SK282313B6 - Spôsob výroby vláknitých dosiek - Google Patents

Abstract

Pri výrobe vláknitých dosiek a podobných produktov na báze dreva z lignocelulózového surového materiálu, ktorý má obsah vlhkosti aspoň 10 % (wt) je od vlákien surového materiálu separovaná vodná frakcia, ktorá je ďalej pred zmiešaním s vláknami koncentrovaná a enzýmovo oxidovaná v prítomnosti kyslíka, aby došlo k polymerizácii rozpusteného drevného materiálu a zvýšeniu jeho koncentrácie. Oxidovaný drevný materiál je zmiešaný s vláknami a zmes je formovaná do dosiek, ktoré sú vytvrdzované za vzniku vláknitej dosky.ŕ

Description

Oblasť techniky

Predmetný vynález sa týka výroby vláknitých dosiek a podobných produktov na báze dreva, obsahujúcich jemne rozdelené lignocelulózové triesky a vlákna, zmiešané a zlepené dohromady lepivým spojivom. Predmetný vynález sa týka najmä nového spôsobu výroby vláknitých dosiek.

Doterajší stav techniky

Rapídny nárast produkcie trieskových a vláknitých dosiek a dosiek z lístkových triesok, hlavne stredne hustých vláknitých dosiek (ďalej skrátené ako MDF dosky) počas posledných desaťročí vytvoril dopyt po lepidlách, ktoré nie sú drahé, sú dostupné vo veľkých množstvách a sú nezávisle od surového oleja. Tieto požiadavky dobre spĺňa lignín, ktorý taktiež neobsahuje žiadny formaldehyd, ktorý bol tradične považovaný pri bežných močovinoformaldehydových lepidlách (UF) za vážny problém. Natívny lignín, ako hlavná drevná zložka, nie je ani hydroskopický, ani rozpustný vo vode. Vzhľadom na to, že má štruktúru ako polyfenol, malo by byť lignínové lepidlo podobné fenolformaldehydovým živiciam (PF). Toto je pravda v prípade natívneho lignínu v dreve, zatiaľ čo pri technických lignínoch (lignosulfonát alebo sulfátový lignín) bolo vzhľadom na ich nízku reaktivitu (sulfátový lignín) alebo vysokú hydroskopicitu, zistené veľké obmedzenie. Počas technického rozvlákňovania sa však v dôsledku degradácie a chemických zmien stáva lignín rozpustným vo vode.

V tejto oblasti je dobre známe použitie sulfitového výluhu (SSL) ako lepidla na papier, drevo a ďalšie lignocelulózové materiály. Počas posledných troch desaťročí bolo podaných mnoho patentových prihlášok na použitie lignínových produktov ako lepidiel pre trieskovú dosku, preglejku a vláknitú dosku namiesto bežných PF a UF lepidiel. Odkaz je daný na DE patenty 3 037 992, 0 621 218, 3 933 279,4 020 969, 4 204 793 a 4 306 439 a PCT prihlášky vydané pod číslami WO 93/25622, WO 94/01488, WO 95/23232 a WO 96/03546.

Hlavným nedostatkom použitia SSL ako lepidiel na výrobu vláknitej dosky je jeho hydroskopicita.

Bolo dokázané, že ako katalyzátory polymerizácie alebo vytvrdzovania lignínu môžu byť použité lakázové enzýmy a ďalšie peroxidázy (DE patent č. 3 037 992, WO 96/03456). Použitie enzýmov na uskutočnenie radikálových reakcií však až doteraz nebolo vždy úspešné. Vlákna na štiepky dreva, použité na produkciu vláknitej dosky, obsahujú 5 až 20 % vody a používané lakázy potrebujú vodu na to, aby účinne katalyzovali polymerizačnú reakciu, potrebnú na rozsiahle lepenie vláknitej dosky. Sulfátový lignín, z veľkej časti podobný natívnemu lignínu, je však nerozpustný vo vode a tak sú počas produkcie tvorené dve pevné fázy. Nerovnomerná distribúcia pevných látok spôsobuje tvorbu škvŕn a poruchu vlastnosti dosky, formovanej v lisovacej fáze.

Ďalším problémom, týkajúcim sa použitia izolovaného lignínu, je vysoká cena sulfátového lignínu, ktorá je blízko hranice ekonomickej výroby trieskových dosiek.

Z uvedených dôvodov doteraz výroba dosiek na báze lignínu neviedla k akýmkoľvek praktickým aplikáciám.

Bolo navrhnuté, aby bola aktivácia lignínu vlákien dreva urobená namiesto lepidiel na báze lignínu s lakázou a aby boli tieto vlákna použité bez akýchkoľvek prídavných spojív na výrobu drevných vláknitých dosiek (EP patentová prihláška č. 0 565 109). Najväčší problém tejto technológie je dlhý inkubačný čas (až 7 dní a viac).

Ako aditíva trieskových dosiek môžu byť taktiež použité zložky, odvodené od jednoročných rastlinných materiálov, ako sú feruloylarabinoxylany. Podľa Feldmana a spol. (WO 96/03546) preto môžu byť vhodné vlákna dreva a štiepky zlepené dohromady použitím oxidovaných fenolických polysacharidov. Tieto xylany sa vyskytujú iba v jednoročných rastlinách, nie však v materiáloch z mäkkého alebo tvrdého dreva. Tieto materiály nie sú priemyselne dostupné.

Podstata vynálezu

Predmetný vynález je zameraný na elimináciu problémov, vzťahujúcich sa na stav techniky. Predmetom predkladaného vynálezu je poskytnúť nový spôsob výroby vláknitých dosiek.

Tieto a ďalšie predmety, spolu s ich výhodami oproti známym lepidlám na báze lignínu, ktoré by mali byť zreteľné z nasledujúcich špecifikácií, sú dosiahnuté predmetným vynálezom tak, ako je tu ďalej opísané a nárokované.

V danej oblasti je známe, že počas prípravy MDF vlákien je počas rafinácie tvorená vo vode rozpustná frakcia, ktorá obsahuje zložky dreva. Táto frakcia je od vlákien pred ich vysušením separovaná. Frakcia obsahuje vlákna v množstve asi 1 až 2 % (hmotn.) pôvodnej suchej látky. V bežných procesoch sa táto frakcia pridáva k BOD a COD dávkovaniu efluentov a tak zvyšuje potrebu biologickej purifikácie.

Predmetný vynález je založený na recirkulácii uvedenej frakcie do procesu, v ktorom je vytvorená aspoň časť lepivého spojiva, používaného na väzbu vlákien. V snahe zvýšiť lepivé vlastnosti frakcie, sú jej zložky polymerizované s oxidačnými enzýmami.

Výsledky nového spôsobu lepenia sú porovnateľné s tými, ktoré boli získané s komerčne dostupnými lepidlami (syntetické živice).

Podľa predmetného vynálezu bolo zistené, že lepidlo, obvykle externe produkované, ako je fenolformaldehyd alebo močovinoťormaldehyd, môže byť nahradené prírodnými, od dreva odvodenými frakciami, separovanými z rafinácie drevného surového materiálu. Spôsob výroby vláknitých dosiek obsahuje nasledujúce kroky:

- rafináciu lignocelulózového surového materiálu, ktorý má obsah vlhkosti aspoň 10 % (hmotn.), s cieľom poskytnúť rozvláknenú vlákninu, obsahujúcu lignocelulózové vlákna a vodný efluent, obsahujúci rozpustený drevný materiál,

- separáciu rafinovaných lignocelulózových vlákien z vodného efluentu,

- koncentráciu vodného efluentu na zvýšenie koncentrácie rozpusteného drevného materiálu,

- pôsobenie enzýmov v prítomnosti kyslíka na rozpustený drevný materiál s cieľom oxidovať rozpustený drevný materiál,

- zmiešanie oxidovaného drevného materiálu s vláknami, formovanie zmesi vlákien na dosky a

- vytvrdenie dosiek a vytvorenie vláknitej dosky.

Ďalším prínosom tohto spôsobu je zmenšenie objemu odpadových vôd, vyžadujúcich externé čistenie. Ďalej môžu byť taktiež získané MDF dosky s výbornými silovými vlastnosťami.

Predmetný vynález bude teraz podrobnejšie vysvetlený pomocou detailného opisu a priloženého obrázka a ďalej s odvolaním na pracovné príklady.

Priložený obrázok opisuje formou technologickej schémy zjednodušenú konfiguráciu uprednostňovaného spôsobu uskutočnenia predmetného vynálezu.

V kontexte prekladaného vynálezu označujú termíny „lepidlo“, „lepivé spojivo“ a „živice“ chemický prostriedok, ktorý v mokrých fázach výroby, napr. trieskových a vláknitých dosiek, poskytuje adhéziu medzi trieskami, vláknami alebo lístkovými trieskami. Po tepelnej kompresii počas výroby dosky pracuje prostriedok, obsahujúci polymerizovanú živicu, ako spojivo, ktoré udržuje triesky, vlákna alebo lístkové triesky zlepené dohromady.

Termín „produkty na báze dreva“ znamenajú akékoľvek produkty na báze lignocelulózy, ako sú trieskové dosky, vláknité dosky (vrátane vysoko a stredne hustých vláknitých dosiek, t. j. ťažké dosky a MDF dosky), dosky z lístkových triesok, preglejka a podobné produkty, tvorené trieskami, vláknami alebo lístkovými trieskami rastlinného pôvodu, hlavne odvodených od dreva, prstencovitých alebo viacročných rastlín, ktoré sú zmiešané a zlepené dohromady lepivým spojivom.

Na polymerizáciu lignínu a sacharidov rozpustných frakcií dreva môžu byť použité oxidačné enzýmy, ktoré katalyzujú oxidáciu fenolických skupín. Sú to oxidoreduktázy, ako sú peroxidázy a oxidázy. „Peroxidázy“ sú enzýmy, ktoré katalyzujú oxidačné reakcie s peroxidom vodíka ako substrátom, zatiaľ čo „oxidázy“ sú enzýmy, ktoré katalyzujú oxidačné reakcie s molekulovým kyslíkom ako ich substrátom. Fenoloxidázy (EC 1.10.3.2 benzendiol : O₂-oxidorektáza) katalyzujú oxidáciu o- a p- substitovaných fenolických hydroxy a amino/amínov v monomémych alebo polyménych aromatických zlúčeninách. Oxidačná reakcia vedie k tvorbe fenoxy radikálov a k polymerizácii lignínu, prípadne sacharidov. V spôsobe predmetného vynálezu môžu byť použité akékoľvek enzýmy, ako sú laktóza, tyrozinázy, peroxidázy alebo oxidáza, katalyzujúce biologickú radikálovú tvorbu a sekundárnu chemickú polymerizáciu nízkomolekulámych lignínov.

Ako špecifické príklady oxidáz môžu byť uvedené nasledujúce enzýmy lakázy (EC 1.10.3.2), katecholixády (EC 1.10.3.1), tyrozinázy (EC 1.14.18.) a bilirubínoxidázy (EC 1.3.3.5.). Konkrétne uprednostňované oxidázy sú lakázy. Môžu byť získané z baktérií a plesní, patriacich napríklad k nasledujúcim kmeňom Aspergillus, Neurospora, Podospora, Botrytis, Lentinus, Polyporus, Rhizoctonia, Coprinus, Coriolus, Phlebia, Pleurotus, Fusarium a Trametes.

Vhodné peroxidázy môžu byť získané z rastlín, plesní alebo baktérií. Uprednostňované peroxidázy sú tie, ktoré pochádzajú z rastlín, konkrétne chrenová peroxidáza a peroxidázy zo sójových bôbov.

Termíny „surfaktant“ alebo „povrchovo aktívne činidlo“ sú synonymá používané na označenie zlúčenín, ktoré majú afinitu k vode a hydrofóbnym (napr. mastným) materiálom, takže pomáhajú hydrofóbne materiály rozpustiť vo vode.

Stredne husté vláknité dosky (skrátene MDF) sú používané na konštrukciu a na výrobu nábytku. Sú vyrábané ako panely, ktoré majú hrúbku v rozmedzí 2,5 až 40 mm alebo viac. V porovnaní s trieskovými doskami majú MDF panely vyššiu pevnosť a viac homogénnu štruktúru ako trieskové dosky.

S odvolaním sa na priložený obrázok obsahuje uprednostňovaný spôsob uskutočnenia podľa predkladaného vynálezu na produkciu MDF dosiek nasledujúce kroky, z ktorých väčšina sú všeobecné s bežne používanými postupmi.

Surový materiál, kmene dreva alebo podobné surové materiály na báze dreva, sú najskôr odkorenené a porúbané, aby bola produkovaná v podstate rovnaká štiepková surovina, ktorá môže byť triedená a premytá, s cieľom odstránenia nečistoty a kontaminátov. Podľa predkladaného vynálezu môžu byť na výrobu MDF použité rôzne drevá, hoci mäkké drevo je najbežnejším surovým materiálom. Asi polovina rastlín spracováva ako surový materiál mäkké drevo, 20 % tvrdé drevo a 20 % používa zmes tvrdého a mäkkého dreva. Menej ako 10 % rastlín spracováva iné materiály ako sú steblá bagasy alebo bavlny.

Štiepky z premývacieho zariadenia sú ďalej dodávané do rafinéra, ktorý je podobný tým, ktoré sa používajú pri TMP procesoch. Rafinačné podmienky sú však trochu odlišné od tých, ktoré sa používajú na výrobu vlákien papiera, s oveľa vyššou intenzitou tepelnej úpravy, po ktorej nasleduje rafinácia na nižšej energetickej úrovni. Štiepky sú väčšinou vopred odparené pri atmosférickom tlaku 6 až 20, výhodnejšie 8 až 10 minút a potom predohriate počas 1 až 10 minút, pri tlaku vyššom ako 5OO⁵ Pa, výhodnejšie 60 až 150, hlavne asi 80⁵ Pa. V porovnaní s desaťnásobnou spotrebou energie pri rafinácii štiepkov na papierové vlákna je spotreba energie pri rafinácii asi 200 až 250 kW/t.

V rafinérii môže byť s vláknami zmiešané malé množstvo vosku (obyčajne menej ako 1 % (hmotn.)).

Vlákna sú bežne zmiešané s lepidlom vo vysoko rýchlostnej fúkacej linke, kde para dopravuje vlákna z rafinérie a mieša ich s lepidlom, ktoré je čerpané do linky. Vlákna sú potom vysušené a transportované do skladovacích nádob. Sušičkou je obyčajne dlhá trubica, ktorá ústi do cyklónu, ktorý separuje vlákna od transportných plynov. Po skladovaní je na začiatku lisovacej linky vrstvený (lisovaný) kontinuálny vláknitý koberec, ktorý má šírku lisovacej linky. Aby boli položené vlákna ako jednotný koberec s hmotnosťou, ktorá bude dávať požadovanú hustotu panelu, sú vlákna po zlisovaní distribuované prúdom vzduchu alebo mechanickým premiestnením cez šírku formovača. Po vytvorení vláknitého koberca je hustota nízka a hrúbka koberca je 20 až 25-násobná ako konečná hrúbka panelov. Prekompresor stláča koberec na 8 až 10-násobok požadovanej hrúbky.

Záverečné lisovanie je uskutočňované použitím tepla tak, že lepivé spojivo je vytvrdené a vytvoria sa väzby, ktoré dajú panelu jeho celistvosť. Všeobecne je používaná séria lisov, ktoré na to, aby sa umožnila aplikácia sily potrebnej na stlačenie koberca, majú vertikálne usporiadané plechy. Po zlisovaní sú panely ochladené a zoradené. Na dosiahnutie hladkého konečného povrchu sa použije pieskovanie.

Spôsob podľa predkladaného vynálezu sa od bežnej výroby vláknitej dosky odlišuje v tom, že aspoň časť lepivého spojiva vlákien je nahradená frakciou drevného alebo lignocelulózového surového materiálu, získaného z rafinácie, ktorý je rozpustný vo vode. Počas opísanej rafinácie je malé množstvo surového materiálu, napr. v dôsledku vysokej teploty, rozpustené. Výťažok vlákien po rafinačnom procese sa líši v závislosti od druhov dreva a od použitých podmienok, ale bežné sú výťažky okolo 96 až 98 %. To znamená, že v týchto prípadoch sú vo vodnom prúde rozpustené 2 až 4 % dreva. Táto voda je zložená hlavne z prírodnej vody v dreve, čo predstavuje aspoň 10 %, obvykle 30 až 70 %, obvykle okolo 50 % pôvodnej vlhkosti dreva. V predchádzajúcom príklade to znamená, že môže vznikať odpadový prúd s obsahom sušiny 1 až 2 %.

Uvedená frakcia sušiny je zložená zo základných zložiek dreva celulózy, hemicelulózy a lignínu, ktorých množstvo závisí od druhov dreva a od použitých rafinačných podmienok. Procesná voda štiepkov mäkkého dreva obsahuje asi 40 až 70 % sacharidov, 10 až 30 % redukujúcich zlúčenín, 10 až 25 % lignínu a 1 až 10 % extrahovateľných látok. V kontraste s tým, obsahuje procesná voda z rozvlákňovaného dreva 20 až 60 % sacharidov, 20 až 40 % redukujúcich zlúčenín, 10 až 25 % lignínu a 10 až 40 % ex

SK 282313 Β6 trahovateľných látok. Percento je získané iba z príkladov a bolo vypočítané zo sušiny pevnej látky.

Táto frakcia je počas spracovania separovaná od vlákien; t. j. aby bola zlepená vhodným lepidlom, sú vlákna zhromažďované a rozpustená frakcia je separovaná od vlákien. V bežných postupoch vedie tvorba rozpustnej frakcie k nežiaducemu zaťažovaniu životného prostredia. Táto frakcia tvorí hlavný prúd odpadovej vody, ktorý sa externe čistí.

V súvislosti s predmetným vynálezom bolo zistené, že všetky rôzne zložky rozpustnej frakcie môžu byť oxidované v prítomnosti oxidačných enzýmov. Ako dokladujú výsledky tabuľky 3, spotrebovávajú tak MDF ako aj i niektoré ďalšie frakcie značné množstvo kyslíka, čo je výsledok enzýmovej oxidácie lakázou. Predpokladá sa, že sú tvorené rôzne oxidované zlúčeniny obsahujúce napr. fenoxy radikály, ktoré poskytnú adhéziu k lignocelulózovým trieskam a vláknam a ktoré sa zúčastňujú polymerizačných reakcií.

MDF panel je vyrábaný spracovaním vlákna dreva a jeho zmiešaním s asi 20, výhodnejšie 1 až 10 % (hmotn.) (spočítané na základe hmotnosti vlákien) vhodného lepidla alebo lepivého spojiva. Bez prídavku lepivého spojiva nie je možné zlisovaný panel vyrobiť.

Podľa predkladaného vynálezu je separovaná rozpustná frakcia formulovaná do lepivého spojiva tak, že je zmiešaná s oxidázou, aby sa uskutočnila oxidácia a polymerizácia prítomných sacharidov, lignínu a extrahovateľných látok. Ako je ukázané na priloženom obrázku, sú na tieto účely rozpustné frakcie separované od vlákien a vodná fáza je koncentrovaná filtráciou, ultrafiltráciou alebo odparovaním, alebo ďalšími vhodnými separačnými technikami. Obsah sušiny rozpustnej frakcie je obvykle menší ako 10 % (hmotn.), často menší ako 5 % (hmotn.). Preto má byť frakcia pred použitím koncentrovaná na oveľa väčšiu koncentráciu. Obsah sušiny prostriedku lepidla vzniknutého pôsobením enzýmov je väčšinou asi 20 až 80 % (hmotn). Rozpustná frakcia, použitá na prípravu lepivého spojiva, obsahuje výhodnejšie asi 10 až 70 % sacharidov a asi 1 až 30 % lignínu, vypočítané na základe sušiny vo vode rozpustnej frakcie.

Používané enzýmy môžu byť akékoľvek enzýmy, o ktorých je známe, že katalyzujú oxidáciu alebo polymerizáciu aromatických zlúčenín alebo lignínov, ako sú lakáza, tyrozinázy alebo ďalšie oxidázy. Množstvo použitého enzýmu sa líši v závislosti od aktivity enzýmov a od obsahu sušiny prostriedku. Všeobecne sú oxidázy používané v množstvách 0,001 až 10 mg proteínu/gram sušiny, výhodnejšie asi 0,1 až 5 mg proteínu/g sušiny. Aktivita oxidázy je asi 1 až 100 000 nkat/g, výhodnejšie väčšia ako 100 nkat/g.

V súvislosti s predmetným vynálezom bolo zistené, že rozhodujúcu úlohu v enzýmovej polymerizácii sacharidov, extrahovateľných látok a lignínu akéhokoľvek pôvodu zohráva kyslík. Toto je dôležité hlavne na výrobu lepidiel na výrobu vláknitých dosiek, trieskových dosiek a dosiek z lístkových triesok a iných produktov na báze dreva. Preto okrem sacharidov alebo lignínového materiálu je taktiež potrebný kyslík v dostatočných množstvách. Oxidačná reakcia vedie k vzniku oxidovaných radikálov (napr. fenoxy radikálov) a k polymerizácii materiálu.

Vzhľadom na zrejmé obmedzenie v dostupnosti kyslíka bolo v známych, diskutovaných metódach, dosiahnuté iba čiastočné zosieťovanie. Limitácia reakcie kyslíkom sa prejavuje v dlhých reakčných časoch a v získaných zlých silových vlastnostiach a tým sa zhoršuje výsledok enzýmovej polymerizácie.

Kyslík môže byť dodávaný rôznymi spôsobmi, ako sú účinné miešanie, penenie alebo privedenie vzduchu, obo hateného kyslíkom alebo pomocou kyslíka, dodaného do roztoku enzýmovými alebo chemickými spôsobmi. Hoci môže byť použitý akýkoľvek plyn obsahujúci kyslík, je uprednostňované použitie vzduchu, vzduchu obohateného kyslíkom, kyslíkového plynu alebo ich tlakových systémov.

Preto je podľa uskutočnenia vynálezu zmes, obsahujúca rozpustnú frakciu, intenzívne miešaná v prítomnosti kyslíka, napr. aeráciou zmesi. Čas miešania je obvykle asi od 1 min. do 24 hod., výhodnejšie asi 5 min. až 10 hod.

Podľa príležitostného uskutočnenia je kyslík dodaný výrobou napeneného lepivého spojiva, a to vmiešaním rozpustnej frakcie lignínu do vody za vzniku zmesi a prebublávaním suspenzie plynom tak, aby boli tvorené bubliny so stredným priemerom 0, 001 až 1 mm, hlavne asi 0, 01 až 0, 1 mm. Napenením môže byť objem disperzie zvýšený 1,1 až 10 krát oproti pôvodnému objemu.

Pena je vyrábaná použitím povrchovo aktívneho činidla, ktoré môže byť aniónové, katiónové alebo neionogénne. Surfaktant môže byť vybraný zo skupiny, obsahujúcej alkylsulfonát alebo alkylbenzensulfonát, Twenn^ a ďalšie komerčné polysorbátové zlúčeniny, mydlá s matnými kyselinami, Iignosulfonáty, amíny mastných kyselín alebo amíny, alebo poly(oxyetylénalkohol)y, drevo a rastlinné extrahovateľné látky. Na produkciu a zvýšenie stability peny môžu byť použité penové stabilizátory a pevné surfaktanty, ako sú CMC, želatína, pektín, drevné extrahovateľné látky a podobné zlúčeniny. Je potrebné malé množstvo povrchovo aktívnych zlúčenín, t. j. asi 0,01 až 10 %, hlavne asi 0,05 až 5 %.

Pena môže byť produkovaná napenením v statickom penovači alebo v turbulentnej napeňovacej bunke použitím známych technológií miešania.

Spojivo, získané z rozpustnej frakcie, môže byť zmiešané s vláknami vo fúkacej linke, t. j. v podstate pred vysušením vlákien. To je v priloženom obrázku opisované ako alternatíva L Spojivo môže byť nastriekané na suché štiepky, skladované v skladovacích nádobách (alternatíva 2). V obidvoch prípadoch je taktiež možné oxidovať spojivo súčasne so zmiešaním vlákien alebo štiepkov so zložkami spojivového prostriedku. Prostriedok je pridaný do vlákien v množstvách 0,1 až 30 %, výhodnejšie asi 1 až 10 % celkovej sušiny.

Ako je uvedené, môže rozpustná frakcia nahradiť časť alebo celé bežné spojivo, používané na prípravu vláknitých dosiek. Podľa konkrétne uprednostňovaného uskutočnenia lignín je primiešaný k spojivovému prostriedku pred enzýmovou oxidáciou. Množstvo lignínu môže byť od 1 do 99 % sušiny prostriedku, výhodnejšie prostriedok obsahuje 5 až 95 % lignínu a 95 až 5 % rozpustnej frakcie (ktorá sama osebe obsahuje nejaký lignín). Časť lignínu môže byť pridaná vo forme vlákien obsahujúcich lignín. Samozrejme je taktiež možné rozpustnou frakciou nahradiť časť bežných UF alebo PF živíc.

Nasledujúce nelimitujúce pracovné príklady detailnejšie ilustrujú spôsob a jeho výhody.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

Separácia rozpustnej frakcie

Rozpustná frakcia bola po rafinačnom procese izolovaná od vlákien mäkkého a tvrdého dreva a podľa potrieb koncentrovaná odparovaním do rôznych koncentrácií sušiny.

SK 282313 Β6

Príklad 2

Prostriedok rozpustnej MDF frakcie

Prostriedok rozpustnej frakcie z tvrdého dreva bol analyzovaný na obsah lignínu, extrahovateľných látok a sacharidov. Výsledky sú uvedené v tabuľke 1.

Tabuľka 1. Prostriedok MDF procesnej vody z tvrdého dreva

V inom prípade bola rozpustená frakcia izolovaná z mäkkého dreva. Prostriedok je uvedený v tabuľke 2.

Tabuľka 2. Prostriedok rozpustených zložiek z mäkkého dreva

Prostriedok

Cxtíahovalil e laik, Sacharxdv

Redututuce zlúčenínv Identifikované cukry Aiabmoza

Galaiítóza Glukóza yaaoža

Kyse-iny odvodenéodct.krov %Suš _ ld

..............

e*?

iaiieiiii ____1,3 .

7

- -LZ. ._ ¹ 0,7 __10, g

0,5

Príklad 3

Reaktivita rozpustenej frakcie k enzýmovej polymerizácii

Reaktivita rozpustenej frakcie k enzýmovej polymerizácii bola analyzovaná špecifickou spotrebou kyslíka materiálom. Reaktivita bola porovnaná so zodpovedajúcimi hodnotami sulfátového lignínu a lignosulfonátu. Ako môže byť zrejmé z tabuľky 3, reaktivita je pomerne vysoká.

Tabuľka 3. Reaktivita rozpustenej frakcie, sulfátového lignínu a lignosulfonát

Rozpustená frakcia/substrát	Spotreba kyslíka mg/g substrátu
MDF voda, rozpustná časť	0,9
Sulfátový lignín	2,5
Lignosulfonát	4,3

Príklad 4 Lepenie MDF vlákien s rozpustnou frakciou v reakcii, katalyzované enzýmom

Rozpustné frakcie, získané spôsobom, opísaným v príkladoch 1 a 2, boli použité ako spojivá pri lepení trieskovej dosky a MDF testovacieho panelu. 4,0 g lignínovej frakcie boli intenzívne zmiešavané a prevzdušňované 30 min. so 4, 0 g koncentrátu lakázy (aktivita 4000 nkat/g) v 2, 0 g a 2 M sodného pufra (pH 4,5). V prípade panelu trieskovej dosky, bolo 1,4 g zmesi buď nastriekané alebo mechanicky zmiešané so 4,4 g štiepkov trieskovej dosky v prípade MDF panelov bolo 5,5 g zmesi nastriekané alebo mechanicky zmiešané s 20 g suchých vlákien. Vlákna alebo štiepky boli vy stavené pôsobeniu vosku (Mobilex 54,60 % emulzie vo vode) v množstve 0,7 % sušiny vlákien. Referenčné testy robené bez lakázy (namiesto enzýmu bola použitá voda) a s komerčnými močovinoformaldehydovými živicami. Rozpustná frakcia bola koncentrovaná s priemyselnými lignínmi.

Na silové testy boli lisovaním 2 min. pri tlaku 30 kp/cm³ a teplote 190 °C pripravené panely trieskovej dosky s veľkosťou 50 mm x 50 mm x 2 mm (hmotnosť asi 5 g) a MDF panely s veľkosťou 90 mm x 90 mm x 2 mm (hmotnosť asi 22 g) boli pripravené stlačovaním 2 min. pri tlaku 50 kp/cm a teplote 190 °C. Po zlisovani boli panely rozrezané na štyri kusy (50 mm x 12 mm x 2 mm). Tie boli testované na paralelnú pevnosť v ťahu Zwickovým testovacím zariadením na pevnosť v ťahu.

Tabuľka 4. Výsledky testov lepenia v malom meradle pre MDF vlákna

Lepivé spojivo	Pevnosť v ťahu MPa
Voda	15 ± 2
Rozpustná frakcia	24 t 2
Rozpustná frakcia * lakáza	30 t 2
Rozpustná frakcia (10%) + indulín	45 i 2
AT (90 í) -t lakáza
Referenčná UF živica	38,9 ± 2

Príklad 5

Lepenie trieskových dosiek s rozpustnou frakciou a rozpustnou frakciou okrem lignínu

Štiepky trieskovej dosky boli zlepené podľa postupu, uvedeného v príklade 5. Hodnoty pevnosti lepených testovacích panelov sú uvedené v tabuľke 5.

Tabuľka 5. Výsledky testov lepenia v malom meradle pre štiepky trieskovej dosky

Biolepidlo	Pevnosť v ťahu MPa
Rozpustná frakcia	3,9 i 0,6
Rozpustná frakcia + lakáza	6,2 ±0,4
Rozpustná frakcia (10 %) + indulín	13,8 ± 0,4
AT (90 %) + laká2a
Indulín AT + lakáza	12,7 ± 0,7
Voda	3,0 i 0,5
Referenčná UF Živica	12,5 ± 0,7

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (11)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob výroby vláknitých dosiek a podobných produktov na báze dreva, vyznačujúci sa tým, že sa rafinuje lignocelulózový surový materiál s obsahom vlhkosti aspoň 10 % hmotn., s cieľom poskytnúť rozvláknenú vlákninu, obsahujúcu lignocelulózové vlákna a vodný efluent, obsahujúci rozpustený drevný materiál, separujú sa rafinované lignocelulózové vlákna z vodného efluentu, vodný efluent sa koncentruje na zvýšenie koncentrácie rozpusteného drevného materiálu, na rozpustený drevný materiál sa pôsobí enzýmami na oxidáciu rozpusteného drevného materiálu, oxidovaný drevný materiál sa zmieša s vláknami, formuje sa zmes vlákien na dosky a dosky sa vytvrdzujú na vytvorenie vláknitej dosky.
2. 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že vodný efluent obsahuje 10 až 70 % sacharidov a 1 až 30 % lignínu, vzhľadom na základ sušiny vo vode rozpustnej frakcie.
3. 3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa t ý m , že rozpustený drevný materiál sa pred zmiešaním s vláknami zmieša s 5 až 95 % hmotn. lignínu.
4. 4. Spôsob podľa nároku 3, vyznačujúci sa t ý m , že rozpustený drevný materiál sa zmieša s lignínom, izolovaným z chemického rozvlákňovania lignocelulózových surových materiálov.
5. 5. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že rozpustený drevný materiál sa oxiduje a polymerizuje oxidázou.
6. 6. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že sušina efluentu sa koncentruje na koncentráciu 20 až 60 %.
7. 7. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že rozpustený drevný materiál sa oxiduje v prítomnosti vzduchu, kyslíkom obohateného vzduchu, kyslíkového plynu alebo ich zmesi.
8. 8. Spôsob podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že plyn obsahujúci kyslík sa dodáva napenením suspenzie.
9. 9. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že oxidovaný drevný materiál sa pridáva pred vysušením vlákien.
10. 10. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že oxidovaný drevný materiál sa pridáva po vysušení vlákien.
11. 11. Spôsob podľa akéhokoľvek nároku 1 až 10, v y značujúci sa tým, že sa oxidovaný drevný materiál spolu s akýmkovek ďalším lepivým materiálom pridáva k vláknam v množstve 1 až 10 % celkovej sušiny vlákien.