Способ изготовления древесноволокнистой плиты

 

Изобретение относится к изготовлению древесно-волокнистых плит. Способ изготовления древесно-волокнистой плиты сухим методом, в соответствии с которым лигноцеллюлозосодержащий материал размельчают, склеивают, сушат, формируют в полосу и прессуют. Перед превращением в волокнистую массу материал подвергают обработке пропитывающим раствором, содержащим активирующие поверхность волокна химикаты, и предварительно нагревают. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к изготовлению древесно-волокнистых плит из лигноцеллюлозосодержащего материала.

Плиты этого вида изготавливают путем размельчения материала на частицы, содержащие пучки волокон и волокна. В размельченный материал добавляют клей, материал сушат, и образуется лист, который прессуют при повышенной температуре для высушивания (затвердевания) клея так, что образуется плита (доска). Древесно-волокнистая плита сделана из материала, который размельчен путем разделения на волокна, т.е. более или менее свободные волокна.

Обычно связующим агентом является мочевинный формальдегидный клей, который подмешивается в размельченный материал. Количество клея может быть 6% или более. Клей относительно дорог, и, следовательно, желательно минимизировать добавление клея. Однако меньшее количество клея ухудшает прочность законченной (готовой) плиты. Ввиду этого добавление клея необходимо оптимизировать.

При сушке проклеенного материала большое или малое количество растворимого в воде формальдегида выделяется из клея. После отделения сушильного газа от волокнистого материала, например в центрифуге, жидкая составляющая конденсируется из газа. В обычных процессах очистки водорастворимый формальдегид тогда создает проблемы. Формальдегид, сопровождающий материал до заключительного прессования, также может вызвать проблемы, когда его последовательно удаляют из готовой плиты. Когда клей добавляют в материал после его сушки, проблема с отделением формальдегида возникает при прессовании так же, как и при готовой плите.

Древесно-волокнистая плита, изготовленная в соответствии с сухим методом, обычно называется MDF (древесно-волокнистая плита средней плотности) и является плиточным изделием, сделанным из древесного волокна. Выход превышает 95% Исходным материалом предпочтительно являются древесная стружка, которая разделяется на волокна при относительно низком потреблении энергии, 100 500 кВт·ч/т волокон на освобождение волокон. Разделенный на волокна волокнистый материал проклеивают, сушат, формируют в плиту и прессуют в горячем прессе. Альтернативно, материал могут сушить перед проклейкой (пропиткой клеем). Обычно перед разделением на волокна материал предварительно нагревают до температуры выше 150^oC, после чего при этой высокой температуре выполняют разделение на волокна под давлением с целью облегчить освобождение волокон. Однако при такой высокой температуре материал может терять свои свойства и обесцвечиваться из-за происходящего гидролиза. Уменьшение времени нагрева уменьшает этот недостаток, но обесцвечивания все же нельзя избежать, а в то же время потребление энергии возрастает.

Обычно используемый мочевинный формальдегидный клей может смешиваться с волокнистым материалом на конвейерной линии (отводная линия) от устройства разделения на волокна (получения волокон) или в отдельном смешивающем устройстве. Количество подмешиваемого клея может быть 6% или более.

Когда далее волокнистый материал сушат в трубе-сушилке с помощью газа при высокой температуре, из клея выделяется большое или малое количество водорастворимого формальдегида. Как утверждалось выше, формальдегид, сопутствующий волокнистому материалу до заключительного прессования, также может создать проблемы, когда его последовательно удаляют из готовой плиты. Это особенно применяется при пропитке клеем после сушки материала, что может выполняться при изготовлении древесно-волокнистой плиты.

Вышеуказанные проблемы можно уменьшить благодаря настоящему изобретению, которое одновременно дает дополнительные преимущества. Согласно изобретению волокнистый материал подвергают пропитке содержащими жидкость химическими реагентами, воздействующими на поверхность волокна, и перед его окончательным размельчением предварительно нагревают. Примерами таких химических реагентов являются те, что воздействуют на лигнин, например Na₂SO₃ и NaHSO₃. Эти химические реагенты можно добавлять в количестве 1 30 кг/т материала, выраженном через Na₂SO₃. Согласно изобретению можно увеличить ISO-белизну конечного продукта, чтобы уменьшить потребление энергии при разделении волокна для уменьшения количества клея при сохранении прочности или увеличения прочности при сохранении количества клея. Кроме того, может быть существенно уменьшено также отделение формальдегида.

Далее изобретение описано более подробно со ссылкой на некоторые варианты его осуществления.

Древесно-волокнистая плита изготавливается путем пропитки сырья в форме стружки, например мягкого дерева, химикатами, воздействующими на лигнин, такими как Na₂SO₃ и NaHSO₃, в количестве 1 30, предпочтительно 10 20 кг/т волокнистого материала, выраженного через Na₂SO₃.

Пропитка, которая должна выполняться быстро, может длиться несколько минут. После этого на 2 3 мин температуру увеличивают до 150 200^oC, предпочтительно 160 180^oC. Однако предварительный нагрев может выполняться перед и в то же самое время, что и пропитка. Величина pH сохраняется в пределах 2 12. Это подразумевает, что пропиточный раствор с Na₂SO₃ и NaHSO₃ будет содержать сульфит в форме HSO₃ и/или SO²₃^- Соответствие значения pH может регулироваться с помощью NaOH. Благодаря такой химической обработке (сульфированию) последующее разделение волокон (получение волокнистой массы) может выполняться с желаемой степенью волокнистости и потреблением энергии ниже обычного. Потребление энергии находится в интервале 50 400 кВт·ч/т волокнистого материала. Экономия энергии может оцениваться в 10% по сравнению с обычным процессом получения волокнистой массы.

Благодаря пропитке также увеличивается белизна готовой древесно-волокнистой плиты.

Что касается размельчения волокон в полученной волокнистой массе, было обнаружено, что содержание как тонкодисперсного материала, так и костры уменьшилось, т.е. пропорция первичного волокна увеличилась.

Также при пропитке согласно изобретению было обнаружено, что прочностные характеристики готовых плит существенно улучшены. Предел прочности при растяжении, модули упругости и сцепление волокон увеличились по меньшей мере на 10% Альтернативно этот эффект может использоваться для уменьшения величины добавки клея при сохранении прочностных качеств. 10%-ное увеличение сцепления волокон соответствует 1%-ному уменьшению добавки клея. Сульфирование согласно изобретению также подразумевает, что ионы сульфита в пропиточном растворе реагируют с формальдегидом так, что он связывается волокнистым материалом вместо выделения из готовой плиты.

Пример. Сырье в форме стружки подвергалось различной обработке пропиткой. Одна партия обрабатывалась при 10 кг Na₂SO₃ на тонну стружки, а другая при 10 кг NaHSO₃ на тонну стружки. Контрольная партия не пропитывалась.

Разные партии предварительно нагревались до ≈ 170^oC и после этого превращались в волокнистую массу. В отводной линии после получения волокнистой массы добавляли мочевинный формальдегидный клей типа Е2 в объеме 10% сухого клея, вычисленного по сухому волокну. После этого материал высушивали до содержимого сухой массы около 90% Волокна были всухую сформированы в мат (брикет), который подвергли предварительному прессованию при давлении около 1,5 МПа и горячему прессованию в течение 5 6 мин при 170^oC. Изготовленная таким образом плита была испытана на прочность, ISO-белизну и содержимое формальдегида (значение перфоратора). Относительное потребление энергии для разных партий было также измерено.

Полученные результаты приведены в таблице.

Результаты подтверждают технические эффекты, заявленные выше.

Изобретение не ограничено описанными вариантами осуществления, но может изменяться в пределах сферы действия идеи изобретения.

Формула изобретения

1. Способ изготовления древесноволокнистой плиты сухим методом, включающий измельчение лигноцеллюлозосодержащего волокнистого материала с проклеиванием волокнистой массы формальдегидсодержащей смолой и сушкой, формирование полотна и прессование, отличающийся тем, что перед измельчением лигноцеллюлозосодержащий материал предварительно нагревают до 150 200^oС, обрабатывают пропиточным раствором, содержащим химикат, активирующий поверхность волокон, в виде Na₂SO₃ или Na₂HSO₃ в количестве 1 30 кг/т волокнистого материала по сухому остатку и pH в пределах 2 12 и измельчение осуществляют при расходе энергии 50 400 кВт· ч/т волокнистого материала.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измельченный материал перед его формированием в полотно сначала проклеивают и после склейки сушат.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измельченный материал перед его формированием в полотно сначала сушат и после этого проклеивают.

РИСУНКИ

Рисунок 1