Способ приготовления связующего для получения волокнистого материала Советский патент 1993 года по МПК D21J3/00 

Изобретение относится к деревопере- рабатывающей промышленности, в частности к технологии получения связующих, необходимых для производства древесноволокнистых плит или иных аналогичных материалов.

Цель изобретения - повышение технологичности процесса за счет его упрощения и удешевления при одновременном улучшении физико-механических показателей и водостойкости древесно-волокнистой плиты.

Способ получения связующего для древесноволокнистых материалов реализуют по изобретению следующим образом.

Сульфатное мыло отделяют от черного сульфатного щелока методами отстаивания, аэрации, флотации или высаливания серной кислотой или сульфатом натрия, затем в специальной емкости обрабатывают при температуре от 30 до 80°С водным раствором многовалентных металлов, например, растворами сульфатов меди, цинка, магния, железа, алюминия или других многовалентных

металлов, например, хрома. Расход водорастворимых солей металлов составляет 0,1- 35,0мас.% преимущественно 10%,от массы мыла. Обменная реакция взаимодействия растворов жирных и смоляных кислот сульфатного мыла и водорастворимых солей поливалентных металлов при температуре 70°С происходит мгновенно с выпадением водонерастворимого аддукта. Образующийся при этом аддукт сульфатного мыла и мно- говалентных ионов металлов либо осаждается на дно (например, в случае использования солей меди). После выделения аддукт промывают водой, подсушивают под вакуумом и в расплавленном виде (например, в случае использования солей меди). После выделения аддукт промывают водой, подсушивают под вакуумом и в расплавленном виде (например, при температуре 90-100°С) перемещают в специальные сборники, откуда подают на смешение с древесной массой или на пропитку отпрессованного материала.

Ё

00

со о о о ел

СА

Используют связующее при изготовлении древесноволокнистых плитных материалов следующим образом.

Древесную щепу или другое древесное сырье размалывают на древесное волокно из- вести ыми способами. Затем древесное волокно из пневматических или механических форсунок обрабатывают расплавленным ад- дуктом взаимодействия сульфатного мыла и водорастворимых солей многовалентных ме- таллов при его расходе от 1 до 12% от массы абсолютно сухого древесного волокна, подсушивают композицию до влажности 10%, формируют сухим способом ковер, подвергают термообработке при температуре 155-170° С, охлаждают и направляют на последующую переработку, например, на ламинирование декоративными материалами и форматную резку. При этом аддукт модно вводить как описано выше в размолотую древесную массу Методом пневматического -или механического распыления расплава, так и в щепу до размола или а мельницу при размоле щепы, а также путем пропитки отформован

ного плитного материала.

Для подтверждения возможности реализации изобретения промышленным способом и для экспериментального доказательства его эффективности проводили сравнительные испытания, различных режимов изготовления древесноволокнистых плитных материалов,

Пример 1. Изтехнологической щепы (ГОСТ 15815-83) приготовляют древесное волокно, сушат его и смешивают с продуктом взаимодействия нейтрализованного таллового масла с сульфата меди в количестве 0,7-1,5% от массы абсолютно сухой плиты в пересчете на катион меди, При этом продукт взаимодействия нейтрализованного таллового масла с сульфатом меди вводят в древесную массу перед формированием ковра или путем пропитки отпрессованного плитного материала. Волокно сушат до влажности 8%, формируют сухим способом ковер (высотой;достаточной для получения плиты после горячего прессования 10 мм) и подвергают его горячему прессованию при температуре 190°С в течение 20 мин. Затем полученные после горячего прессования плиты подвергают термообработке при тем- пературе 155-170°С, охлаждают и направляют на дальнейшую обработку.

Качественные показатели полученных при этом плит приведены в таблице.

П р и м е р 2. Условия опыта аналогичны примеру 1, но в качестве связующего используют аддукт нейтрализованных жирных кислот таллового пека и сульфата меди при расходе аддукта 8% к массе абсолютно сухого волокна,

0 5 0

5

0

5 0 5 0

5

Качественные показатели полученных при этом плит приведены в таблице.

Пример 3. Условия опыта аналогичны примеру 2, но в качестве связующего и используют аддукт сульфатного мыла и сульфата железа при расходе аддукта 8% а.с. волокна.

Качественные показатели полученных при этом плит приведены в таблице.

Примеры 4-6. Условия опытов аналогичны примеру 3, но в качестве связующего используют аддукт сульфатного мыла и водорастворимых солей соответственно меди, алюминия, цинка и магния.

Качественные показатели полученных при этом плит приведены в таблице.

Дополнительные опыты по изучению влияния температуры термообработки после горячего прессования показали, что при проведении термообработки с температурой менее 150°С происходит снижение прочностных показателей плит на изгиб на 2-4 МПа и увеличение водопоглощения на 4-6%, а увеличение температуры термообработки выше 170°С не приводит к существенному улучшению качественных показателей плит.

Дополнительные опыты по изучению влияния количества аддукта сульфатного мыла и водорастворимых солей многовалентных металлов показали, что положительный эффект наблюдается при расходе аддукта 1 до 14%, причем оптимальным является расход аддукта 6-10%. При увеличении расхода аддукта более 14% наблюдается вытекание расплава аддукта на плиты пресса, что является недопустимым для его нормальной эксплуатации.

Аналогичные результаты были получены и при использовании аддукта сульфатного мыла и водорастворимых солей магния, олова, хрома и других поливалентных металлов. При этом экспериментально установлено, что использование аддукта на основе меди и хрома существенно повышает биостойкость древесноволокнистых плит.

Кроме того, использование различных ионов поливалентных металлов позволяет регулировать дополнительные свойства плитного материала, например, их цвет. Так экспериментально установлено, что аддукт на основе ионов железа имеет темнопурпурный цвет, на основе цинка и алюминия - белый цвет, а на основе меди - ярко-зеленый.

Для доказательства различия физико- химических свойств аддукта сульфатного мыла и многовалентных ионов металла от аналогичных продуктов взаимодействия таллоеого масла и талловых жирных кислот с аналогичными ионами многовалентных металлов проводили спектральный анализ аддукта и аналогичных продуктов. На фиг.1

изображены результаты спектрального анализа аддукта сульфатного мыла и сульфата меди (график I) и продуктов взаимодействия таллового масла (график II) и талловых жирных кислот (график III) с сульфатом меди. Анализ полученных результатов явно свидетельствует о различии физико-химических свойств, что в свою очередь объясняет различие физико-механических показателей полученных с их использованием плит.

ИК-спектроскопию проводили на установке Specord-75 с использованием в качестве растворителя хлороформа. Исследовали свойства сравниваемых продуктов в зависимости от пропускания ИК-световых волн в диапазоне частот (5-20) 100см 1.

Анализ спектрограмм (фиг. 1) явно показывает различное пространственное строение сравниваемых продуктов и преобладание некоторых функциональных групп, Так существенное различие спектров в диапазоне (16-18) 100 показывает повышенное содержание в аддукте сульфатного мыла изолропильных группировок, а в диапазоне (12-13) .100 см - меньшее содержание в аддукте гидроксильных и карбонильных групп. Это доказывает различие физико-химических свойств анализируемых смесей, и тем самым доказывается наличие изобретательского уровня предложенного решения. При этом экспериментально установлено, что в связи с различием свойств связующие по разному проявляют себя в плитных материалах.

Использование предлагаемой технологии получения связующего для изготовления древесноволокнистых плит позволяет повысить физико-механические показатели плитного материала и его водостойкость при одновременном повышении экономичности их производства, так как сульфатное мыло значительно дешевле и менее дефи- цитно,нежели талловое масло или продукты его переработки.

Предлагаемое связующее может быть использовано при обработке и проклейки других древесных и аналогичных материалов, например, при проклейке картона или

мелочной бумаги.

Дополнительные исследования предлагаемого связующего на токсичность показали полное отсутствие выделения токсичных химических соединений, характерных для

традиционных, например, фенола и/или формальдегида и др. Поэтому древесноволокнистый материал на основе предлагаемого связующего можно использовать в качестве строительного и мебельного материала для

жилых помещений, например, для изготовления декоративных панелей или встроенной мебели, в то время как использование для этих целей традиционных древесно-волокни- стых плит средней плотности, изготовленных

с использованием традиционных связующих на основе фенолформэльдегидных и карбамидных смол, ограничено по причине их низкой водостойкости и токсичности.

Формула изобретения

1. Способ приготовления связующего для получения волокнистого материала, преимущественно древесноволокнистой плиты, путем обработки продукта на основе

смоляных и жирных компонентов, водным раствором соли многовалентного металла с последующим выделением готового продукта, отличающийся тем, что в качестве продукта на основе смоляных и жирных компонентов используют сырое сульфатное мыло, а в качестве соли многовалентного металла преимущественно сульфат магния, меди, цинка, железа или алюминия.

2.Способпоп.1,отличающийся тем.

что обработку осуществляют при 30-80°С.

3. Способ по пп.1 и2,отличающий- с я тем, что соль многовалентного металла берут в количестве 0,1-35,0мае.%, лучше 10% по отношению к массе сульфатного мыла.

Использование: в деревоперерабатываю- щей промышленности при получении древесноволокнистых материалов (ДВМ), используемых преимущественно для производства плит. Сущность изобретения: сырое сульфатное мыло обрабатывают при температуре 30-80 водным раствором соли многовалентного металла. В качестве последнего используют раствор сульфата магния, меди, цинка, железа или алюминия, в количестве 0,1- 35 мас.%, лучше 10% по отношению к массе сульфатного мыла. Выделяют готовый аддукт сульфатного мыла и водорастворимых солей многовалентных металлов. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.