CS239365B1 - Sposob úpravy ligníncolulózových surovin před rozvlákňovaním - Google Patents

Abstract

Vynález spadá do odboru BpracúVánia dřeva a dřevných materiálov. Rieši spósob úpravy lighincelulózových surovin před rozvlákňovaním močovinou alebo zmesou močoviny s inými plastifikátormi a napúčadlami, alebo dalšími organickými a anorganickými zlúčeninami, ako sú rozpúšťadlá, ochranné látky, retardéry horenia. Postupuje sa tak, že k surovině vo formě štiepok, pilin alebo triesok sa přidává močovina vo formě roztoku v množstve 2 až 30 % hmotnostných na sušinu ligníncelulózovej suroviny poetrekom, máčatiím alebo inou impregnáciou, pri teplotách 0 až 200 stupňov Celsia, alebo sa roztok pťidáva za súčasnej mechanickej úpravy. Postupovat sa može aj tak, že pridávanie roztoku močoviny sa uskutočňuje za přítomnosti tlakovej páry,

Description

Vynález sa týká sposobu úpravy ligníncelulózových surovin před rozvlákňovaním.

V súčasnej době sa vyrába značný počet plošných materiálov na báze rozvláknenej drevnej, respektive inej ligníncelulózovej suroviny. Podl'a účelu použitia sa vláknitá hmota može získat mechanickým, termicko-mechanickým alebo chemicko-mechanickým sposobom. Od stupňa úpravy suroviny je závislá energetická a technologická náročnost procesu, pričom kvalita úpravy sa odrazí aj na kvalitě a kvantitě produktu. Najrozšírenejší spósob predúpravy ligníncelulózovej suroviny před rozvlákňovaním je parenie na štiepky posekanej suroviny pri tlaku nasýtenej páry 0,8 až 1,2 MPa po dobu niekoikých sekúnd až minút. Pri tejto úpravě dojde k čiastočnej plastifikácii ligníncelulózovej suroviny a následné k l'ahšiemu oddetovaniu a inenšiemu poškodzovaniu vlákien. U iných spósobov sa dosahuje zvýšená plasticita suroviny chemickým sposobom, například úpravou roztokmi lúhov, alkalických solí, amoniakom, připadne aj parciálnou hydrolýzou zriedenými roztokmi kyselin (čs. AO č. 203 568).

Popísaný je aj plastifikačný účinok močovinou, popísaný Berlinom, A. A. 1950, alebo zmesou močoviny s inými plastifikátormi a napúčadlami ako například amoniakom, dikyůndiamldom, dimetylsulfo«idom, etylalkoholom a inými. Šamojeva a kolektiv dokázala dobrý plastifikačný účinok močoviny na výrobky z dřeva pri zvýšenej teplote a tiež popísala účinok zmesi močoviny a kyseliny fosforečnej ako> retardérov horenia alebo použitie močoviny v kombinácii s polyvinylalkoholom ako pojivový materiál.

Zistilo sa, že sa ulahčí proces rozvlákňovania sposobom úpravy ligníncelulózových materiálov před rozvláknením podta vynálezu močovinou alebo zmesou močoviny s plastifikátormi a napúčadlami, alebo jej ďalšími organickými a anorganickými zlúčeninami akoi sú rozpúštadlá, ochranné látky, retardéry horenia, ktorého podstatou je, že k surovině upravenej do formy štiepok, triesok, pilin alebo iného tvaru sa přidá močovina vo formě roztoku v množstvách 2 až 30 % hmotnostných močoviny na sušinu ligníncelulózovej suroviny postrekom, máčaním alebo inou impregnáciou pri teplotách 0 až 200 °C. Postupovat sa može aj tak, že roztok močoviny sa přidává za súčasnej mechanickej úpravy alebo za přítomnosti tlakovej páry.

Výhodou spósobu podl'a vynálezu je značné zfahčenie procesu rozvlákňovania, a to aj za tých okolností, že rozvlákňovanie prebieha bez použitia páry, nakolko na vyvolanie plastifikačného účinku postačuje teplota rozvlákňovacieho zariadenia zohriateho mletím suroviny. Účinok močoviny v plastifikačnom smere možno tu porovnat s účinkom amoniaku. Použitie močoviny má vzhfadom k použitiu amoniaku viacej výhod.

Okrem zlepšenia pracovného prostredia je tvorba vláknitého' materiálu z híadiska následného lisovania za tepla a tepelnej úpravy, zlepšenie fyzikálnych a mechanických vlastností vyrobených materiálov, ako aj zníženej hořlavosti výhodnejšia.

Za podmienok rozvlákňovania ligníncelulózových surovin alebo lisovania vláknitej hmoty sa močovina rozkládá hydrolýzou za vzniku oxidu uhličitého a amoniaku, pričom hydrolýzu podporuje zvýšená teplota a přítomnost kyselin a zásad. Pri zohrievaňí na teplotu topenia stráca močovina molekulu amoniaku za vzniku biuretu a pri zahrievaní na vyššiu teplotu stráca molekulu amoniaku za vzniku kyseliny izokyanatej, ktorá následné trimerizuje na kyselinu kyanurovú. Amoniak ako> jeden z produktov uvedených rozkladných reakcií má výrazné plastifikačné účinky na dřevo a ďalšie produkty rozkladných reakcií prispievajú k zlepšeniu fyzikálnych a mechanických vlastností vylisovaných materiálov. Okrem toho sa předpokládá, že prebieha chemická interakcia močoviny najmá s lignínovou zložkou ligníncelulózových surovin. Surovina sa spracováva vo formě štiepok, triesok alebo pilin, přidává sa močovina vo formě roztoku v množstve 2 až 30 pere. hmotnosti na sušinu suroviny a připadne s dalšími pridavkami.

Upravená ligníncelulózová surovina sa može rozvlákňovaf pomocou tlakovej páry 0,5 až 1,2 MPa, připadne v prevádzkou zohriatom defibrátore bez použitia páry. V obidvoch prípadoch spotřeba energie a opotrebenie rozvlákňovacieho zariadenia je nižšie v porovnaní s rozvlákňovaním suroviny len po fyzikálně) plastifikácii, Výsledkom uvedeného procesu je ligníncelulózová vláknitá hmota s nižším podielom poškodených vlákien, ktorá v důsledku přítomnosti močoviny, připadne aj dalších látok, sa vyznačuje zníženou horfavosťou, čo¹ je vítaný príspevok pri následnom sušení a vysokoteplotnom lisovaní vláknitej hmoty, alebo- pri termickom zušlechťovaní vylisovaného vláknitého materiálu. Ďalšou výhodou spósobu podta vynálezu pripravenej vláknitej hmoty je jej vyššia plasticita, čo umožňuje lisovat vláknitý materiál pri nižších tlakoch a s výhodou ju aplikovat pri výrobě tvarovaných výliskov. Materiály připravené podía vynálezu s vyšším obsahom močoviny sú za tepla ohýbatefné a tvarovatefné.

Niektoré sposoby úpravy ligníncelulózových surovin před rozvlákňovaním a příprava dřevovláknitých dosák sú bližšie uvedené v príkladoch použitia.

Příklad 1

Bukové štiepky s podielom vlhkosti cca % sa v bubnové] nanášačke postriekali 30 % hmotnostným vodným roztokom močoviny v množstve 12 % hmotnostných močoviny na sušinu štiepok.

Štiepky sa hned' preniesli do laboratořněho disko-ntinuálneho defibrátora, do ktorého sa 5 minút pripúšťala nasýtená vodná para teploty 150 °C. Potom sa štiepky mleli po dobu 2 minút. Získaná vláknitá hmota sa volné predsušila na vzduchu, na ňu sa naniesla 35 % parafínová emulzia v množstve 1 % hmotnostně parafínu na sušinu vlákna a 15 % hmotnostným roztokom fenolformaldehydovej živice v množstve 1,5 pere. hmotnosti sušiny živice na sušinu vlákna. Ďalej sa připravili z naneseného vlákna dřevovláknité došky suchým sposobom za lisovania pri teplote 200 °C, celkovej doby lisovania 194 sekúnd a pri mernom lisovacom tlaku 5,5 MPa. Obdobným spósobom boli vylisované porovnávacie došky bez močoviny s měrným lisovacím tlakom 6,0 MPa. Pri hustotě dosák 1,0 g. cm³ mali došky s močovinou zlepšenú pevnosť v ohybe o 4,4 °/o, pevnost v tahu kolmo- na rovinu došky o 82 % a prerážaciu prácu o 17 %. Ich napúčanie vo vodě bolo nižšie o 20 % a nasiakavosť nižšia o 26 % voči doskám bez močoviny.

Příklad 2

Bukové štiepky s podielorn vlhkosti cca 40 % sa ináčali v 20 % roztoku močoviny teploty 90 °C pod dobu 2 hodin, potom sa štiepky vybrali z roztoku, preniesli sa do laboratórneho defibrátora a mleli v prevádzkou zohriatom defibrátore bez použitia tlakovej páry po dobu 1,5 minút. Rovnakým spósobom sa připravila vláknitá hmota z neupravených štiepok. Vláknitá hmota sa vol'ne na vzduchu presušila, naniesla parafínovou emulziou v množstve 1 % hmotnostně parafínu na sušinu vlákna a fenolformaldehydovej živice roztokom v množstve 2 % hmotnostně sušiny živice na sušinu vlákna. Po úpravě vlhkosti na 8 až 10 pere. hmotnostný vláknitý materiál, ktorý sa lisoval pri teplote 180 °C po dobu 5 minút. Měrný lisovací tlak u porovnávacích dosák bol 6,0 MPa, u dosák s močovinou

2,5 MPa. Vylisované došky s močovinou boli plastické, po vychladnutí pevné. Pri hustotě dosák 1,1 g . cm³ boli mechanické vlastnosti dosák s močovinou pri pevnosti v ohybe vyššie o 42 %, pri pevnosti v tahu kolmo na rovinu do-sky o 19 % a pri prerážacej práci vyššie o 65 %. Napúčanie a nasiakavosť vo vodě boli nižšie o 65 pere., respektive o- 43 %. Vo všetkých príkladoch defibrovania štiepok upravených močovinou bol pozorovaný podstatné kl'udnejší beh defibrátora, ako aj nižšie prúdové zaťaženie elektrickej siete, než tomu bolo pri ro-zvlákňovaní neupravených štiepok.

Spůsob podía vynálezu je možné využit hlavně v drevárskom a celulózopapierenskom priemysle pri spracovaní listnatého a ihličnatého dřeva, iných lignocelulózových surovin, ako aj odpadov z týchto surovin.

Claims (2)

1. P E E D Μ Ε T

   1. Spósob úpravy ligníncelulózových surovin před rodvlákňováním močovinou alebo zmesou močoviny s inými plastifikátormi a napúčadlami alebo aj dalšími organickými a anorganickými zlúčeninami, ako sú ro-zpúšťadlá, ochranné látky, retardéry horenia, vyznačený tým, že k surovině vo formě štiepok, pilin a triesok sa přidává močovina vo- formě roztoku v množstvách 2 až 30 % hmotnostných močoviny na suVYNÁLEZU šinu ligníncelulózovej suroviny postrekom, máčaním alebo ino-u impregnáciou prí teplotách 0 až 200 °C, alebo sa přidává za súčasnej mechanickej úpravy.
2. 2. Spósob úpravy lignocelulózových surovin před rozvlákňovaním podía bodu 1 vyznačený tým, že pridávanie roztoku močoviny sa uskutočňuje za přítomnosti tlakovej páry.