RU2637550C2 - Способ получения композиционных материалов - Google Patents
Способ получения композиционных материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2637550C2 RU2637550C2 RU2016128226A RU2016128226A RU2637550C2 RU 2637550 C2 RU2637550 C2 RU 2637550C2 RU 2016128226 A RU2016128226 A RU 2016128226A RU 2016128226 A RU2016128226 A RU 2016128226A RU 2637550 C2 RU2637550 C2 RU 2637550C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- peat
- composite materials
- materials
- mpa
- raw material
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L97/00—Compositions of lignin-containing materials
- C08L97/02—Lignocellulosic material, e.g. wood, straw or bagasse
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
- B27K9/00—Chemical or physical treatment of reed, straw, or similar material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
- B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
- B27N3/04—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres from fibres
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)
- Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к производству композиционных материалов типа древесностружечных из растительного сырья, включая гуминосодержащее торфяное сырье, без использования синтетических связующих веществ. Изобретение может быть использовано для изготовления изделий конструкционного, отделочного и другого назначения в мебельной и строительной отраслях промышленности. Описан способ получения композиционных материалов, заключающийся в обработке растительного сырья перегретым водяным паром, в котором в качестве растительного сырья используют торф или смесь торфа с древесиной при массовом соотношении 1:1, а обработку сырья перегретым водяным паром ведут при 190-210°С и давлении 1.42-2.03 МПа в течение 10 мин с последующей декомпрессией, высушиванием пресс-массы до влажности 5% и дальнейшим горячим прессованием полученной пресс-массы при температуре 120°С, давлении 40 МПа в течение 5 мин. Технический результат: расширение сырьевой базы путем использования для получения композиционных материалов торфа, возможность получения из него дополнительного количества связующих гуминовых веществ, удешевление процесса за счет исключения катализаторов, приводящих к дополнительным затратам и коррозии технологического оборудования. 2 табл.
Description
Изобретение относится к производству композиционных материалов типа древесностружечных из растительного сырья, включая гуминосодержащее торфяное сырье, без использования синтетических связующих веществ. Изобретение может быть использовано для изготовления изделий конструкционного, отделочного и другого назначения в мебельной и строительной отраслях промышленности.
Плитные материалы типа ДСП из растительного сырья традиционно изготавливают с использованием синтетических термореактивных смол - фенолоформальдегидных, карбамидоформальдегидных и др., имеющих ряд недостатков. Процесс их изготовления является токсичным. При эксплуатации выделяется формальдегид и оказывает раздражающее действие на кожу и нервную систему человека. Другим недостатком является то, что синтетические связующие являются продуктом нефтехимических производств и довольно дороги [Щербаков А.С. Технология композиционных древесных материалов / А.С. Щербаков, И.А. Гамова, Л.В. Мельникова. - М.: Экология, 1992. - 192 с.].
Известны различные способы получения плитных материалов из измельченной древесины без применения связующих веществ: одностадийный способ получения пьезотермопластиков; двухстадийный способ получения пластиков из гидролизованных опилок; технология получения лигноуглеводных древесных пластиков [Щербаков А.С. Технология композиционных древесных материалов / А.С. Щербаков, И.А. Гамова, Л.В. Мельникова. - М.: Экология, 1992. - 192 с.].
Известные способы имеют свои достоинства и недостатки. Положительной стороной в основном выступает увеличение реакционной способности лигноцеллюлозных материалов. В зависимости от технологических условий в древесине протекают деструктивные процессы, различающиеся степенью деградации основных компонентов. Основными недостатками этих способов являются использование высоких давлений (до 20-30 МПа) и температуры (170-225°С), т.е. высокая материало- и энергоемкость, а в некоторых случаях и необходимость нейтрализации и регенерации продукта, что ухудшает экологию процессов.
Известен способ получения композитных материалов из лигноцеллюлозного сырья, заключающийся в обработке лигноцеллюлозного измельченного сырья, не содержащего свободных сахаров, паром под давлением при 190-260°С для высвобождения гемицеллюлоз в течение 15 с - 10 мин. Далее композитный материал получают горячим прессованием при 210°С [патент РФ №2075384, МПК C08L 97/02. опубл. 20.03.1997, бюл. №8].
Недостатком описанных композиции и способа ее получения является то, что используется катализатор и выбраны слишком жесткие режимы паровой обработки и прессования. Причина в том, что предлагаемый способ получения композитных материалов из частиц лигноцеллюлозного материала состоит из двух основных этапов: гидролиза гемицеллюлозной части исходного сырья и термоотверждения полученных продуктов в процессе горячего формования.
Катализатор, в качестве которого предлагается использовать кислоту (например, использование серной кислоты), сыграв позитивную роль в процессе гидролиза, сохраняется в обработанной массе и оказывает отрицательное деструктирующее воздействие на компоненты древесной массы как при прессовании, так и при последующем использовании изделий. Жесткие режимы паровой обработки и прессования приводят к увеличению энергетических затрат и интенсификации термодеструкции структурных компонентов лигноцеллюлозного комплекса.
Известен способ получения композиционных материалов из лигноцеллюлозного материала, полученного при гидротермической обработке растительного сырья с предварительно нанесенным на него раствором 0,1-15,0 мас. ч. гидролизующего агента - перекиси водорода - с дальнейшей обработкой его перегретым водяным паром при 170-180°С. Пропаренные древесные отходы при декомпрессии превращаются в разволокненную древесную массу, которая для последующей переработки подсушивается до влажности не более 5%. Древесноволокнистую массу без добавки связующих веществ формуют и проводят холодную подпрессовку. Горячее прессование осуществляют при 120-160°С при давлении 4,0 МПа в течение 1 мин на 1 мм готового изделия [патент РФ №2152966, МПК C08L 97/02, опубл. 20.07.2000, бюл. №20].
Недостатком известного способа является то, что свойства изделий, получаемых данным способом, сильно зависят от природы применяемого сырья и режимов их предобработки. В результате чего получаются плитки темного цвета за счет частичного осмоления. При их получении используется сильно энергозатратный метод подготовки сырья перегретым паром и декомпрессии, а также сложное аппаратурное оформление.
Известна пресс-масса в виде частиц растительного сырья, имеющих в своем составе целлюлозу, лигнин, легко- и трудногидролизуемые полисахариды и карбоксильные группы, которая получается при кавитационной обработке растительного сырья, при этом она содержит легко- и трудногидролизуемые полисахариды 13-18% и 28-37% соответственно, целлюлозу с медным числом 1,7-2,9 г/100 г - 53-58%, лигнин по Комарову 31-37% и карбоксильные группы 0,6-4,9% [патент РФ №2381244, МПК C08L 97/02, опубл. 10.02.2010, бюл. №4].
Недостатком описанных композиции и способа ее получения является использование сернокислотного катализатора. Кислотный катализатор, сыграв позитивную роль в процессе гидролиза, сохраняется в обработанной массе и оказывает отрицательное деструктирующее воздействие на компоненты древесной массы как при прессовании, так и при последующем использовании изделий. Кроме того, его использование приводит к дополнительной коррозии технологического оборудования.
Известна пресс-композиция для изготовления композиционных материалов с повышенными эксплуатационными показателями путем предварительной обработки лигноцеллюлозных материалов водой при комнатной температуре в течение 20-120 минут с последующей обработкой паром и дальнейшим горячим прессованием [патент РФ №2277554, МПК C08L 97/02, опубл. 10.06.2006, бюл. №16]. Недостатками этого технического решения являются: двухстадийность процесса и общая его продолжительность до 120 мин.
Заявляемое изобретение отличается от аналогов тем, что расширяется сырьевая база за счет использования торфа, применение которого позволяет получать значительные количества собственных связующих веществ в составе композиционных материалов за счет наличия кроме лигнина и полисахаридов дополнительно в его составе торфяных гуминовых веществ, обладающих ярковыраженными связующими свойствами [Копаница Н.О., Кудяков А.И., Ковалева М.А. Торфодревесные теплоизоляционные строительные материалы. - Томск: Изд-во SST, 2009. - 183 с.].
В заявляемом изобретении недостатки существующих аналогов устраняются следующим образом: использование торфа позволяет расширить сырьевую базу и получить в процессе изготовления композиционных материалов значительные количества собственных связующих веществ в составе композиционных материалов за счет наличия дополнительно в составе торфа гуминовых веществ, содержащих широкий набор различных реакционно-способных кислородсодержащих функциональных групп, а исключение использования катализаторов (серная кислота и пероксид водорода) предотвращает технологическое оборудование от коррозии.
Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что разработан способ получения композиционных материалов, заключающийся в обработке растительного сырья перегретым водяным паром, отличающийся тем, что в качестве растительного сырья используют торф или смесь торфа с древесиной, а обработку сырья перегретым водяным паром ведут при 190-210°С и давлении 1.42-2.03 МПа в течение 10 мин с последующей декомпрессией, высушиванием пресс-массы до влажности 5% и дальнейшим горячим прессованием полученной пресс-массы при температуре 120°С, давлении 40 МПа в течение 5 мин.
Технический результат: расширение сырьевой базы путем использования для получения композиционных материалов торфа, возможность получения из него дополнительного количества связующих гуминовых веществ, удешевление процесса за счет исключения катализаторов, приводящих к дополнительным затратам и коррозии технологического оборудования.
Осуществление заявляемого изобретения достигается следующим образом.
Образцы опилок растительного сырья объемом 0.5 литра загружают в предварительно нагретый до 190-210°С реактор аппарата взрывного автогидролиза, конструкция которого позволяет нагревать материал паром до заданной температуры. В процессе паровой обработки в реакторе поддерживают постоянное давление (1.62-2.03 МПа) и температуру (190-210°С). Через 10 мин после начала обработки производят декомпрессию реактора взрывным способом (за время не более 1 с), в результате которой обработанный композиционный материал на основе растительного сырья вместе с паром перемещается в приемный циклон.
Композиционный материал из полученной массы после ее высушивания до влагосодержания 5% изготавливался методом горячего прессования под давлением 40 МПа и при температуре 120°С в течение 5 минут. После охлаждения плитку вынимают из пресса, и изучают ее свойства. Для полученных композиционных материалов определяют плотность, предел прочности на изгиб, водопоглощение и разбухание по ГОСТ 10634-88 и 10635-88.
В таблице 1 приведено влияние условий обработки сырья водяным паром на состав получаемых композиционных материалов. В таблице 2 приведены данные о влиянии условий обработки торфа и смеси торфа с древесиной сосны водяным паром на свойства полученных композиционных материалов.
* смесь 50% торфа и 50% опилок древесины сосны (фракция 0.5-1.0 мм).
Как показывают исследования свойств полученных композиционных материалов (таблице 2), полученные после обработки перегретым паром и последующим горячим прессованием композиционные материалы на основе торфа и смеси торфа и древесины удовлетворяют требованиям ГОСТ по прочностным характеристикам, водопоглощению и разбуханию.
Claims (1)
- Способ получения композиционных материалов, заключающийся в обработке растительного сырья перегретым водяным паром, отличающийся тем, что в качестве растительного сырья используют торф или смесь торфа с древесиной при массовом соотношении 1:1, а обработку сырья перегретым водяным паром ведут при 190-210°С и давлении 1.42-2.03 МПа в течение 10 мин с последующей декомпрессией, высушиванием пресс-массы до влажности 5% и дальнейшим горячим прессованием полученной пресс-массы при температуре 120°С, давлении 40 МПа в течение 5 мин.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016128226A RU2637550C2 (ru) | 2016-07-13 | 2016-07-13 | Способ получения композиционных материалов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016128226A RU2637550C2 (ru) | 2016-07-13 | 2016-07-13 | Способ получения композиционных материалов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016128226A RU2016128226A (ru) | 2017-05-19 |
RU2637550C2 true RU2637550C2 (ru) | 2017-12-05 |
Family
ID=58715571
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016128226A RU2637550C2 (ru) | 2016-07-13 | 2016-07-13 | Способ получения композиционных материалов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2637550C2 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1017705A1 (ru) * | 1981-06-04 | 1983-05-15 | Пензенский Политехнический Институт | Пресскомпозици на основе гидролизного лигнина |
RU2152966C1 (ru) * | 1999-02-15 | 2000-07-20 | Салин Борис Николаевич | Пресс-композиция, способ ее получения и способ получения композиционных материалов на ее основе |
RU2277554C2 (ru) * | 2004-06-28 | 2006-06-10 | Юрий Геннадьевич Скурыдин | Пресс-композиция для изготовления композиционных материалов с повышенными эксплуатационными показателями |
RU2381244C2 (ru) * | 2008-01-09 | 2010-02-10 | Игорь Борисович Катраков | Пресс-масса, способ ее получения и способ получения плитных материалов на ее основе |
EA017612B1 (ru) * | 2006-10-26 | 2013-01-30 | Ксилеко, Инк. | Переработка биомассы |
-
2016
- 2016-07-13 RU RU2016128226A patent/RU2637550C2/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1017705A1 (ru) * | 1981-06-04 | 1983-05-15 | Пензенский Политехнический Институт | Пресскомпозици на основе гидролизного лигнина |
RU2152966C1 (ru) * | 1999-02-15 | 2000-07-20 | Салин Борис Николаевич | Пресс-композиция, способ ее получения и способ получения композиционных материалов на ее основе |
RU2277554C2 (ru) * | 2004-06-28 | 2006-06-10 | Юрий Геннадьевич Скурыдин | Пресс-композиция для изготовления композиционных материалов с повышенными эксплуатационными показателями |
EA017612B1 (ru) * | 2006-10-26 | 2013-01-30 | Ксилеко, Инк. | Переработка биомассы |
RU2381244C2 (ru) * | 2008-01-09 | 2010-02-10 | Игорь Борисович Катраков | Пресс-масса, способ ее получения и способ получения плитных материалов на ее основе |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016128226A (ru) | 2017-05-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2075384C1 (ru) | Способ получения композитных материалов из лигноцеллюлозного сырья | |
Basta et al. | Performance assessment of deashed and dewaxed rice straw on improving the quality of RS-based composites | |
US5728269A (en) | Board produced from malvaceous bast plant and process for producing the same | |
AU2002337519B2 (en) | Processing of ligno-cellulose materials | |
RU2381244C2 (ru) | Пресс-масса, способ ее получения и способ получения плитных материалов на ее основе | |
CN106750367B (zh) | 一种木质纤维的活化方法 | |
JP2001001318A (ja) | リグノセルロース材料からリグノセルロース成形体を製造する方法 | |
US4265846A (en) | Method of binding lignocellulosic materials | |
CN85105958A (zh) | 由纤维木素原料制取合成物的方法 | |
JPH10305409A (ja) | イネ科植物リグニンを使用したボードとその製造方法 | |
RU2637550C2 (ru) | Способ получения композиционных материалов | |
EP0934362A1 (en) | Treatment of lignocellulosic material | |
Paze et al. | Processing possibilities of birch outer bark into green bio-composites | |
WO2001064602A1 (en) | Biocarbon material production from a modified lignocellulosic biomass | |
JP5014463B2 (ja) | ボードの製造方法 | |
RU2152966C1 (ru) | Пресс-композиция, способ ее получения и способ получения композиционных материалов на ее основе | |
RU2656067C2 (ru) | Способ получения плитных материалов на основе кавитированного растительного сырья и синтетических связующих | |
JP2014005237A (ja) | リグニン製造方法、リグニン、及び油脂の製造方法 | |
CN106047241B (zh) | 一种利用木材废料制备板材的方法 | |
JPH06126715A (ja) | リグノセルロースより作った熱硬化性樹脂材料と複合製品 | |
RU2202574C2 (ru) | Пресс-композиция для изготовления древесно-стружечных плит и способ получения древесно-стружечных плит на основе пресс-композиции | |
RU2166521C2 (ru) | Способ получения древесностружечных плит | |
Asfaw et al. | Case study for the construction of particleboard using sugarcane bagasse: A review | |
CN115216037B (zh) | 一种壳聚糖改性高强度抗菌木塑复合板的制备方法 | |
RU2277554C2 (ru) | Пресс-композиция для изготовления композиционных материалов с повышенными эксплуатационными показателями |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QA4A | Patent open for licensing |
Effective date: 20180110 |