Способ изготовления плит
Изобретение относится к технологии изготовления древесностружечних плит и других изделий из отходов деревообработки или растительного сырья с использованием связующего путем горячего прессования. В способе изготовления древесностружечных плит путем горячего прессования в качестве связующего используют отходы производства, мелассу, сгущенный кукурузный экстракт или их смеси. Горячее прессование проводят при температуре 120-200°С и давлении 2,5-30,0 МПа. Для улучшения качества плит к смеси отходов деревообработки или растительного сырья со связующим перед прессованием прибавляют известь и крахмалсодержащие продукты. Способ позволяет получить экологически чистые, механически прочные плиты. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к технологии изготовления древесностружечных плит и других изделий, которые используются как облицовочно-декоративный, теплоизоляционный и конструкционный материал в промышленном, гражданском и сельскохозяйственном строительстве, мебельной промышленности и т.п..
Известен способ изготовления древесностружечных плит со связующим (а.с. СССР №1771967, кл. В 27 N 3/02). В соответствии с ним предварительно подготовленную древесную стружку смешивают со связующим, в качестве которого используют карбамидоформальдегидную смолу, и отвердителем - хлоридом аммония, затем формируют ковер, который после холодной подпрессовки подвергают горячему прессованию при температуре 205-215°С с применением продувки ковра теплоносителем, состоящим из сжатого воздуха и диоксида углерода. Недостатками этого способа являются большие затраты дорогостоящего синтетического связующего, высокая температура и сложность технологического процесса, невысокая экологическая чистота полученного материала, поскольку изготовленные плиты содержат летучее токсичное вещество - свободный формальдегид.
Известен также способ получения плит из древесных частиц с использованием связующего - карбамидоформальдегидной смолы, к которой для повышения прочности плиты добавляют технический аэросил (а.с. СССР №1771968, кл. В 27 N 3/02), а горячее прессование проводят при температуре 160-165°С и давлении 2,0 МПа. Этот способ выбран как прототип. Его существенным недостатком является то, что расходуется дорогостоящее связующее, а полученные плиты имеют сравнительно невысокую механическую прочность (прочность при статическом изгибе не превышает 17-23 МПа) и высокое содержание свободного формальдегида.
В основу изобретения положена задача усовершенствовать способ изготовления древесностружечных плит со связующим путем повышения экологической чистоты и механической прочности полученного материала.
Суть изобретения состоит в том, что в способе изготовления древесностружечных плит и других изделий из отходов деревообработки (опилок, стружки и т.п.) или растительного сырья (соломы, шелухи и т.п.) с использованием связующего путем горячего прессования, согласно изобретению в качестве связующего используют только биологически безопасные отходы производства - мелассу, сгущенный кукурузный экстракт или их смеси, а горячее прессование осуществляют при температуре 120-200°С и давлении 2,5-30,0 МПа. Для повышения качества плит в массу перед прессованием прибавляют крахмалсодержащий продукт (пшеничную, ржаную муку, крахмал и т.п.), а также гашеную известь.
Меласса (отход сахарного производства) получается в количестве около 4,5% от массы перерабатываемой сахарной свеклы. Она представляет собой темную густую жидкость с плотностью 1300-1420 кг/м3. Меласса содержит до 80% сухих веществ, в т.ч. 48-62% сахарозы.
Сгущенный кукурузный экстракт (отход производства кукурузного крахмала) - густая темная непрозрачная жидкость с плотностью около 1250 кг/м3 содержит более 48% сухих веществ, которые представлены крахмалом, белками, молочной кислотой и т.п.
Как меласса, так и сгущенный кукурузный экстракт являются экологически чистыми связующими, поскольку они - отходы пищевого производства.
Существенными признаками изобретения, общими с прототипом, являются:
- использование измельченной древесной массы;
- наличие готового связующего;
- прессование при повышенной температуре.
Существенными признаками, которые отличают изобретение, являются:
- использование в качестве связующего исключительно биологически безопасных отходов производства - мелассы и сгущенного кукурузного экстракта;
- использование извести и продуктов, которые содержат крахмал.
Между существенными признаками, которые отличают изобретение, и техническим результатом существует причинно-следственная связь.
Отсутствие в связующих веществ, которые могут выделять свободный формальдегид, обеспечивает высокую экологическую чистоту плитного материала, что позволяет широко применять его там, где использование обычных древесностружечных плит ограничено (мебель для детских и школьных учреждений, больниц, интерьерные отделочные материалы и т.п.). Добавление извести к смесям с мелассой сопровождается образованием сахаратов кальция, которые улучшает прочность плит. Введение крахмалсодержащих продуктов также существенно повышает механические свойства плит, поскольку клейстеризация крахмала в процессе прессования плит при высоких температурах с последующим образованием прочных пленок способствует получению однородного прочного материала.
Суть изобретения поясняется примерами.
Пример 1. К 100 м.ч. воздушно-сухой древесной стружки приливают 26 м.ч. сгущенного кукурузного экстракта и перемешивают для равномерного распределения связующего. Из полученной смеси формируют ковер и после холодной подпрессовки прессуют при температуре плит пресса 170°С и давлении 8,0 МПа. Через 8 минут охлаждают плиты пресса до 100°С и снимают давление. Готовая плита охлаждается на воздухе до комнатной температуры. Материал плиты имеет плотность 1220 кг/м3 и прочность на изгиб 32 МПа.
Аналогичным образом проведены и другие опыты. В тех случаях, когда в состав прессуемой смеси входит крахмалсодержащий продукт, последний прибавлялся после перемешивания древесных частичек с мелассой (экстрактом). Если в состав смеси входит известь, то она прибавлялась в последнюю очередь. При этом смесь перемешивалась до однородности. Продолжительность прессования колебалась в пределах 10-20 минут (0,5-2,5 минуты на каждый миллиметр толщины плиты). Охлаждение плиты под давлением проводили до температуры 90-110°С.
Результаты проведенных опытов собраны в таблице.
Как это следует из показателей, приведенных в таблице, полученные в соответствии с данным изобретением плиты имеют высокую прочность, которая значительно превышает прочность древесностружечных плит. Предлагаемые плиты являются экологически чистыми, поскольку, в отличие от обычных древесностружечных плит, не выделяют формальдегид. При этом они имеют низкую себестоимость, так как для их получения используют отходы производства.
Количественные соотношения между массами древесных отходов, связующего, извести и крахмалсодержащих продуктов, температура и давление горячего прессования определены экспериментально при условии получения прочных плит.
Если брать меньше 10 м.ч. связующего на 100 м.ч. измельченного сырья, то прочность плит значительно снижается. Расходовать более 30 м.ч. связующего и более 20 м.ч. крахмалсодержащих продуктов не имеет смысла потому, что при этом сильно возрастает стоимость плит, а их свойства улучшаются незначительно. Использование более 20 м.ч. гашеной извести на 100 м.ч. древесного сырья существенно увеличивает плотность плит. Горячее прессование при температуре ниже 120°С и давлении меньше 2,5 МПа приводит к формированию недостаточно прочных плит. Такой же результат получается, если температура прессования превышает 200°С, так как начинается процесс термического разложения древесины. Увеличение давления горячего прессования выше 30,0 МПа мало влияет на полезные свойства плит.
Таким образом, реализация предлагаемого изобретения позволяет утилизировать отходы многотоннажных производств с получением экологически чистых дешевых прочных плит.
1. Способ изготовления древесностружечных плит и других изделий из отходов деревообработки - опилок, стружки или растительного сырья - соломы, шелухи с использованием связующего путем горячего прессования, отличающейся тем, что в качестве связующего используют отходы производства - мелассу, сгущенный кукурузный экстракт или их смеси, а горячее прессование ведут при температуре 120-200°С и давлении 2,5-30,0 МПа.
2. Способ изготовления по п.1, отличающейся тем, что к смеси прибавляется гашеная известь.
3. Способ изготовления по пп.1 и 2, отличающейся тем, что дополнительно к смеси прибавляется крахмалсодержащий продукт - мука, крахмал.
4. Способ изготовления по пп.1-3, отличающейся тем, что на 100 мас.ч. воздушно-сухих отходов деревообработки или растительного сырья используют 10-30 мас.ч. связующего, 0-20 мас.ч. гашеной извести и 0-20 мас.ч. крахмалсодержащего продукта.
