Способ изготовления древесноволокнистых плит

Авторы патента:

НАЙДЕНКО ОЛЬГА НИКОЛАЕВНА

ЗОЛОТАРЕВ ВЛАДИМИР АНАТОЛЬЕВИЧ

БАБУРИН СЕРГЕЙ ВЯЧЕСЛАВОВИЧ

ЕРШОВ ВИКТОР АЛЕКСАНДРОВИЧ

АШИХМИН ВЛАДИМИР ФЕДОРОВИЧ

D21J3B29J5 -

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДРЕВЕСНО-ВОЛОКНИСТЫХ ПЛИТ, включаюар й измельчение щепы и опилок с получением волокнистой массы, введение в нее связукяцего, последующее формование ковра, прессование и термообработку, отличающийся тем, что, с целью повыиения механической прочности плит, опилки перед измельчением подвергают расплющиванию при давлении 50-250 кг/см и обработке водным раствором аммиака, при этом измельчение осуществляют при соотношении опилок и щепы от 1;20 до 1:1. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

NVNI

PEGflVS JNH

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСИОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.« « Щ „1, ., 2<%) 4 фф «»

«,тg.ф«р., " МИЯК ««:.

>он 97, -.": (21) 3358540/29-12 (22) 13.08.81 (46) 30 ° 03 ° 83. Бюл. В 1) (72) О. H. Найдеико, В. A. Золотарев

С. В. Бабурин, В. A. Ершов и В. Ф. Ашихмин (71) Центральный научно«исследовательский институт бумаги и Пермское проектно-конструкторское технологическое бюро Министерства лесной, целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности СССР (53) 676.86(088.8) (56) 1 ° Химическая переработка древесины. Реферативная информация, 1968, Р 33, с. 7-8.

2. Баженов В. A. и др. Технология и оборудование производства древесных плит и пластиков. М., "Лесная промышленность", 1980, с. 13-14.

3. Комплексное использование древесины. Петразоводск, Карельское книжное издательство, 1964, с. 138143 (протртип).

„.SU„„1008327 А

Ъ (50 0 21 J 300,, В 29 J 5/00 (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДРЕВЕСНО-ВОЛОКНИСТЫХ ПЛИТ, включающий измельчение щепы и опилок с получением волокнистой массы, введение в нее связующего, последующее формование ковра, прессование и.термообработку, отличающийся тем, что, с целью повышения механической прочности плит, опилки перед измельчением подвергают расп:ющиванию при давлении 50-250 кг/см и обработке водным раствором аммиака, при этом из-, мельчение осуществляют при соотношении опилок и щепы от 1:20 до 1г1 °

1008327

Изобретение относится к производству древесно-волокнистых ппит, осуществляемому на предприятиях целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности.

Известен способ изготовления древесно-волокнистых плит в лабораторных условиях, включающий размол опи., лок, введение связующего, формование, прессование и термообработку (1) °

В данном способе используют опилки, полученные при распиловке древесины пилами, зубья которых имеют специальную конфигурацию, позволяющую получать длинные опилки (около

6 мм). Но такие пилы в настоящее 15 время применяются очень редко, следовательно, количество таких опилок из общей массы образующихся невелико. Кроме того, плиты, полученные с использованием этих опилок, имеют прочность не выше средней; по механическим свойствам их можно отнести к полутвердым древесно-волокнистым плитам. известно, использование опилок 25 ,в,качестве сырья для изготовления древесных пластиков и древесностружечных плит j2) .

Однако технология изготовления пластиков и древесно-стружечных плит существенно отливается от технологии изготовления древесно-волок. нистых плит. Древесные частицы, в том числе и опилки, раэмолу не подвергают, а связь частиц в материале пластика и плиты обеспечивают введением большого количестве связующего, что является объяснением широкого использования опилок при их изготовлении.

Наиболее близким к предлагаемому 40 . является способ изготовления древесно-волокнистых плит, включающий. измельчение щепы и опилок с получением волокнистой массы, введение в нее связующего, последующее формо- 45 вание ковра, прессование и термообработку $3) .

В данном способе опилки не подвергают какой-либо предварительной обработке, а их измельчение на рафинере производят после смешения с дефибраторной массой.

Основным недостатком данного способа является малоэффективная механическая и термомеханическая обработка опилок и„ как следствие этого, низкая механическая прочность плит, составляющая в среднем 180 кг/см .

При другом варианте последовательность операций и их режимы те же, что и в первом варианте. Отличие вто60 рого варианта заключается в том, что предварительно обработанные опилки смешивают с древесной массой, полула в рафинер.

Цель изобретения - повышение механической прочности плит.

Указанная цель достигается тем, что в способе изготовления древесйо волокнистых плит, включающем измель« чение щепы и опилок с получением волокнистой массы, введение в нее связующего, последующее формование ковра, прессование и термообработку,, опилки перед измельчением подвергают расплющиванию при давлении

50-250 кг/см и обработке водным раствором аммиака, при этом измельчение осуществляют при соотношении опилок и цепы от 1:20 до 1:1.

При исдользовании изобретения могут быть два варианта предлагаемого способа в зависимости от размеров опилок и породы древесины.

По первому варианту измельчение опилок производят совместно со щепой . при дефибрировании и последующем размоле полученной древесной массы на рафинере.

По. второму варианту измельчение опилок производят совместно с древесной массой на рафинере, а дефибрирование производят лишь одной щепы.

Предлагаемый способ включает следующие операции.

Согласно первому варианту щепу для дефибрирования подготовляют по обычному режиму. Древесные опилки, предназначенные для смешивания со щепой, предварительно подвергают расплющиванию при давлении 50-250 кг/см и обработке 10%-ным водным раствором аммиака в течение 8 ч при нормальных температурных условиях. Обработанные таким образом древесные опилки смешивают со щепой при соотношении 1:20 до 1:1, смесь размалывают при давлении пара в дефибраторе 10-12 кг/сМ и температуре 170-190 С.

Полученную дефибраторную массу размалывают в рафинере до степени помола 18-22ОДС. Степень помола массы определяется на приборе (дефибратор-секунда).

В волокнистую массу вводят свя-. зующее, например альбуминовый клей в количестве 1% или фенолформальдегидную смолу в количестве 1,5-2% от веса абсолютно сухого волокна, проклеивают массу парафиновой эмульсией с расходом парафина 1% от массы абсолютно сухого волокна, а в качестве осадителя используют 2%-ную серную кислоту. Затем производят формование ковра на отливной машине, сформованный ковер подвергавт прессованию. на прессе при 180-200 С в течение 6-8 мин. Плиты подвергают термообработке при 160 С в течение 2-4 ч. ченной в результате дефибрирования одной щепы. Смесь подают для размо1008327

В обоих вариантах процесс изготовления древесно-волокнистых плит осуществляют при соотношении опилок и щепы от 1:20 до 1:1.

При предварительной механической обработке опилок наряду с расплющиванием происходит расщепление крупных частиц на более мелкие и тонкие, и поэтому волокна, сохраняя свою длину, приобретают продольное расщепление и фибриллируются с поверх- 10 ности.

В качестве пластификатора для последующей химической обработки выбран раствор аммиака, Воздействие аммиака на древесные опилки приво- 15 дит к размягчению их структуры, увеличению пластичности и вызывает в древесине химические изменения, приводящие к образованию экстрагируеьых водой низкомолекулярных веществ.20

Эти вещества при горячем прессовании роговеют и при 170 С и выше переходят в нерастворимые в воде продукты, т.е. выполняют роль связующего и способствуют уменьшению водопоглощения. Кроме того, аммиак пластифицирует также лигнин, что при прессовании обеспечивает повышение прочности плит. Предварительное рас- . плющивание и обработка водным раст- 30 вором аммиака древесных опилок обеспечивает повышение эффективности их дефибрирования и размола на рафинаторе, уменьшение костричности массы и повышение степени ее помола.

Пределы давления при предваритель- >5 ной обработке ойилок, равные

50-250 кг/см, приняты с учетом ис2 пользования опилок различных пород древесины и обеспечения расплющивания волокон ° 40

Существенное влияние на процесс измельчения оказывает влажность используемых древесных опилок. Поэтому влажность их должна быть не ниже 40%.

В качестве. сырья для всех экспе- 45 риментов использованы опилки пилорам- . ной обработки древесины вЂ” 10%.опилок лиственной древесины и 90% хвойной.

Вся щепа - хвойных пород древесины.

Осуществление процесса изготовления плит для всех примеров было проведено при соотношении опилок и щепы от 1:20 до 1:1, т.е. от 5 до 50%.

1I р и м е р 1. Изготовление плит по предлагаемому способу, первый ва- 55 риат. Осуществляют предварительную обработку древесных опилок на валь- цевом прессе при давлении 220 кг/см и 10%-ным водным раствором аммиака в течение 8 ч при нормальных темпе- 60 ратурных условиях, смешивание обработанных опилок и щепы, дефибркрование смеси при 180"С и давлении

11 кг/cM, вторичный размол массы

g. на рафинере до степени помола 19 ДС 65 введейие фенолформальдегидной смолы в количестве 1,5% ог веса абсолютно сухого волокна, пара ина вЂ” в количестве 1 и 2%-ной серной кислоты, формование, подпрессовка на холодном прессе при давлении 50 кг/см, горячее прессование при 180 С в течение

8 мнн, термообработку при 160 С в течение 4 ч.

Введение дополнительной операции подпрессовки на холодном прессе обусповлено спецификой изготовления плит на лабораторном оборудовании.

Пример 2 (контрольный). По первому варианту способа, но без обработки расплющенных опилок водным раствором аммиака. Все остальные операции способа аналогичны примеру 1.

Пример 3. Изготовление плит по предлагаемому способу, вари- ант второй. Осуществляют предваритель. ную обработку древесных опилок на вальцевом. прессе при давлении

220 кг/см и 103-ным водным раство2 ром аммиака в течение 8 часов при нормальных температурных условиях.

Щепу размалывают на дефибраторе при

180 С и давлении 11 кг/см . Затем в полученную волокнистую массу-добавляют предварительно обработайнйе опилки и размалывают на рафинере до степени помола 19 ДС, введение . фенолформальдегидной смоли в количестве 1,5Ъ от веса абсолютно сухого волокна, парафина в количестве

1Ъ и в качестве осадителя 2%-ной серной кислоты, формование на холодном прессе при давлении 50 кг/см

2 о

I горячее прессование при 180 С в течение 4 ч.

Пример 4 (контрольный). Изготовление плит по второму варианту, но без обработки расплющенных опилок водным раствором аммиака. Все остальные операции способа аналогичны примеру 3.

II р и м е р 5 (по прототипу}.

Способ включает дефибрирование щепы, смешивание и размол необработанных опилок совместно с древесной массой на рафинере, введение .связующе-, го, последующее формованию ковра, прессование и термообработку. Режи-мы операций соответствуют примеру 1.

Данные опытов сведены в табл.

1-5 в порядке приведенных примеров.

Из данных таблиц видно, что при увеличении количества опилок от 5 до 50Ъ (от 1:20 до 1:1) маханическая прочность плит падает, но при реализации предлагаемого способа по первому варианту, в том числе и по примеру 2, т.е. без обработки расплющенных опилок водным раствором аммиака, прочность плит находится в пределах требованиЯ ГОСТа на плиты марки T-400. Это обеспечивается даже

1008327 при максимальном количестве опилок в смеси до 50%.

При,осуществлении способа по второму варианту, т.е. размол обработанных опилок производится только на рафинаторе, прочность плит, соответствующих плитам Т-400, можно получить при введении опилок до 20%.

Таблица 1

Содержание опилок, %

Физико-механически свойства плит

5 8 10 15 20 25 30 35 40 50

Прочность на изгиб, кг/см2 721 701 705 656 615 612 598 590 568 553

Водопоглошение эа 24 ч,,%

14,3 15,616,7 17,0 18,9 20,4 22,3 24,6 26,8 27,5

Набухание за 24 ч, %

7,6 8,112,0 12,8 13,4 13,8 14,9 15,6 16,1 17,0

Та блица 2

Физико-механически свойства плит

Содержание опилок, %

5 8 10 15 20 25 30 35 40 50

Прочность на изгиб, кг/см2 692 610 593 573 538 510 507 493 482 460

17,1 18,6 19,3 24,2 24,0 26,8 29,2 31,1 32,8 34,5

Водопоглощение за 24 ч, %

Набухание за 24 ч, %

11, 5 12,4 12,9 14,6 15,2 16,9 17,6 19,1 19,8 20,8

Табл ица 3

Содержание опилок, %

5 8 10 15 20 25 30 35 40 50

Физико-механические свойства плит

Прочность на изгиб,,кг/см2 498 486 458 422 408 387 375 358 348 313

Водопоглошение за 24 ч, %

19,8 20,5 22,0 23,8 26,5 28,4 31,5 34,2 36, 3 37,8

Набухание за 24 ч, %

1761812022162?.8243281309326340

Из примеров 2 и 4 видно, что при отсутствии обработки расплющенных 10 опилок водным раствором аммиака прочность их ниже, чем у плит в примерах 1 и 3. Это подтверждает целесообразность включения в предварительную обработку опилок операции расплю- 15 щивания и обработки водным раствором аммиака. Сравнение данных табл. 1-4 показывает преимущества первого варианта предлагаемого способа, который обеспечивает более высокий процент использования опилок и более высокую механическую прочность плит, Второй вариант способа целесообразно использовать в тех случаях, когда прочность плит не требуется выше 300 кг/см при условии исполь2 зования опилок от 20 до 50%.

Осуществление способа-прототипа обеспечивает изготовление древесноволокнистых плит с механической прочностью от 180 до 350 кг/см при использовании опилок соответственно от 50 до 5%. Плиты, полученные по предлагаемому способу при том же использовании опилок имеют прочность

550-720 кг/см .

Предлагаемый способ обеспечивает получение экономического эффекта, поскольку его реализация позволяет использовать в производстве плит древе.сные опилки и получение плит высокой механической пронности, которые по ГОСТ относятся к маркам

T-400 и выше, т,е. к твердым и.сверхтвердым плитам.

1008327

Таблица.4

» й»

Ll l 3IC: 1 (Физико-механические свойства плит

20 . 25 30 - 35 40 50

Водопоглощение за 24 ч, 8

16,0 18,0 20,1 21,6 23,0 26,4 28,3 30,1 24,2 36,8.

Набухание за.24 ч, Ф

8 1 9,8 10,8 12,0 14,0 17,5 19,0 24,0 25,6 27,2 .1.

Таблица 5

Содержание опилок, Ъ