. Такие крахмалы можно использовать с любыми белками и сахарами, описанными в других объектах данного способа.

В некоторых объектах способа по настоящему изобретению сахаром может являться, например, меласса, глицерин, кукурузный сироп и сахароза, а источником белка может являться соевая мука, концентраты соевого белка (SPC) или изоляты соевого белка (SPI).

В другом объекте способа по настоящему изобретению адгезивы, связующие и/или отвердители добавляют в смесь лигноцеллюлозных материалов после водной дисперсии белка и разбавителя. Согласно способу по настоящему изобретению адгезивы, связующие и отвердители используют взаимозаменяемо.

В еще одних объектах способа водная дисперсия белка и разбавителя представляет собой дисперсию соевой муки/крахмала/мелассы, которую добавляют в лигноцеллюлозную смесь, где соотношение крахмала и сои составляет приблизительно от 1:1 до 0:1, соотношение крахмала к сое может составлять приблизительно от 0,1:1 до приблизительно 2:1, и соотношение сахара и (соя+крахмал) может составлять приблизительно от 0,5 частей сахара до приблизительно 1 части (соя+крахмал) до приблизительно 2 частей сахара до приблизительно 1 части (соя+крахмал). Адгезив, связующее или отвердитель можно добавлять в лигноцеллюлозную смесь перед добавлением, одновременно с ними или после добавления водной дисперсии белка и разбавителя или можно добавлять в комбинации с ними.

В одном объекте способа по настоящему изобретению источник лигноцеллюлозного материала измельчают на более мелкие частицы с использованием, например, дробильной машины, молотковой мельницы или рафинера, которые используют в производстве ориентированно-стружечных плит и ДВП.

В некоторых объектах способа по настоящему изобретению водная дисперсия, описанная в других объектах, может снижать износ инструмента и лопаток по меньшей мере на 10%, 25%, 50% и приблизительно на 65%. Износ инструмента и качество краевой кромки, например, на фрезах, пилах или ножах проявляются при использовании в способе получения композитной плиты, водной дисперсии белка и разбавителя, как описано в данном контексте.

Адгезивы

Композиты состоят из множества материалов, обычно из лигноцеллюлозного материала, такого как древесина или тип волокон или наполнителя, которые используют в смеси в адгезивом. Адгезив, используемый в композитах, называют также связующим или смолой. Лигноцеллюлозный материал включает основную часть композита в интервале приблизительно от 80 об. % до приблизительно 99 об. % и может составлять приблизительно от 90 об. % до 99 об. %. Часть адгезива составляет приблизительно от 1 об. % до приблизительно 20 об. % в расчете на массу композита и может составлять приблизительно от 1% до приблизительно 15%, от 1% до приблизительно 10% в расчете на массу сухого лигноцеллюлозного материала.

В композитах лигноцеллюлозные материалы смешивают, сцепляют или склеивают с использованием адгезива или связующего, которые в настоящем описании используют взаимозаменяемо. Для большинства лигноцеллюлозных композитов наиболее часто используемыми адгезивами являются мочевино-формальдегидные смолы и фенолформальдегидные смолы. Примеры пригодных адгезивов включают, но не ограничиваясь только ими, pMDI, UF, MF, MUF и PF. Предпочтительным является изоцианат или pMDI.

В состав адгезива могут быть включены другие добавки, такие как, модифицирующие агенты для увеличения объема, модификаторы вязкости, пеногасители, разбавители, катализаторы, акцепторы формальдегида, биоциды и наполнители.

Компоненты состава адгезива обычно смешивают в пригодном смесителе и перемешивают до получения гомогенной смеси, но компоненты можно также смешивать непосредственно на установке при одновременном распылении или даже in situ в структуре композита.

В одном объекте способа по настоящему изобретению лигноцеллюлозным материалом в составе композита является древесина, предпочтительно деревянная пыль и частицы и стружки, такие как используемые при получении прессованной древесины и древесных волокон для получения ДВП.

Для получения удовлетворительных свойств композита адгезив следует равномерно наносить на лигноцеллюлозный материал, а также равномерно распределять в лигноцеллюлозном материале. Специалистам в данной области техники известны способы обеспечения надлежащего смешивания адгезива и лигноцеллюлозного материала. Например, при получении прессованной древесины обычно адгезив распыляют на движущиеся частицы древесины, которые затем обрабатывают в барабанном или другом смесителе. Водную дисперсию согласно способу по настоящему изобретению можно добавлять в лигноцеллюлозный материал перед добавлением, одновременно и/или после добавления адгезивов, связующих и/или отвердителей или в их комбинации.

В одном объекте способа по настоящему изобретению предлагаются улучшенные времена износа оборудования и режущей кромки при получении композитной плиты, при этом предлагается уменьшение времени износа оборудования и режущей кромки по меньшей мере на 10%, по меньшей мере на 25%, по меньшей мере на 50% и по меньшей мере приблизительно на 65% при сохранении приемлемой прочности.

Настоящий вариант и другие варианты осуществления настоящего изобретения определены в приведенных ниже примерах. Следует понимать, что примеры приведены только для иллюстрации. Таким образом, специалистам в данной области техники представляются очевидными различные модификации способов наряду с приведенными данном контексте. Несмотря на то, что настоящее изобретение описано со ссылкой на конкретные средства, материалы и варианты осуществления, следует понимать, что оно не ограничивается конкретными вариантами осуществления и может быть применено ко всем эквивалентам в пределах объема пунктов формулы настоящего изобретения. Все ссылки, процитированные в данном контексте, полностью включены в настоящее описание.

Пример 1

Получение водной дисперсии и композитная плита

Композит получали следующим образом: 334 г воды смешивали с 360 г сырой мелассы (Imperial Sugar Со, Sugar Land, ТХ), 1 г коммерческого пеногасителя Advantage^® 1529, (Solenis LLC, Wilmington, DE) и 1,5 г метабисульфита натрия. К полученной смеси медленно добавляли 152 г соевой муки Prolia 200/90 (Cargill, Minnetonka, MN). Соевую муку тщательно перемешивали со смесью. В полученную смесь медленно добавляли 152 г кукурузного крахмала Casco Industrial (Ingredion Inc., Westchester, IL). Кукурузный крахмал тщательно перемешивали со смесью. Конечное содержание твердых веществ составляло приблизительно 50%.

На второй стадии 100 частей лигноцеллюлозного материала в форме древесной массы на сухой основе, в основном сосновой, в форме частиц (таких как частицы, которые используют для получения лицевой стороны прессованной древесины) помещали в смеситель сдвигового типа Littleford Day. Содержание влаги в древесине составило приблизительно 6%. Смеситель при перемешивании переворачивает и перемещает частицы древесины. В ходе перемешивания древесину распыляли в виде описанной выше смеси с 1,5 частями в расчете на сухую основу описанной выше смеси соя/крахмал/меласса. Распыление осуществляли в течение приблизительно 1 мин. При продолжении перемешивания древесные частицы распыляли в виде описанной выше смеси с 1,5 частями в расчете на сухую основу метилендифенилдиизоцианата (pMDI). Распыление проводили в течение приблизительно 1 мин и продолжали перемешивание древесины в смесителе. Аналогичным образом обрабатывали приблизительно 5500 г лицевой стороны прессованной древесины.

Вторую порцию 100 частей лигноцеллюлозного материала в форме древесной массы на сухой основе, в основном сосновой, в форме частиц (таких как частицы, которые используют для получения центральной части прессованной древесины) помещали в смеситель сдвигового типа Littleford Day. Содержание влаги в древесине составило приблизительно 1,5%. Смеситель при перемешивании переворачивает и перемещает частицы древесины. В ходе перемешивания древесину распыляли в виде описанной выше смеси с 1,5 частями в расчете на сухую основу описанной выше смеси соя/крахмал/меласса. Распыление осуществляли в течение приблизительно 1 мин. При продолжении перемешивания древесные частицы распыляли в виде описанной выше смеси с 1,5 частями в расчете на сухую основу pMDI. Распыление проводили в течение приблизительно 1 мин и продолжали перемешивание древесины в смесителе в течение 1 мин. Аналогичным образом обрабатывали приблизительно 5300 г центральной части прессованной древесины.

Полученную смесь, 2995 г лигноцеллюлозной композиции для лицевой стороны, загружали в 34 дюймовую емкость с помощью 34 дюймовой рамки и разравнивали. 2861 г лигноцеллюлозной композиции для центральной части размещали поверх первого слоя и разравнивали. Еще одну порцию 2861 г лигноцеллюлозного материала для центральной части размещали поверх второго слоя и разравнивали. Последнюю порцию 2995 г лигноцеллюлозного материала для лицевой стороны размещали поверх третьего слоя и разравнивали. Такую многослойную лигноцеллюлозную композицию прессовали вручную начерно с использованием плиты 34×34 дюйма. Затем рамку удаляли и полученную структуру прессовали в горячем состоянии до толщины 3/4 дюйма в нагретом маслом прессе Нордберга 36 дюймов × 36 дюймов, управляемом с помощью программного обеспечения PressMAN (Alberta Innovates, Edmonton, AB, Канада). Условия прессования составляли 160°С в течение 4 мин.

Пример 2

Получение композита осуществляли следующим образом: 100 частей лигноцеллюлозного материала в форме древесной массы на сухой основе, в основном сосновой, в форме частиц (таких как частицы, которые используют для получения лицевой стороны прессованной древесины) помещали в смеситель сдвигового типа Littleford Day. Содержание влаги в древесине составило приблизительно 6%. Смеситель при перемешивании переворачивает и перемещает частицы древесины. В ходе перемешивания древесину распыляли в виде описанной выше смеси с 5,7 частями в расчете на сухую основу деионизированной воды. Распыление осуществляли в течение приблизительно 1 мин. При продолжении перемешивания древесную массу распыляли в виде описанной выше смеси с 1,5 частями в расчете на сухую основу pMDI. Распыление проводили в течение приблизительно 1 мин и продолжали перемешивание древесины в смесителе в течение 1 мин. Аналогичным образом обрабатывали приблизительно 5500 г лицевой стороны прессованной древесины.

Вторую порцию 100 частей лигноцеллюлозного материала в форме древесной массы на сухой основе, в основном сосновой, в форме частиц (таких как частицы, которые используют для получения центральной части прессованной древесины) помещали в смеситель сдвигового типа Littleford Day. Содержание влаги в древесине составило приблизительно 1,5%. Смеситель при перемешивании переворачивает и перемещает частицы древесины. В ходе перемешивания древесину распыляли в виде описанной выше смеси с 6,1 частями в расчете на сухую основу деионизированной воды. Распыление осуществляли в течение приблизительно 1 мин. При продолжении перемешивания древесные частицы распыляли в виде описанной выше смеси с 1,5 частями в расчете на сухую основу pMDI. Распыление проводили в течение приблизительно 1 мин и продолжали перемешивание древесины в смесителе. Аналогичным образом обрабатывали приблизительно 5300 г центральной части прессованной древесины.

Полученную смесь, 2975 г лигноцеллюлозной композиции для лицевой стороны, помещали в 34 дюймовую емкость с использованием 34 дюймовой рамки и разравнивали. 2880 г лигноцеллюлозной композиции для центральной части размещали поверх первого слоя и разравнивали. Еще одну порцию 2880 г лигноцеллюлозного материала для центральной части размещали поверх второго слоя и разравнивали. Последнюю порцию 2975 г лигноцеллюлозного материала для лицевой стороны размещали поверх третьего слоя и разравнивали. Такую многослойную лигноцеллюлозную композицию прессовали вручную начерно с использованием плиты 34×34 дюйма. Затем рамку удаляли и полученную структуру прессовали в горячем состоянии до толщины 3/4 дюйма в нагретом маслом прессе Нордберга 36 дюймов × 36 дюймов, управляемом с помощью программного обеспечения PressMAN. Условия прессования составляли 160°С в течение 4 мин.

Пример 3

Получение композита осуществляли следующим образом: 100 частей лигноцеллюлозного материала в форме древесной массы на сухой основе, в основном сосновой, в форме частиц (таких как частицы, которые используют для получения лицевой стороны прессованной древесины) помещали в смеситель сдвигового типа Littleford Day. Содержание влаги в древесине составило приблизительно 6%. Смеситель при перемешивании переворачивает и перемещает частицы древесины. В ходе перемешивания древесину распыляли в виде описанной выше смеси с 12,8 частями в расчете на сухую основу древесного адгезива на основе мочевиноформальдегидной смолы UF. Такой древесный адгезив UF представляет собой смесь 88,3% смолы UF, EcoBind (Hexion Inc., Columbus, ОН) и 11,7% акцептора формальдегида, который представляет собой 40% водный раствор мочевины. Распыление проводили в течение приблизительно 1 мин и продолжали перемешивание древесины в смесителе в течение 1 мин. Аналогичным образом обрабатывали приблизительно 5500 г лицевой стороны прессованной древесины.

Вторую порцию 100 частей лигноцеллюлозного материала в форме древесной массы на сухой основе, в основном сосновой, в форме частиц (таких как частицы, которые используют для получения центральной части прессованной древесины) помещали в смеситель сдвигового типа Littleford Day.

Содержание влаги в древесине составило приблизительно 1,5%. Смеситель при перемешивании переворачивает и перемещает частицы древесины. В ходе перемешивания древесину распыляли в виде описанной выше смеси с 12,8 частями в расчете на сухую основу описанного выше древесного адгезива на основе UF. Распыление проводили в течение приблизительно 1 мин и продолжали перемешивание древесины в смесителе в течение 1 мин. Аналогичным образом обрабатывали приблизительно 5300 г центральной части прессованной древесины.

Полученную смесь, 2986 г лигноцеллюлозной композиции для лицевой стороны, помещали в 34 дюймовую емкость с помощью 34 дюймовой рамки и разравнивали. 2892 г лигноцеллюлозной композиции для центральной части помещали поверх первого слоя и разравнивали. Еще одну порцию 2892 г лигноцеллюлозного материала для центральной части помещали поверх второго слоя и разравнивали. Последнюю порцию 2986 г лигноцеллюлозного материала для лицевой стороны размещали поверх третьего слоя и разравнивали. Такую многослойную лигноцеллюлозную композицию прессовали вручную начерно с использованием плиты 34×34 дюйма. Затем рамку удаляли и полученную структуру прессовали в горячем состоянии до толщины 3/4 дюйма в нагретом маслом прессе Нордберга 36 дюймов × 36 дюймов, управляемом с помощью программного обеспечения PressMAN. Условия прессования составляли 160°С в течение 4 мин.

После горячего прессования каждый образец, полученный в примерах 1-3, охлаждали до комнатной температуры и помещали в помещение с контролируемой окружающей средой для поддержания постоянной влажности до их нарезания и тестирования. Для каждого примера получали по 2 образца.

Износ лопаток фрезы

Износ прибора оценивали в процентах как среднее уменьшение длины лопасти режущей поверхности съемной фрезы. Использовали фрезерный стол Bosch RA1181 и режущее устройство Amana RC-3110 с вставным зубцом фрезы со сменными лопатками (Amana, RCK-34).

Один тестируемый образец размером 30×16 дюймов вырезали из каждых образцов - дубликатов, описанных в примерах 1, 2 и 3. Ранее не использованное лезвие закрепляли в зубце фрезы для фрезования обоих образцов - дубликатов, полученных в примере 1. Образцы повторно пропускали через зубец фрезы до тех пор, пока с образцов - дубликатов, полученных в примере 1, было удалено в целом 900 квадратных дюймов. После завершения тестирования лезвие извлекали из зубца фрезы, маркировали и оставляли для микроскопических исследований. Образцы, полученные в примерах 2 и 3, исследовали аналогично тому, как описано для примера 1. Для каждого образца использовали ранее не использованное лезвие.

Износ лезвий определяли в процентах как уменьшение длины лезвия режущей поверхности. Изображения лезвий получали с использованием микроскопа ProScope HR2, снабженного подсвеченной линзой 200Х (Bodelin Technologies, Wilsonville, OR), и длину лезвий измеряли на мониторе компьютера с использованием программы Screen Calipers, V4.0 (Iconico.com).

Высота каждого лезвия фрезы RCK-34 составила 1 1/4 дюйма, а толщина лигноцеллюлозного материала составила только приблизительно 3/4 дюйма. Следовательно приблизительно 1/2 дюйма от высоты лезвия не принимает участия в отрезании. Измеренная длина лезвия в этой точке представляла собой исходную длину лезвия. Визуальное исследование показало наличие двух точек с максимальным износом лезвия, которые соответствовали верхнему и нижнему лицевым слоям лигноцеллюлозного композита. Четвертая точка измерения соответствовала середине центрального слоя лигноцеллюлозного композита. Уменьшение длины лезвия в процентах рассчитывали для верхней стороны, центрального слоя и нижней стороны слоев по сравнению с верхней частью лезвия фрезы, не принимавшем участия в разрезании. Полученные три значения усредняли и получали одну величину среднего износа лезвия для композита, полученного в примере 1. Средний износ лезвия, полученного в примере 1, составил 0,64%.

Лезвия, полученные в примерах 2 и 3, анализировали аналогично тому, как описано для примера 1, при этом оказалось, что средний износ лезвий составляет 1,83% и 1,34%, соответственно.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что лигноцеллюлозный композит с сопоставимыми свойствами, полученный из системы адгезива, включающего смолу UF и акцептор формальдегида, приводит к снижению износа лезвия только на 27% по сравнению с лигноцеллюлозным композитом, полученным только из MDI. Неожиданно оказалось, что по сравнению с лигноцеллюлозными композитами, полученными только из MDI, добавление смеси соя/крахмал/меласса по настоящему изобретению наряду с MDI приводит к неожиданному снижению износа лезвия на 65%.

Несмотря на то, что в настоящем изобретении представлено описание конкретных вариантов его осуществления, следует понимать, что специалистам в данной области техники известно множество других форм и модификаций вариантов осуществления настоящего изобретения. Прилагаемые пункты формулы изобретения предназначены для ссылки на все такие известные формы и модификации, которые включены в сущность и объем настоящего изобретения.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к получению композитных плит. В лигноцеллюлозную смесь добавляют водную дисперсию белка и разбавителя, а также адгезивы, связующие и/или отвердители для получения композитной смеси. Выполняют формование композитной смеси в мат, прессование и отверждение композитной смеси, при этом получают композитную плиту. Причем в лигноцеллюлозную смесь можно добавлять адгезивы, связующие и/или отвердители перед добавлением водной дисперсии белка и разбавителя, одновременно с ним или после добавления, или их комбинации. Улучшается механическая обрабатываемость композитной плиты. 8 з.п. ф-лы.

1. Способ улучшенной механической обрабатываемости композитной плиты, включающий добавление к лигноцеллюлозной смеси водной дисперсии белка и разбавителя, а также адгезива, связующего и/или отвердителя для получения композитной смеси, формование композитной смеси в мат, прессование и отверждение композитной смеси, при этом получают композитную плиту, причем в лигноцеллюлозную смесь можно добавлять адгезивы, связующие и/или отвердители перед добавлением водной дисперсии белка и разбавителя, одновременно с ним или после добавления, или их комбинации.

2. Способ по п. 1, где водная дисперсия белка и разбавителя включает соевую муку, крахмал и сахар.

3. Способ по п. 1 или 2, где соотношение крахмала и сои составляет приблизительно от 1:1 до 0:1 и может составлять приблизительно от 0,1:1 до приблизительно от 2:1 крахмала и белка, причем соотношение сахара и (соя + крахмал) может составлять приблизительно от 0,5 частей сахара до 1 части (соя + крахмал) до приблизительно от 2 частей сахара до приблизительно 1 части (соя + крахмал).

4. Способ по пп. 1-3, где сахар представляет собой мелассу.

5. Способ по любому из пп. 1-4, где адгезивы, связующие или отвердители добавляют в количествах приблизительно от 1% до приблизительно 20% в расчете на массу сухого лигноцеллюлозного материала, и указанное количество может составлять от приблизительно 1% до приблизительно 10%, и может составлять от приблизительно 1,5% до приблизительно 5% в расчете на сухую массу лигноцеллюлозного материала.

6. Способ по любому из пп. 1-5, где адгезив выбирают из группы, состоящей из pMDI, UF, MF, MUF, PF, изоцианатов, дисперсий поливинилацетата, дисперсий поли(этиленвинилацетата), растительных клеев, клеев животного происхождения, полиамидов, смол полиамидоамин-эпихлоргидрин, белковых клеев (включая клеи на основе соевой муки), клеев на основе желатина и их комбинации.

7. Способ по п. 6, где адгезивом являются адгезивы на основе полимерных 4,4'-метиленбис(фенилизоцианата) или мочевиноформальдегида.

8. Способ по любому из пп. 1-7, где износ оборудования и режущей кромки при получении композитной плиты снижен по меньшей мере на 10% и может быть снижен по меньшей мере на 25%, по меньшей мере на 50% и по меньшей мере приблизительно на 65%.

9. Способ по любому из пп. 1-8, где необязательно в лигноцеллюлозную смесь можно добавлять добавки, выбранные из группы, состоящей из модифицирующих агентов для увеличения объема, модификаторов вязкости, пеногасителей, разбавителей, катализаторов, акцепторов формальдегида, биоцидов и наполнителей.