Древесная плита и способ её изготовления (варианты)

Группа изобретений относится к области изготовления прессованных строительных изделий из растительного сырья и может быть использована в строительстве, в деревообрабатывающей промышленности и других отраслях хозяйства. Плита, выполненная прессованием из ковра без синтетических связующих, состоит из смеси измельченной до фракции 40-5000 мкм березовой коры и наполнителя преимущественно из волокон целлюлозы при следующих соотношениях от общей сухой массы, мас.%: березовая кора - 60-95, волокна целлюлозы - 5-40. В другом варианте плиты, которая выполнена так же, как и вышеописанная, наружные поверхности ковра усилены лигно-целлюлозно-полимерной композицией, состоящей из древесной стружки и смолы КФ-ЕС с отвердителем или древесной стружки и измельченного в порошок вторичного полимера, взятого в количестве 10-12 мас.% от веса стружки, причем доля лигно-целлюлозно-полимерной композиции составляет 20-40% от общей сухой массы ковра. Способ включает использование измельченной коры без синтетических связующих для формирования ковра и последующее его прессование, при этом для формирования ковра используют березовую кору, измельченную до фракции 40-5000 мкм, и наполнитель преимущественно из волокон целлюлозы при следующих соотношениях от общей сухой массы, мас.%: березовая кора - 60-95, волокна целлюлозы - 5-40. Перед формированием ковра наполнитель увлажняют до 18-20% абсолютной влажности и смешивают с измельченной корой, ковер формируют с толщиной, равной 200-300% толщины готовой плиты. Группа изобретений обеспечивает упрощение технологического процесса, снижение себестоимости, расширение ассортимента изделий. 3 с. и 5 з.п. ф-лы., 1 табл.

 

Группа изобретений относится к области изготовления прессованных строительных изделий из растительного сырья и может быть использовано в деревообрабатывающей промышленности, строительстве и других отраслях хозяйства.

Известен, приводимый в качестве аналога, способ изготовления плит из коры (пат. РФ 1757886, B 27 N 3/02 от 19.03.91 г.). В способе-аналоге используют кору лиственных или хвойных пород деревьев. Кору измельчают, просеивают, удаляя частицы коры выше и ниже требуемого размера. Подготовленную кору пропитывают 5-20% раствором полистирола либо метилметакрилата в этилацетате до содержания полимера в плите 10-25%. После окончания пропитки растворитель (этилацетат) удаляют на рекуперацию. Плиты формируют методом компрессионного прессования при температуре плавления полимера (для полистирола - +180±5°С, для полиметилметакрилата - +170±5°С) и удельном давлении 10±0,5 МПа. Время выдержки под давлением составляет 0,3-0,5 мин на 1 мм толщины готовой плиты. Отформованные плиты охлаждают под давлением до температуры примерно 110°С, после чего плиты извлекают из пресформы.

Недостатком способа-аналога является то, что для создания требуемой прочности получаемых изделий используют синтетические полимеры в летучем растворителе, для удаления которого требуется отдельная стадия отгонки токсичного растворителя, требующая оборудования во взрывобезопасном исполнении. Кроме того, предлагаемые полимеры дефицитны и дороги и ухудшают экологическую обстановку в цехах и в целом на предприятии.

Известны древесная плита и способ изготовления этих плит, приводимые в качестве прототипа, в частности, с использованием древесной коры без использования синтетических связующих (см. патент РФ N 2173256, В 27 N 3/08, 2001).

Для приготовления пресс-композиции ковра берут растительное сырье - кору - и подвергают его гидролизу при температуре 170-180°С в течение 2 ч, после чего массу сушат до влажности 8% и спрессовывают сначала при температуре 20°С и давлении 15 МПа, а затем прессуют при 160°С и 15 МПа. Продолжительность прессования 1 мин на 1 мм толщины готовой плиты. После горячего прессования пластик подвергают охлаждению в прессе без снятия давления. Прототип во многом улучшает экологию производства плитных материалов.

Недостатком известного решения является то, что для его осуществления требуется стадия гидролиза и стадия охлаждения готового пластика в прессе без снятия давления, что усложняет технологию в целом и удорожает производство. Кроме того, ассортимент выпускаемых плит ограничен высокой плотностью изделий.

И аналог, и прототип не предусматривают использование березовой коры, так как только березовая кора имеет сложный морфологический состав, включающий луб, лыко и пробковый слой, для размола которых в технологии плитного производства требуются особые системы измельчения, на что в описываемых источниках не указано. Кроме того, в известных способах отсутствуют необходимые технологические приемы для устранения вредного влияния дегтя, входящего в состав березовой коры.

Группа изобретений решает задачу утилизации коры березовых пород древесины, являющейся многотоннажным отходом основного производства, и улучшает экологическую обстановку на предприятии и в регионе, а также создания ценных потребительских товаров, а именно строительных плит с широким диапазоном свойств из отходов основного производства березовой коры.

Техническим результатом группы изобретений является устранение вышеперечисленных недостатков. Указанный результат достигается тем, что древесная плита, выполненная прессованием из ковра без синтетических связующих, состоит из смеси измельченной до фракции 40-5000 мкм березовой коры и наполнителя преимущественно из волокон целлюлозы при следующих соотношениях от общей сухой массы, мас.%:

березовая кора - 60-95,

волокна целлюлозы - 5-40.

Наружные поверхности ковра для усиления выполнены из лигно-целлюлозно-полимерной композиции, состоящей из древесной стружки и смолы КФ-ЕС с отвердителем или древесной стружки и измельченного в порошок вторичного полимера, например поливинилхлорида, полиэтилена, лавсана и т.п., взятого в количестве 10-12 мас.% от веса стружки, причем доля лигно-целлюлозно-полимерной композиции составляет 20-40% от общей сухой массы ковра. В качестве лигно-целлюлозного компонента использованы измельченные частицы растительного происхождения: древесная стружка, макулатура, стебли однолетних растений: гуза-пая, камыш, солома, костра и т.п., а также лузга, отдубина и др.

Указанный результат достигается в другом варианте тем, что древесная плита, выполненная прессованием из ковра без синтетических связующих с усиленными наружными поверхностями, состоит из смеси измельченной до фракции 40-5000 мкм березовой коры и наполнителя из волокон целлюлозы при следующих соотношениях от общей сухой массы, мас.%:

березовая кора - 60-95,

волокна целлюлозы - 5-40,

при этом наружные поверхности ковра усилены лигно-целлюлозно-полимерной композицией, состоящей из древесной стружки и смолы КФ-ЕС с отвердителем или древесной стружки и измельченного в порошок вторичного полимера, взятого в количестве 10-12 мас.% от веса стружки, причем доля лигно-целлюлозно-полимерной композиции составляет 20-40% от общей сухой массы ковра. Порошок вторичного полимера выбран из поливинилхлорида, полиэтилена или лавсана и т.п.

Указанный результат достигается также и тем, что в способе изготовления древесных плит, включающем использование измельченной коры без синтетических связующих для формирования ковра и последующее его прессование, для формирования ковра используют березовую кору, измельченную до фракции 40-5000 мкм, и наполнитель преимущественно из волокон целлюлозы при следующих соотношениях от общей сухой массы, мас.%:

березовая кора - 60-95,

волокна целлюлозы - 5-40,

причем перед формированием ковра наполнитель увлажняют до 18-20% абсолютной влажности и смешивают с измельченной корой, ковер формируют с толщиной, равной 200-300% толщины готовой плиты, а наружные поверхности ковра перед его прессованием усиливают.

Наружные поверхности ковра усиливают лигно-целлюлозно-полимерной композицией, состоящей из древесной стружки и смолы КФ-ЕС с отвердителем или древесной стружки и измельченного в порошок вторичного полимера, например, поливинилхлорида, полиэтилена, лавсана и т.п., взятого в количестве 10-12 мас.% от веса стружки, причем доля лигно-целлюлозно-полимерной композиции составляет 20-40% от общей сухой массы ковра.

В качестве лигно-целлюлозного компонента используют измельченные частицы растительного происхождения: древесную стружку, макулатуру, стебли однолетних растений: гуза-пая, камыш, солома, костра и т.п., а также лузгу, отдубину и др.

Тот же результат достигается и в другом варианте способа изготовления древесных плит, в котором наружные поверхности ковра, сформированного по п.6, усиливают лигно-целлюлозно-полимерной композицией, состоящей из древесной стружки и смолы КФ-ЕС с отвердителем или древесной стружки и измельченного в порошок вторичного полимера, взятого в количестве 10-12 мас.% от веса стружки, причем доля лигно-целлюлозно-полимерной композиции составляет 20-40% от общей сухой массы ковра.

В качестве лигно-целлюлозного компонента используют измельченные частицы растительного происхождения: древесную стружку, макулатуру, стебли однолетних растений: гуза-пая, камыш, солома, костра и т.п., а также лузгу, отдубину и др.

Примеры осуществления способов

Пример 1. Берут березовую кору, высушивают ее до равновесной влажности и измельчают вначале в корорубке с обязательным фракционированием, при котором пробковая и лубовые части березовой коры превращаются в пыль и отсеиваются. Для размола оставшегося лыка используют, как правило, вихревые мельницы, способные размолоть березовую кору до частиц размером 40-5000 мкм. Сырье, содержащее целлюлозу (бумажная или денежная макулатура, отходы ЦБП и др.), размалывают сухим способом до волокон (пушенки), увлажняют до влажности 18-20% и тщательно перемешивают с подготовленной корой, в соотношении соответственно 20:80 мас.% по сухому веществу. После этого формируют ковер, вес которого соответствует заданной плотности, а толщина ковра составляет 200% от требуемой толщины готовой плиты. При этом наружные поверхности усиливают 20 мас.% от общей сухой массы ковра лигно-целлюлозно-полимерной композицией, которая представляет собой смесь тонкой древесной стружки, изготовленной предпочтительно на стружечных станках и 10 мас.% от веса стружки смолы серии КФ-ЕС с отвердителем. Сформированный таким образом ковер прессуют при температуре 160-180°С. Время прессования составляет 0,5-0,8 мин на 1 мм толщины.

Пример 2. Способ осуществляют так же, как в примере 1. При этом берут соотношение березовой коры к волокнам целлюлозы 60:40 мас.%, толщину ковра 200%. Наружные поверхности ковра усиливают так же, как и в примере 1, только берут 40 мас.% от общей сухой массы ковра лигно-целлюлозно-полимерной композиции и в качестве которой используют лавсан и древесную стружку. Лавсан используют в количестве 12 мас.% от абсолютного веса стружки.

Пример 3. Способ осуществляют так же, как в примере 1. При этом берут соотношение березовой коры к волокнам целлюлозы 50:50 мас.%, толщину ковра 300%. Наружные поверхности ковра усиливают так же, как и в примере 1, только берут 30 мас.% от общей сухой массы ковра лигно-целлюлозно-полимерной композиции, в качестве которой используют поливинилхлорид и древесную стружку. Поливинилхлорид используют в количестве 11 мас.% от абсолютного веса стружки.

Пример 4. Способ осуществляют так же, как в примере 2, только ковер формируют с толщиной 300% от толщины готовой плиты.

Кроме того, были осуществлены способы как в примере 1, но с соотношением березовой коры и волокон целлюлозы 95:5 мас.%, выполненных без усиления, с толщиной ковра 300% от толщины готового изделия - пример 5, пример 6 - с соотношением коры и волокон 70:30 мас.% и толщиной ковра 200% от толщины готового изделия без усиления поверхности.

Полученные образцы плит подвергли физико-механическим испытаниям. При испытаниях определяли объемную плотность, предел прочности при изгибе, предел прочности при растяжении перпендикулярно пласта, водопоглощение за 24 часа и набухание за 24 часа.

Результаты испытаний полученных плит представлены в таблице. Из таблицы видно, что плотность плит варьируется от 350 до 800 кг/м³. В известном способе-прототипе плотность плит разнится незначительно.

При использовании для усиления поверхности стружки с порошковыми полимерами резко снижается водопоглощение и набухание плит. Тот же эффект получен при увеличении доли коры в плите. При усилении поверхности стружкой со смолой типа КФ-ЕС с отвердителем резко возрастает предел прочности на изгиб и отрыв перпендикулярно пласта. Широкий ассортимент получаемых согласно группе изобретений плит из березовой коры позволяет значительно расширить область применения таких изделий.

Показатели физико-математических свойств плит из березовой коры
Пример	Наименование образца	Толщина, мм	Плотность, кг/м3	Предел прочн. при изгибе, МПа	Предел прочн. при разрыве, МПа	Водопоглощение 24 ч, %	Набухание 24 ч, %
1.	ДсТП мебельная с усиленной пов-тью	16	800	30	1,7	40	10
2.	17	600	25	1,2	50	15
3.	ДсТП строительная	14	650	18	0,4	35	10
4.	16	500	14	0,3	60	15
5.	ДВПс изоляционная	20	400	-	0,1	10	2
6.	30	350	-	0,2	15	3

1. Древесная плита, выполненная прессованием из ковра без синтетических связующих, состоящая из смеси измельченной до фракции 40-5000 мкм березовой коры и наполнителя преимущественно из волокон целлюлозы при следующих соотношениях от общей сухой массы, мас.%:

березовая кора 60-95,

волокна целлюлозы 5-40

2. Плита по п.1, в которой наружные поверхности ковра усилены, при этом усиление выполнено из лигно-целлюлозно-полимерной композиции, состоящей из древесной стружки и смолы КФ-ЕС с отвердителем или смеси древесной стружки и измельченного в порошок вторичного полимера, например, поливинилхлорида, полиэтилена, лавсана и т.п., взятого в количестве 10-12 мас.% от веса стружки, причем доля лигно-целлюлозно-полимерной композиции составляет 20-40% от общей сухой массы ковра.

3. Плита по п.1 или 2, в которой в качестве лигно-целлюлозного компонента использованы измельченные частицы растительного происхождения: древесная стружка, макулатура, стебли однолетних растений: гуза-пая, камыш, солома, костра и т.п., а также лузга, отдубина и др.

4. Древесная плита, выполненная прессованием из ковра без синтетических связующих с усиленными наружными поверхностями, состоящая из смеси измельченной до фракции 40-5000 мкм березовой коры и наполнителя преимущественно из волокон целлюлозы при следующих соотношениях от общей сухой массы, мас.%:

березовая кора 60-95

волокна целлюлозы 5-40,

в которой наружные поверхности ковра усилены лигно-целлюлозно-полимерной композицией, состоящей из древесной стружки и смолы КФ-ЕС с отвердителем или древесной стружки и измельченного в порошок вторичного полимера, взятого в количестве 10-12 мас.% от веса стружки, причем доля лигно-целлюлозно-полимерной композиции составляет 20-40% от общей сухой массы ковра.

5. Плита по п.3, в которой порошок вторичного полимера выбран из поливинилхлорида, полиэтилена или лавсана и т.п.

6. Способ изготовления древесных плит, включающий использование измельченной коры без синтетических связующих для формирования ковра и последующее его прессование, при этом для формирования ковра используют березовую кору, измельченную до фракции 40-5000 мкм, и наполнитель преимущественно из волокон целлюлозы при следующих соотношениях от общей сухой массы, мас.%:

березовая кора 60-95,

волокна целлюлозы 5-40,

причем перед формированием ковра наполнитель увлажняют до 18-20% абсолютной влажности и смешивают с измельченной корой, ковер формируют с толщиной, равной 200-300% толщины готовой плиты.

7. Способ по п.6, в котором наружные поверхности ковра усиливают лигно-целлюлозно-полимерной композицией, состоящей из древесной стружки и смолы КФ-ЕС с отвердителем или древесной стружки и измельченного в порошок вторичного полимера, например, поливинилхлорида, полиэтилена, лавсана и т.п., взятого в количестве 10-12 мас.% от веса стружки, причем доля лигно-целлюлозно-полимерной композиции составляет 20-40% от общей сухой массы ковра.

8. Способ по пп.6 или 7, в котором в качестве лигно-целлюлозного компонента используют измельченные частицы растительного происхождения: древесную стружку, макулатуру, стебли однолетних растений: гуза-пая, камыш, солому, костру и т.п., а также лузгу, отдубину и др.