CZ251999A3 - Particle boards, fiberboards, boards of lamellar particles and the like products based on wood process for producing thereof - Google Patents
Particle boards, fiberboards, boards of lamellar particles and the like products based on wood process for producing thereof Download PDFInfo
- Publication number
- CZ251999A3 CZ251999A3 CZ19992519A CZ251999A CZ251999A3 CZ 251999 A3 CZ251999 A3 CZ 251999A3 CZ 19992519 A CZ19992519 A CZ 19992519A CZ 251999 A CZ251999 A CZ 251999A CZ 251999 A3 CZ251999 A3 CZ 251999A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- adhesive binder
- pulping
- lignin
- fibers
- chips
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 239000002023 wood Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 239000011094 fiberboard Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 46
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 46
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000004537 pulping Methods 0.000 claims abstract description 27
- 102000004316 Oxidoreductases Human genes 0.000 claims abstract description 21
- 108090000854 Oxidoreductases Proteins 0.000 claims abstract description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000011093 chipboard Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 claims description 49
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 16
- 108010029541 Laccase Proteins 0.000 claims description 14
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 claims description 13
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 claims description 13
- 102000003992 Peroxidases Human genes 0.000 claims description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 8
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 7
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 5
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 108040007629 peroxidase activity proteins Proteins 0.000 claims description 3
- 239000012978 lignocellulosic material Substances 0.000 claims description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 2
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 abstract description 4
- 210000001520 comb Anatomy 0.000 abstract 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 16
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 15
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 11
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000012632 extractable Substances 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 7
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 7
- ODGAOXROABLFNM-UHFFFAOYSA-N polynoxylin Chemical compound O=C.NC(N)=O ODGAOXROABLFNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 7
- 239000011122 softwood Substances 0.000 description 7
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 6
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 6
- 108700020962 Peroxidase Proteins 0.000 description 5
- 239000011121 hardwood Substances 0.000 description 5
- 229920005611 kraft lignin Polymers 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 229920001732 Lignosulfonate Polymers 0.000 description 4
- 108060008724 Tyrosinase Proteins 0.000 description 4
- 102000003425 Tyrosinase Human genes 0.000 description 4
- 239000006286 aqueous extract Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- SLGWESQGEUXWJQ-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;phenol Chemical compound O=C.OC1=CC=CC=C1 SLGWESQGEUXWJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 4
- -1 phenolic carbohydrate Chemical class 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 3
- 238000006872 enzymatic polymerization reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 3
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N D-xylopyranose Chemical compound O[C@@H]1COC(O)[C@H](O)[C@H]1O SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N 0.000 description 2
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000218657 Picea Species 0.000 description 2
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 2
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 2
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 2
- 229920002522 Wood fibre Polymers 0.000 description 2
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 2
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 2
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011120 plywood Substances 0.000 description 2
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 2
- 229920000136 polysorbate Polymers 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 2
- 239000002025 wood fiber Substances 0.000 description 2
- UHPMCKVQTMMPCG-UHFFFAOYSA-N 5,8-dihydroxy-2-methoxy-6-methyl-7-(2-oxopropyl)naphthalene-1,4-dione Chemical compound CC1=C(CC(C)=O)C(O)=C2C(=O)C(OC)=CC(=O)C2=C1O UHPMCKVQTMMPCG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZMWAXVAETNTVAT-UHFFFAOYSA-N 7-n,8-n,5-triphenylphenazin-5-ium-2,3,7,8-tetramine;chloride Chemical compound [Cl-].C=1C=CC=CC=1NC=1C=C2[N+](C=3C=CC=CC=3)=C3C=C(N)C(N)=CC3=NC2=CC=1NC1=CC=CC=C1 ZMWAXVAETNTVAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000228212 Aspergillus Species 0.000 description 1
- 108010015428 Bilirubin oxidase Proteins 0.000 description 1
- 241001465180 Botrytis Species 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 102000030523 Catechol oxidase Human genes 0.000 description 1
- 108010031396 Catechol oxidase Proteins 0.000 description 1
- 241000222511 Coprinus Species 0.000 description 1
- 241000222356 Coriolus Species 0.000 description 1
- 241000223218 Fusarium Species 0.000 description 1
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 1
- 229920002581 Glucomannan Polymers 0.000 description 1
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 description 1
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 description 1
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 1
- 108010001336 Horseradish Peroxidase Proteins 0.000 description 1
- 241000222418 Lentinus Species 0.000 description 1
- 241000221960 Neurospora Species 0.000 description 1
- 241000222395 Phlebia Species 0.000 description 1
- 241000222350 Pleurotus Species 0.000 description 1
- 241000221945 Podospora Species 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 241000222640 Polyporus Species 0.000 description 1
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 1
- 241001361634 Rhizoctonia Species 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000004826 Synthetic adhesive Substances 0.000 description 1
- 241000222354 Trametes Species 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002671 adjuvant Substances 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 150000008052 alkyl sulfonates Chemical class 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N arabinose Natural products OCC(O)C(O)C(O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N beta-D-Pyranose-Lyxose Natural products OC1COC(O)C(O)C1O SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000227 bioadhesive Substances 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N catechol Chemical compound OC1=CC=CC=C1O YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920006184 cellulose methylcellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000004872 foam stabilizing agent Substances 0.000 description 1
- 229930182830 galactose Natural products 0.000 description 1
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 1
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 1
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 1
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 239000000025 natural resin Substances 0.000 description 1
- 239000001814 pectin Substances 0.000 description 1
- 229920001277 pectin Polymers 0.000 description 1
- 235000010987 pectin Nutrition 0.000 description 1
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 1
- 150000008442 polyphenolic compounds Chemical group 0.000 description 1
- 235000013824 polyphenols Nutrition 0.000 description 1
- 229950008882 polysorbate Drugs 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 238000007348 radical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 1
- 239000007974 sodium acetate buffer Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L sulfite Chemical compound [O-]S([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
- 229920001221 xylan Polymers 0.000 description 1
- 150000004823 xylans Chemical class 0.000 description 1
Landscapes
- Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
Abstract
Třísková deska, vláknitá deska, deska z lístkových třísek nebo podobný produkt na bázi dřeva, zahrnuje lignocelulózové třísky, vlákna, lístkové třísky rostlinného původu, spojené dohromady lepivýmpojivém; lepivé pojivo obsahuje ve vodě rozpustnou frakci pocházející zmechanického nebo chemickomechanického rozvlákňování lignocelulózových surovin aoxidovanou oxidázou. Při způsobu přípravy třískových desek, vláknitých desek nebo podobných produktů na bázi dřeva se třísky, vlákna a lístkové třísly rostlinného původu spojí dohromady lepivýmpojivém Příprava prostředku lepivého pojivá zahrnuje kroky oddělení vytékající kapaliny ajejí zkoncentrování adále oxidaci získané sušiny ve vodné suspenzi, obsahující oxidázu, a zavádění plynu, obsahujícího kyslík, do suspenze.Chipboard, fiber board, chipboard board or a similar wood-based product, including lignocellulosic chips, fibers, flake chips of plant origin, joined together adhesive bonding; the adhesive binder contains water soluble a mechanical or chemically-derived fraction pulping lignocellulosic raw materials and oxidized oxidase. In the process of preparing particle board, fiber board or similar wood-based products with chips, fibers and foliar combs of vegetable origin bond together with adhesive The preparation of the adhesive binder composition includes separation steps effluents are concentrated and further oxidized dry matter in an aqueous suspension containing oxidase and introducing gas, containing oxygen, into the suspension.
Description
TŘÍSKOVÉ DESKY, VLÁKNITÉ DESKY, DESKY Z LÍSTKOVÝCH TŘÍSEK A PODOBNÉ PRODUKTY NA BÁZI DŘEVA A ZPŮSOB JEJICH PŘÍPRAVYFIBERBOARDS, FIBERBOARDS, PRINTED SHEET BOARDS AND SIMILAR WOOD-BASED PRODUCTS AND METHODS OF PREPARING THEREOF
Oblast technikyTechnical field
Předmětný vynález se vztahuje k výrobě vláknitých desek a podobných produktů na bázi dřeva, zahrnující čistě rozdělené lignocelulózové třísky a vlákna, smíchané a lepené dohromady lepivým pojivém. Předmětný vynález se týká zejména nových lepivých pojiv, způsobu jejich přípravy a vláknitých desek, vyráběných s použitím zmíněných lepivých pojiv.The present invention relates to the production of fiber boards and similar wood-based products, comprising pure split lignocellulosic chips and fibers mixed and glued together by an adhesive binder. In particular, the present invention relates to novel adhesive binders, a process for their preparation and fiber boards produced using said adhesive binders.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Rychlý nárůst výroby třískových desek, desek z lístkových třísek a vláknitých desek, zvláště vláknitých desek střední hustoty (nadále používána zkratka MDF desky), během posledních desetiletí vyžaduje lepidlo, které je levné, dostupné ve velkých množstvích a nezávislé na ropě.The rapid increase in the production of particle board, chipboard and fiber boards, especially medium density fiber boards (the MDF abbreviation continues to be used) over the past decades, has required glue that is cheap, available in large quantities and independent of oil.
Lignin splňuje všechny tyto požadavky a neobsahuje formaldehyd, který je již tradičně považován za vážný problém v případě močovino-formaldehydových (UF) lepidel. Přírodní lignin, jako hlavní dřevná složka, není ani hydroskopický ani rozpustný ve vodě. Vzhledem k tomu, že má strukturu polyfenolu, měl by lignin jako lepidlo být podobný fenolformaldehydovým (PF) pryskyřicím. To platí pro přírodní lignin ve dřevu, zatímco technické ligniny (lignosulfonát nebo sulfátový lignin) mají vážná omezení vzhledem k jejich nízké reaktivitě (sulfátový lignin) nebo vzhledem k jejich vysoké hydroskopicitě. Během technického rozvlákňování se lignin stává díky degradaci a chemickým změnám ve vodě rozpustným.Lignin meets all these requirements and does not contain formaldehyde, which is traditionally considered a serious problem in the case of urea-formaldehyde (UF) adhesives. Natural lignin, as the main wood component, is neither hygroscopic nor water soluble. Since it has a polyphenol structure, lignin as an adhesive should be similar to phenol formaldehyde (PF) resins. This is true for natural lignin in wood, while technical lignins (lignosulfonate or kraft lignin) have serious limitations because of their low reactivity (kraft lignin) or because of their high hygroscopicity. During technical pulping, lignin becomes water-soluble due to degradation and chemical changes.
Použití sulfitového výluhu (SSL) jako lepidla pro papír, dřevo a jiné lignocelulózové materiály je v dané oblasti techniky dobře známé a mnoho patentových přihlášek bylo během posledních třiceti let podáno na použití ligninových produktů jako lepidel pro třískové desky, překližky a vláknité desky namísto běžných PF a UF lepidel. Odkaz je proveden na DE Patents čísla 3 037 992, 3 621 218, 3 933 279, 4 020 969, 4 204 793 a 4 306 439 a PCT Applications, publikované pod čísly WO 93/25622, WO 94/01488, WO 95/23232 a WO 96/03546.The use of sulphite leach (SSL) as an adhesive for paper, wood and other lignocellulosic materials is well known in the art and many patent applications have been filed over the past thirty years for the use of lignin products as adhesives for particle board, plywood and fiber board instead of conventional PF and UF adhesives. Reference is made to DE Patents Nos. 3 037 992, 3 621 218, 3 933 279, 4 020 969, 4 204 793 and 4 306 439 and PCT Applications, published under Nos. WO 93/25622, WO 94/01488, WO 95 / 23232 and WO 96/03546.
Hlavní nevýhodou, která odrazuje od použití SSL jako lepidla pro výrobu vláknitých desek, je jeho hydroskopicita. Z tohoto důvodu nemůže vážně konkurovat jiným přírodním nebo syntetickým lepidlům. Dále bylo prokázáno, že lakázové enzymy a jiné peroxidázy mohou být • · · · · · ·· · · · · použity jako katalyzátory polymerizace nebo vytvrzování ligninu (DE Patent No. 3 037 992, WO 96/03546). Enzymy pro tvorbu radikálových reakcí však dosud prokázaly omezený úspěch. Vlákna a dřevěné štěpky, použité při výrobě vláknitých desek, obsahují 5 až 20 % vody a použité lakázy potřebují vodu, aby mohly účinně katalyzovat polymerizaění reakci, nutnou pro rozsáhlé lepení vláknité desky. Sulfátový lignin, stejně jako přírodní lignin, je však do značné míry nerozpustný ve vodě a proto jsou při výrobě tvořeny dvě pevné fáze. Nerovnoměrné rozmístění způsobuje vznik skvrn a výrazné selhání silových vlastností desky, tvořené během lisovacího stádia.The main disadvantage that discourages the use of SSL as an adhesive for the production of fiber boards is its hygroscopicity. For this reason, it cannot seriously compete with other natural or synthetic adhesives. Furthermore, it has been shown that laccase enzymes and other peroxidases can be used as catalysts for polymerizing or curing lignin (DE Patent No. 3,037,992, WO 96/03546). However, enzymes for generating radical reactions have so far shown limited success. The fibers and wood chips used in the production of fiber boards contain 5 to 20% water and the used laccas need water to effectively catalyze the polymerization reaction necessary for extensive bonding of the fiber board. However, kraft lignin, like natural lignin, is largely insoluble in water and therefore two solid phases are formed in the production process. Uneven spacing causes staining and a significant failure of the plate's strength properties formed during the pressing stage.
Z výše uvedených důvodů nenalezly způsoby výroby desek na bázi ligninu dosud žádné velké praktické uplatnění.For the reasons given above, the processes for producing lignin-based panels have not yet found any practical application.
Místo lepidel na bázi ligninu byla navržena aktivace ligninu v dřevných vláknech pomocí lakázy a použití těchto vláken bez použití dalších pojiv pro výrobu vláknitých desek (EP Patent Application No. 0 565 109). Hlavním problémem této technologie je dlouhá inkubaění doba (až 7 dní).Instead of lignin-based adhesives, it has been proposed to activate lignin in wood fibers by laccase and to use these fibers without the use of additional binders for the production of fiber boards (EP Patent Application No. 0 565 109). The main problem with this technology is the long incubation period (up to 7 days).
Složky, pocházející z jednoletých rostlinných materiálů, jako jsou feruloylarabinoxylany, mohou být také použity jako přídavky do lepidel třískových desek. Proto mohou být podle Feldmana a spol. (WO 96/03546) dřevná vlákna a štěpky pojeny dohromady pomocí oxidovaných fenolických póly sacharidů. Tyto xylany se vyskytují pouze v jednoletých rostlinách, ne v materiálech z měkkého nebo tvrdého dřeva. Nejsou průmyslově dostupné.Components derived from annual plant materials, such as feruloylarabinoxylans, can also be used as additions to particle board adhesives. Therefore, according to Feldman et al. (WO 96/03546) wood fibers and chips are bonded together using oxidized phenolic carbohydrate poles. These xylans occur only in annual plants, not in soft or hardwood materials. They are not industrially available.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Předmětný vynález si klade za cíl odstranění problémů, vztahujících se k současnému stavu techniky. Předmětem předmětného vynálezu je zejména poskytnout nové lepidlo na bázi ligninu pro přípravu třískových desek, vláknitých desek a podobných produktů na bázi dřeva. Dalším předmětem předmětného vynálezu je poskytnutí nových třískových desek, vláknitých desek a podobných produktů na bázi dřeva. Třetím předmětem je poskytnutí způsobu výroby lepidla.The present invention aims to overcome the problems related to the state of the art. In particular, it is an object of the present invention to provide a novel lignin-based adhesive for the preparation of particle boards, fiber boards and similar wood-based products. It is another object of the present invention to provide novel particle board, fiber board and similar wood-based products. A third object is to provide a method of manufacturing an adhesive.
Tyto a další předměty, spolu s jejich výhodami, které se týkají známých lepidel na bázi ligninu a způsobů jejich přípravy, které by se měly stát zřejmými ze specifikace, která následuje, jsou dosaženy v předmětném vynálezu, jak je zde a dále popsáno a nárokováno.These and other objects, together with their advantages, relating to known lignin-based adhesives and methods for their preparation, which should become apparent from the specification that follows, are attained in the present invention as described and claimed herein.
• 9 9 · · ·· 9 • 999 9 99 9• 9 9 · 9 · 999 9 99 9
99 99 999 99999 99 999 999
9 9 9 9 99
9« 99 999 «99
V dané oblasti techniky je známo, že během mechanické rafinace štěpků je část vláknité suroviny rozpuštěna (asi 1 % hmotnosti vlákna). Tato frakce, která primárně obsahuje stejné chemické složky jako vlákna (sacharidy, extrahovatelné látky a lignin), dekontaminuje cirkulační vody a vytékající kapaliny z papíren a zvyšuje objemy odpadních vod, které je třeba čistit. Pro oddělení rozpuštěných sloučenin od procesních vod jsou používány různé filtrační a koncentrační metody. Výsledkem je zisk koncentrované odpadní frakce bez jakéhokoli praktického použití.It is known in the art that during mechanical refining of chips, a portion of the fibrous raw material is dissolved (about 1% by weight of the fiber). This fraction, which primarily contains the same chemical constituents as the fibers (carbohydrates, extractables and lignin), decontaminates the circulating water and effluent from the paper mills and increases the volumes of waste water to be treated. Various filtration and concentration methods are used to separate dissolved compounds from process waters. The result is a concentrated waste fraction without any practical use.
Nyní bylo překvapivě zjištěno, že rozpustná lignin/sacharidová frakce je zvláště užitečná jako přísada nebo adjuvans pro lepení třískových desek, vláknitých desek a podobných složených produktů na bázi dřeva. Zvláště dobrého lepení je dosaženo, je-li tato frakce polymerizována enzymem lakázou (nebo podobnou oxidázou). Výsledky jsou na stejné úrovni jako ty, získatelné při použití běžných fenol- nebo močovino-formaldehydových pryskyřic.It has now surprisingly been found that the soluble lignin / carbohydrate fraction is particularly useful as an additive or adjuvant for gluing particle boards, fiber boards and similar composite wood-based products. Particularly good bonding is achieved when this fraction is polymerized with the enzyme laccase (or similar oxidase). The results are at the same level as those obtained with conventional phenol- or urea-formaldehyde resins.
Ve zkratce, podle předmětného vynálezu bylo zjištěno, že lepidlo, obvykle externě vyráběné, jako je fenolformaldehyd nebo močovino-formaldehyd, může být nahrazeno přírodními, od dřeva odvozenými frakcemi, oddělenými při mechanických rafmačních procesech dřeva.Briefly, it has been found that an adhesive, usually externally manufactured, such as phenol-formaldehyde or urea-formaldehyde, can be replaced by natural wood-derived fractions separated in mechanical wood refining processes.
Lepivé pojivo tak zahrnuje oxidovanou, ve vodě rozpustnou frakci, pocházející z mechanického nebo chemimechanického rozvlákňování lignocelulózových surovin.The adhesive binder thus comprises an oxidized, water-soluble fraction derived from mechanical or chemimechanical pulping of lignocellulosic raw materials.
Další výhodou této metody je, že objemy odpadních vod, které vyžadují externí čištění, jsou sníženy. Navíc mohou být získány MDF desky s vynikajícími silovými vlastnostmi.Another advantage of this method is that the volumes of waste water that require external treatment are reduced. In addition, MDF boards with excellent strength properties can be obtained.
Vynález se týká také způsobu přípravy prostředku lepivého pojivá, který zahrnuje krokyThe invention also relates to a process for preparing a binder adhesive composition comprising the steps of
- oddělení kapaliny vytékající při mechanickém nebo chemimechanickém rozvlákňování dřevěné suroviny, koncentrace zmíněné kapaliny, aby se zvýšil obsah sušiny,- separation of the liquid discharged during mechanical or chemimechanical pulping of wood raw material, concentration of said liquid to increase the dry matter content,
- tvorby vodné suspenze, obsahující zmíněnou sušinu a oxidázu, aforming an aqueous suspension containing said dry matter and an oxidase, and
- oxidaci zmíněné sušiny za přítomnosti zmíněné oxidázy zavedením plynu, obsahujícího kyslík, do suspenze.oxidizing said dry matter in the presence of said oxidase by suspending the oxygen-containing gas.
• ·« · · · · ·· · · • · · · · · · · · · · · • ft · 9 · · · · · ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
Předmětný vynález bude nyní vysvětlen detailněji s pomocí následujícího podrobného popisu a s odkazem na řadu pracovních příkladů.The present invention will now be explained in more detail with reference to the following detailed description and with reference to a number of working examples.
V souvislosti s předmětným vynálezem označují termíny lepidlo, lepivé pojivo a pryskyřice chemický prostředek, který v mokrých stádiích výroby např. třískových a vláknitých desek poskytuje lepení třísek, vláken nebo lístkových třísek. Po tepelném lisování během výroby desky působí prostředek, obsahující polymerizovanou pryskyřici, jako pojivo, které drží třísky nebo vlákna nebo lístkové třísky spojené dohromady.In the context of the present invention, the terms adhesive, adhesive binder and resin refer to a chemical composition that provides wet bonding of chips, fibers or flakes in the wet stages of manufacture of e.g. After heat pressing during manufacture of the board, the polymeric resin-containing composition acts as a binder that holds chips or fibers or leaf chips bonded together.
Termín produkt na bázi dřeva označuje jakékoli produkty na bázi lignocelulózy, jako jsou třískové desky, vláknité desky (včetně vláknitých desek vysoké a střední hustoty, tzn. tvrdé a MDF desky), desky z lístkových třísek, překližky a podobné produkty, složené z třísek, vláken nebo lístkových třísek rostlinného původu, zejména pocházející ze dřeva nebo prstencovitých nebo víceletých rostlin, smíchaných a spojených dohromady lepivými pojivý.The term wood-based product refers to any lignocellulose-based products, such as particle board, fiber board (including high and medium density fiber boards, i.e. hard and MDF boards), chipboard, plywood and the like, consisting of chips, fibers or flakes of vegetable origin, in particular derived from wood or annular or perennial plants, mixed and bonded together by means of sticky binders.
Pro polymerizování ligninu a sacharidů rozpustných dřevných frakcí mohou být použity oxidační enzymy, schopné katalyzovat oxidaci fenolových skupin. Tyto enzymy jsou oxidoreduktázy, jako jsou peroxidázy a oxidázy. Peroxidázy jsou enzymy, které katalyzují oxidační reakci za použití peroxidu vodíku jako substrátu, zatímco oxidázy jsou enzymy, které katalyzují oxidační reakce za použití molekulového kyslíku jako substrátu. Fenoloxidázy (E.C. 1.10.3.2 benzendiolOí-oxidoreduktáza) katalyzují oxidaci o- a p-substituovaných fenolových hydroxylových a amino/aminových skupin v monomemích a polymerních aromatických sloučenin. Oxidační reakce vede ke vzniku fenoxy- radikálů a konečně k polymerizaci ligninu a případně sacharidových látek. Ve způsobu předmětného vynálezu může být použitý enzym jakýkoli enzym, katalyzující vznik biologických radikálů a sekundární chemickou polymerizaci nízkomolekulárních ligninů, tedy např. lakáza, tyrosináza, peroxidáza nebo oxidáza.Oxidative enzymes capable of catalyzing the oxidation of phenolic groups can be used to polymerize lignin and carbohydrate-soluble wood fractions. These enzymes are oxidoreductases such as peroxidases and oxidases. Peroxidases are enzymes that catalyze an oxidation reaction using hydrogen peroxide as a substrate, while oxidases are enzymes that catalyze an oxidation reaction using molecular oxygen as a substrate. Phenol oxidases (E.C. 1.10.3.2 benzenediol O-oxidoreductase) catalyze the oxidation of o- and β-substituted phenol hydroxyl and amino / amino groups in monomers and polymeric aromatic compounds. The oxidation reaction leads to the formation of phenoxy radicals and finally to the polymerization of lignin and possibly carbohydrate substances. In the method of the present invention, the enzyme used can be any enzyme that catalyzes the formation of biological radicals and secondary chemical polymerization of low molecular weight lignins, e.g., lacase, tyrosinase, peroxidase or oxidase.
Jako specifické příklady oxidáz mohou být uvedeny následující; lakázy (E.C. 1.10.3.2), katecholoxidázy (E.C.1.10.3.1), tyrosinázy (E.C.1.14.18.1) a bilirubinoxidázy (E.C.1.3.3.5). Lakázy jsou zejména upřednostňované oxidázy. Mohou být získány z bakterií a plísní, patřících např. mezi následující kmeny: Aspergillus, Neurospora, Podospora, Botrytis, Lentinus, Polyporus, Rhizoctonia, Coprinus, Coriolus, Phlebia, Pleurotus, Fusarium a Trametes.Specific examples of oxidases include the following; laccase (E.C. 1.10.3.2), catechol oxidase (E.C.1.10.3.1), tyrosinase (E.C.1.14.18.1) and bilirubinoxidase (E.C.1.3.3.5). Lacases are particularly preferred oxidases. They can be obtained from bacteria and fungi belonging, for example, to the following strains: Aspergillus, Neurospora, Podospora, Botrytis, Lentinus, Polyporus, Rhizoctonia, Coprinus, Coriolus, Phlebia, Pleurotus, Fusarium and Trametes.
• · · · * · · · · «·· · · · · · · · · • ·· ··«« ···· * * * * * * «« «« «« ««
Vhodné peroxidázy mohou být získány z rostlin nebo plísní nebo bakterií. Upřednostňované peroxidázy jsou ty, které pocházejí z rostlin, zejména křenová peroxidáza a peroxidáza ze sojových bobů.Suitable peroxidases may be obtained from plants or fungi or bacteria. Preferred peroxidases are those derived from plants, in particular horseradish peroxidase and soybean peroxidase.
Termíny surfaktant nebo povrchově aktivní činidlo jsou užívány jako synonyma, označující sloučeniny, které mají afinitu k vodě a k hydrofobním materiálům a tím napomáhají suspenzi hydrofobních materiálů ve vodě.The terms surfactant or surfactant are used synonymously to denote compounds that have an affinity for water and hydrophobic materials and thereby aid in the suspension of hydrophobic materials in water.
Rozpustná frakce pocházející z mechanického rozvlákňováníSoluble fraction resulting from mechanical pulping
Během průmyslové rafinace dřeva je dřevitá surovina, pocházející z různých druhů dřeva, rafinována, např. rafinačním mechanickým rozvlákňováním (RMP), tlakovým rafinačním mechanickým rozvlákňováním (PRMP), termomechanickým rozvlákňováním (TMP), dřevovinovým rozvlákňováním (GW) nebo tlakovým dřevovinovým rozvlákňováním (PGW) nebo chemitermomechanickým rozvlákňováním (CTMP), do jemných vláken postupy, které oddělují jednotlivá vlákna od sebe.During industrial wood refining, wood pulp from various wood species is refined, eg refining mechanical pulping (RMP), pressure refining mechanical pulping (PRMP), thermomechanical pulping (TMP), wood pulping (GW) or pressure pulping (PGW) ) or chemithermomechanical pulping (CTMP), into fine fibers by processes that separate the individual fibers from each other.
Během rafinace je část dřevité suroviny (asi 0,1 až 5 %, typicky asi 0,5 až 2 %) rozpuštěna ve vodné fázi, což je způsobeno převládajícími podmínkami, jako je vysoká teplota při rafinaci. Tyto rozpuštěné frakce jsou složeny ze základních složek dřeva; celulózy, hemicelulózy a ligninu. Množství závisí na druhu dřeva a použitých podmínkách rafinace. Procesní vody z mechanického rozvlákňování štěpků měkkého dřeva obsahují zhruba 40 až 70 % sacharidů, 10 až 25 % ligninu a 1 až 10 % extrahovatelných látek. Procesní vody při rozvlákňování tvrdého dřeva obsahují, na rozdíl od měkkého dřeva, asi 20 až 60 % sacharidů, 10 až 25 % ligninu a 10 až 40 % extrahovatelných látek. Procentuální podíly jsou uvedeny pouze podle příkladů a byly vypočteny ze sušiny pevné látky.During refining, a portion of the wood material (about 0.1 to 5%, typically about 0.5 to 2%) is dissolved in the aqueous phase due to prevailing conditions such as high refining temperature. These dissolved fractions are composed of the basic components of wood; cellulose, hemicellulose and lignin. The amount depends on the type of wood and the refining conditions used. Process water from mechanical pulping of softwood chips contains about 40 to 70% carbohydrates, 10 to 25% lignin and 1 to 10% extractables. In contrast to softwood, the hardwood pulping process water contains about 20 to 60% carbohydrates, 10 to 25% lignin, and 10 to 40% extractables. The percentages are given by example only and were calculated from the solids solids.
Vláknité frakce z rafinace jsou shromážděny a použity dále při výrobě papíru. Rozpuštěné frakce jsou odděleny od vláken nebo jsou recirkulovány v průběhu procesu výroby papíru. Jak bylo zmíněno výše, při existujících způsobech výroby je tvorba rozpustné frakce během mechanického nebo chemimechanického rozvlákňování zvýšenou zátěží pro životní prostředí; rozpustná frakce tvoří hlavní proud odpadní vody, která musí být čištěna v externích čističkách odpadních vod. Navíc, jsou-li recyklovány během procesu, způsobují tyto frakce vzhledem k přítomnosti rozpuštěných a koloidních látek vážné problémy při výrobě papíru.The fiber fractions from the refining are collected and used further in the paper production. The dissolved fractions are separated from the fibers or recirculated during the papermaking process. As mentioned above, in existing manufacturing processes, the formation of the soluble fraction during mechanical or chemimechanical pulping is an increased environmental burden; the soluble fraction forms the main stream of waste water which must be treated in external waste water treatment plants. Furthermore, when recycled during the process, these fractions, due to the presence of solutes and colloids, cause serious problems in the manufacture of paper.
• <·* ·· · · · · ·· • · · · · ·· · · · · · • · · ···· · · · · • · · · · · * · » ··· ··· ······« · · • · · · · « · · · · » 99<* <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< 99. 99
V souvislosti s předmětným vynálezem se ukázalo, že různé složky rozpustné frakce z mechanického nebo chemimechanického rozvlákňování dřeva jsou vždy reaktivní vzhledem k oxidaci v přítomnosti oxidačních enzymů. Jak je prokázáno výsledky v Příkladu 3, vodné extrakty MDF-vláken, frakce rozpuštěné během přípravy TMP a PGW a MDF procesní vody mohou být enzymaticky oxidovány. Aniž bychom se omezovali na jakoukoli specifickou teorii, předpokládá se, že vznikají různé oxidované sloučeniny, obsahující např. fenoxy radikály, které poskytují adhezi na lignocelulózové třísky a vlákna a které se účastní polymerizačních reakcí.In the context of the present invention, it has been shown that the various components of the soluble fraction from mechanical or chemimechanical pulping of wood are always reactive to oxidation in the presence of oxidizing enzymes. As demonstrated by the results in Example 3, aqueous extracts of MDF fibers, the fractions dissolved during the preparation of TMP and PGW, and MDF process water can be enzymatically oxidized. Without being limited to any specific theory, it is believed that various oxidized compounds are formed, including, for example, phenoxy radicals, which provide adhesion to lignocellulosic chips and fibers and which are involved in polymerization reactions.
Výroba lepivého prostředkuProduction of adhesive
Podle předmětného vynálezu může být oddělená rozpustná frakce formulována do lepivého pojivá smícháním s oxidázou, čímž dojde k oxidaci a polymerizaci přítomných sacharidů, ligninu a extrahovatelných látek. Pro tento účel jsou rozpustné frakce odděleny od vláken a vodná fáze je koncentrována filtrací, ultrafiltrací nebo odpařením nebo jinou vhodnou separační technikou. Obsah sušiny v rozpustné frakci je obvykle nižší než 10 hm.%, často nižší než 5 hm.%. V důsledku toho musí před použitím dojít ke koncentraci do mnohem vyššího stupně. Obsah sušiny v lepivém prostředku zpracovaném enzymy je typicky asi 20 až 80 hm.%. Rozpustná frakce použitá pro přípravu lepivého pojivá zahrnuje přednostně asi 10 až 70 % sacharidů a asi 1 až 30 % ligninu, počítáno na bázi sušiny ve vodě rozpustné frakce.According to the present invention, the separated soluble fraction can be formulated into a sticky binder by mixing with an oxidase, thereby oxidizing and polymerizing the carbohydrates, lignin, and extractables present. For this purpose, the soluble fractions are separated from the fibers and the aqueous phase is concentrated by filtration, ultrafiltration or evaporation or other suitable separation technique. The dry matter content of the soluble fraction is usually less than 10 wt%, often less than 5 wt%. Consequently, the concentration must be much higher before use. The dry matter content of the enzyme treated adhesive composition is typically about 20 to 80 wt%. The soluble fraction used to prepare the sticky binder preferably comprises about 10 to 70% carbohydrates and about 1 to 30% lignin, calculated on the dry solids of the water soluble fraction.
Použitý enzym může být kterýkoli z enzymů, o kterém je známo, že katalyzuje oxidaci a polymerizaci aromatických sloučenin ligninů, jako je lakáza, tyrosináza nebo jiné oxidázy. Množství použitého enzymu se liší v závislosti na aktivitě enzymu a na množství obsahu sušiny v prostředku. Obecně jsou oxidázy používány v množstvích od 0,001 do 10 g bílkoviny/mg sušiny, přednostně asi 0,1 až 5 mg bílkoviny/g sušiny. Aktivita oxidázy je asi 1 až 100000 nkat/mg, přednostně přes 100 nkat/g.The enzyme used may be any of the enzymes known to catalyze the oxidation and polymerization of aromatic lignin compounds such as laccase, tyrosinase or other oxidases. The amount of enzyme used varies depending on the activity of the enzyme and the amount of dry matter content of the composition. Generally, the oxidases are used in amounts of from 0.001 to 10 g protein / mg dry matter, preferably about 0.1 to 5 mg protein / g dry matter. The oxidase activity is about 1 to 100,000 nkat / mg, preferably over 100 nkat / g.
V souvislosti s předmětným vynálezem bylo zjištěno, že kyslík hraje rozhodující roli v enzymatické polymerizaci sacharidů, extrahovatelných látek a ligninu jakéhokoli původu. To je důležité zejména pro přípravu lepidel pro výrobu vláknitých desek, třískových desek, desek z lístkových třísek a jiných podobných produktů na bázi dřeva. Proto je, kromě sacharidů nebo ligninového materiálu, nutná také přítomnost kyslíku v dostatečných množstvích. Oxidační • · reakce vede ke vzniku oxidovaných radikálů (např. fenoxy- radikálů) a konečně k polymerizaci materiálu.In the context of the present invention, oxygen has been found to play a critical role in the enzymatic polymerization of carbohydrates, extractables and lignin of any origin. This is particularly important for the preparation of adhesives for the production of fiberboard, particle board, chipboard and other similar wood-based products. Therefore, in addition to carbohydrates or lignin material, the presence of oxygen in sufficient quantities is also necessary. The oxidation reaction leads to the formation of oxidized radicals (eg phenoxy radicals) and finally to polymerization of the material.
Ve výše diskutovaných, známých postupech bylo dosaženo pouze částečného zesítění kvůli zřejmému omezení dostupnosti kyslíku. Omezení kyslíkové reakce je samo o sobě manifestováno dlouhými reakčními časy a špatnými silovými vlastnostmi, což má za následek zhoršení výsledku polymerizace za účasti enzymů.In the known processes discussed above, only partial cross-linking was achieved due to an obvious limitation of oxygen availability. The limitation of the oxygen reaction is itself manifested by long reaction times and poor strength properties, resulting in a deterioration of the enzymatic polymerization result.
Přísun kyslíku může být zvýšen různými způsoby, jako je účinné míchání, pěnění, zavádění vzduchu obohaceného o kyslík nebo přísun kyslíku do roztoku enzymatickými nebo chemickými prostředky. Přestože lze použít jakýkoli plyn obsahující kyslík, je výhodnější použít vzduch, vzduch obohacený o kyslík, plynný kyslík nebo jejich stlačené systémy.The oxygen supply can be increased in various ways, such as efficient mixing, foaming, introducing oxygen-enriched air, or oxygen supply to the solution by enzymatic or chemical means. Although any oxygen-containing gas can be used, it is preferable to use air, oxygen-enriched air, oxygen gas or compressed systems thereof.
Proto je podle provedení vynálezu směs, zahrnující rozpustnou frakci a enzym, intenzivně míchána za přítomnosti kyslíku pomocí např. aerace směsi. Doba míchání je obvykle asi 1 min až 24 hod, výhodněji asi 5 min až 10 hod.Therefore, according to an embodiment of the invention, the mixture comprising the soluble fraction and the enzyme is vigorously stirred in the presence of oxygen by, for example, aerating the mixture. The stirring time is usually about 1 minute to 24 hours, more preferably about 5 minutes to 10 hours.
Podle alternativního provedení je přísun kyslíku zajištěn tvorbou pěny lepivého pojivá vmícháním rozpustné frakce ligninu do vody za tvorby směsi a probubláváním suspenze plynem za tvorby bublin, které mají střední průměr 0,001 až 1 mm, zejména asi 0,01 až 0,1 mm. Disperze je výhodněji napěněna na 1,2 až 10-ti násobek původního objemu.According to an alternative embodiment, the supply of oxygen is ensured by forming a sticky binder foam by mixing the soluble lignin fraction into water to form a mixture and bubbling the slurry through the gas to form bubbles having an average diameter of 0.001 to 1 mm, especially about 0.01 to 0.1 mm. More preferably, the dispersion is foamed to 1.2 to 10 times the original volume.
Pěna je tvořena použitím povrchově aktivního činidla, které může být aniontové, kationtové nebo neionogenní. Surfaktant může být proto vybrán ze skupiny, skládající se z aikylsulfonátu nebo alkylbenzensulfonátu, Tween® a jiných komerčních polysorbitových sloučenin, mýdel s obsahem mastných kyselin, lignosulfonátů, sarkosinátů, aminů mastných kyselin nebo aminů nebo polyoxyethylenalkoholů a dřevných a rostlinných extrahovatelných látek. Stabilizátory pěny a pevné surfaktanty, jako je CMC, želatina, pektin, dřevné extrahovatelné látky a podobné sloučeniny, mohou být použity pro tvorbu pěny a zvýšení její stability. Malé množství povrchově aktivních sloučenin je nutné, tzn. asi 0,01 až 10 % , zejména asi 0,05 až 5 %.The foam is formed using a surfactant, which may be anionic, cationic or nonionic. The surfactant may therefore be selected from the group consisting of alkyl sulfonate or alkylbenzene sulfonate, Tween® and other commercial polysorbate compounds, fatty acid soaps, lignosulfonates, sarcosinates, fatty acid amines or amines or polyoxyethylene alcohols and wood and plant extractables. Foam stabilizers and solid surfactants such as CMC, gelatin, pectin, wood extractives and the like can be used to form the foam and increase its stability. A small amount of surfactant compounds is necessary, i. about 0.01 to 10%, especially about 0.05 to 5%.
Pěna může být tvořena pěněním ve statickém zařízení na tvorbu pěny nebo v turbulentní nádobě na tvorbu pěny za použití známé míchací technologie.The foam may be formed by foaming in a static foam generating device or in a turbulent foam generating vessel using known mixing technology.
V obou výše uvedených provedeních mohou být lepivá pojivá vyráběna odděleně z vláken a štěpků, které jsou smíchány s lepivým pojivém protlačováním nebo nastřikováním pěny na vlákna nebo štěpky. Lepivé pojivo může být také vyráběno současně smícháním vláken nebo štěpků se složkami prostředku lepivého pojivá. Prostředek lepivého pojivá je přidán buď před nebo po sušení vláken desky po rafínaci. Prostředek je přidán k třískám, vláknům nebo lístkovým třískám v množství od 0,1 do 30 %, výhodněji asi 1 až 10 % celkové sušiny.In both of the above embodiments, the adhesive binders may be manufactured separately from fibers and chips, which are mixed with the adhesive binder by extruding or spraying the foam onto the fibers or chips. The adhesive binder can also be produced simultaneously by mixing the fibers or chips with the components of the adhesive binder composition. The adhesive binder composition is added either before or after drying the board fibers after refining. The composition is added to the chips, fibers or flakes in an amount of from 0.1 to 30%, more preferably about 1 to 10% of the total dry matter.
Podle zvláště výhodného provedení je lignin přimíchán k pojivovému prostředku před enzymatickou oxidací. Množství ligninu může dosáhnout od 1 do 99 % sušiny prostředku, přednostně obsahuje prostředek 5 až 95 % ligninu a 95 až 5 % rozpustné frakce (ve které je již obsažen lignin). Část ligninu může být přidána ve formě vláken, obsahujících lignin.According to a particularly preferred embodiment, the lignin is admixed to the binder composition prior to enzymatic oxidation. The amount of lignin may range from 1 to 99% of the dry weight of the composition, preferably the composition comprises 5 to 95% lignin and 95 to 5% soluble fraction (in which lignin is already contained). A portion of the lignin may be added in the form of lignin-containing fibers.
Jak ukazují výsledky níže uvedených Příkladů 4 a 5, třískové desky a MDF desky, vyráběné pomocí lepivých pojiv, obsahujících 10 % rozpustné frakce, 90 % izolovaného sulfátového ligninu a oxidázu (lakázu), poskytuje desky, které mají shodné silové vlastnosti v porovnání s deskami, připravenými běžnou technologií za použití UF pryskyřic. Nahrazením 1 až 50 % izolovaného ligninu zde popsanou sacharid/ligninovou frakcí je možné výrazně snížit náklady na přírodní pryskyřicové pojivo.As the results of Examples 4 and 5 below show, particle boards and MDF boards produced using sticky binders containing 10% soluble fractions, 90% isolated kraft lignin and oxidase (laccase) provide boards having identical strength properties as compared to boards prepared by conventional technology using UF resins. By replacing 1 to 50% of the isolated lignin with the saccharide / lignin fraction described herein, the cost of the natural resin binder can be significantly reduced.
Následující neomezující příklady objasní vynález.The following non-limiting examples illustrate the invention.
Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Příklad 1Example 1
Oddělení rozpustné frakce z mechanického rozvláknováníSeparation of soluble fraction from mechanical pulping
Rozpustná frakce byla izolována z vláken měkkého nebo tvrdého dřeva po rafínaci (TMP nebo PGW) a byla koncentrována odpařením podle potřeby do různých koncentrací sušiny.The soluble fraction was isolated from soft or hardwood fibers after refining (TMP or PGW) and was concentrated by evaporation as necessary to various dry solids concentrations.
·· ·· ·» ·· * · · « · · · * » · · · · · • · « · · «* tt tt « ··· ·· · · · * «t t t t t t t t t t t
Příklad 2Example 2
Složení rozpustných frakcíComposition of soluble fractions
Složení rozpustné frakce z TMP procesu, za použití měkkého dřeva jako suroviny, získané po rafinaci nebo odpovídající frakce z tvrdého dřeva byla analyzována na hlavní složky (Tabulka 1).The composition of the soluble fraction from the TMP process, using the softwood raw material obtained after refining or the corresponding hardwood fraction, was analyzed for the major components (Table 1).
Tabulka 1. Složení procesní vody z TMP měkkého dřevaTable 1. TMP softwood process water composition
Jak je vidět, hlavními složkami jsou lignin a glukomannany, v přibližně stejných množstvích. Kromě nich však bylo identifikováno několik dalších složek. Proto nelze učinit závěr o přesném složení aktivního lepivého materiálu. Odpovídající rozpuštěná frakce z tvrdého dřeva obsahovala přibližně stejné množství ligninu (22 %), avšak vyšší množství extrahovatelných látek (22 %) a sacharidů (40 %) s mnohem větším množstvím glukózy (20 %).As can be seen, the main components are lignin and glucomannans, in approximately equal amounts. In addition, however, several other components have been identified. Therefore, it cannot be concluded about the exact composition of the active adhesive material. The corresponding dissolved hardwood fraction contained approximately the same amount of lignin (22%), but a higher amount of extractables (22%) and carbohydrates (40%) with a much higher amount of glucose (20%).
Příklad 3Example 3
Reaktivity rozpustné frakce k enzymatické polymerizaciReactivity of soluble fraction to enzymatic polymerization
Reaktivity rozpuštěných frakcí na bázi dřeva, izolovaných z různých postupů, byly analyzovány na schopnost být oxidovány použitým enzymem. Reaktivita popisuje relativní hodnotu oxidačního potenciálu vzhledem k polymerizaci a další účinnosti lepení. Reaktivity jsou porovnány s odpovídajícími hodnotami pro známé lepivé materiály na bázi dřeva, sulfátový lignin a lignosulfonát. Výsledky jsou uvedeny v Tabulce 2.The reactivities of the dissolved wood-based fractions isolated from the various processes were analyzed for their ability to be oxidized by the enzyme used. Reactivity describes the relative value of the oxidation potential relative to polymerization and other bonding efficiency. The reactivities are compared with the corresponding values for known wood-based adhesive materials, kraft lignin and lignosulfonate. The results are shown in Table 2.
• 4 4 • · • 4 4 4 • · · ·· ·· • · · 4• 4 4 • 4 4 4 • 4
4 4 44 4 4
4 · 4 4 44 4
44
Tabulka 2. Reaktivita rozpuštěných frakcí z PGW, TMP, smrkových pilin, borovicových pilin a MDF vláken, měřená enzymatickou oxidací s použitím lakázy; dávka enzymu 20 pkat/lTable 2. Reactivity of dissolved fractions of PGW, TMP, spruce sawdust, pine sawdust and MDF fibers, measured by enzymatic oxidation using laccase; enzyme dose 20 pkat / L
Příklad 4Example 4
Lepení MDF vláken rozpustnou frakcí a směsí rozpustné frakce s ligninem v enzymaticky katalyzované lepící reakciBonding of MDF fibers with soluble fraction and mixture of soluble fraction with lignin in enzymatically catalyzed adhesive reaction
Rozpustné frakce, produkované při TMP měkkého dřeva, jak je popsáno v Příkladu 1, byly použity jako pojivo při lepení testovacích panelů třískových a MDF desek. 4,0 g rozpustné frakce nebo rozpustné frakce kombinované s ligninem byly intenzivně míchány a aerovány po dobu 30 min se 4,0 g lakázového koncentrátu (aktivita 4000 nkat/g) ve 2,0 g pufru 2 M octanu sodného (pH 4.5). V případě MDF panelů bylo 5,5 g směsi dále nastříkáno nebo mechanicky smícháno s 20 g suchých vláken. Vlákna nebo štěpky již byly podrobeny působení vosku (Mobilex 54, 60 % emulze ve vodě) v množství 0,7 % sušiny vláken. Referenční testy byly provedeny bez lakázy (místo ní použita voda) a za použití komerčních močovinoformaldehydových pryskyřic.The soluble fractions produced at TMP softwood as described in Example 1 were used as a binder in the bonding of particle board and MDF test panels. 4.0 g of soluble fraction or soluble fractions combined with lignin were vigorously stirred and aerated for 30 min with 4.0 g of laccase concentrate (4000 nkat activity / g) in 2.0 g of 2 M sodium acetate buffer (pH 4.5). In the case of MDF panels, 5.5 g of the mixture was further sprayed or mechanically mixed with 20 g of dry fibers. The fibers or chips have already been treated with wax (Mobilex 54, 60% emulsion in water) in an amount of 0.7% fiber dry matter. Reference tests were performed without laccase (instead of water) and using commercial urea-formaldehyde resins.
Pro silové testy byly připraveny panely třískových desek o velikosti 50 mm x 50 mm x 2 mm (hmotnost asi 5 g) lisováním po dobu 2 min při tlaku 30 kp/cm2 a teplotě 190°C. MDF panely o velikosti 90 mm x 90 mm x 2 mm (hmotnost asi 22 g) byly připraveny lisováním po dobu 2 min při tlaku 50 kp/cm2 a teplotě 190°C. Po lisování byly panely nařezány na 4 díly (50 mm x 12 mm x 2 mm). Tyto díly byly testovány na paralelní pevnost v tahu Zwickovým testovacím zařízením.For strength tests, chipboard panels of 50 mm x 50 mm x 2 mm (weight about 5 g) were prepared by pressing for 2 min at 30 kp / cm 2 and 190 ° C. MDF panels of 90 mm x 90 mm x 2 mm (weight about 22 g) were prepared by pressing for 2 min at 50 kp / cm 2 and 190 ° C. After pressing, the panels were cut into 4 pieces (50 mm x 12 mm x 2 mm). These parts were tested for parallel tensile strength by a Zwick tester.
• »4 4 · 4· 4 4 a 4 4 · * · · · · 44 4• »4 4 · 4 · 4 4 and 4 4 · * · · · · 44 4
44 4444 444444 4444 4444
4 4 4 4 44 · · 444 4444 4 4 4 44 · 444 444
444 4444 4 4 • 44 44 44 4 · «· 44444 4444 4 4 44 44 44 4 · «· 44
Tabulka 3. Výsledky testů lepení v malém měřítku pro MDF vláknaTable 3. Small scale gluing test results for MDF fibers
Příklad 5Example 5
Lepení třískových desek rozpustnou frakcí a směsí rozpustné frakce a ligninuBonding of particle boards with soluble fraction and mixture of soluble fraction and lignin
Lepení testovacích panelů třískových desek bylo prováděno podle postupu v Příkladu 5, s výjimkou toho, že v případě panelů třískových desek bylo 1,4 g směsi buď nastříkáno nebo mechanicky smícháno se 4,4 g štěpků třískové desky. Pro silové testy byly připraveny panely třískových desek o velikosti 50 mm x 50 mm x 2 mm (hmotnost asi 5 g) lisováním po dobu 2 min při tlaku 30 kp/cm2 a teplotě 190°C. Po lisování byly panely nařezány na 4 díly (50 mm x 12 mm x 2 mm). Výsledky jsou uvedeny v Tabulce 4.Bonding of the particle board test panels was performed according to the procedure in Example 5, except that in the case of particle board panels, 1.4 g of the mixture was either sprayed or mechanically mixed with 4.4 g chips of the particle board. For strength tests, chipboard panels of 50 mm x 50 mm x 2 mm (weight about 5 g) were prepared by pressing for 2 min at 30 kp / cm 2 and 190 ° C. After pressing, the panels were cut into 4 pieces (50 mm x 12 mm x 2 mm). The results are shown in Table 4.
Tabulka 4. Výsledky testů lepení v malém měřítku pro třískové deskyTable 4. Small scale gluing test results for particle board
Claims (18)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ19992519A CZ251999A3 (en) | 1998-01-14 | 1998-01-14 | Particle boards, fiberboards, boards of lamellar particles and the like products based on wood process for producing thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ19992519A CZ251999A3 (en) | 1998-01-14 | 1998-01-14 | Particle boards, fiberboards, boards of lamellar particles and the like products based on wood process for producing thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ251999A3 true CZ251999A3 (en) | 2000-02-16 |
Family
ID=5465105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ19992519A CZ251999A3 (en) | 1998-01-14 | 1998-01-14 | Particle boards, fiberboards, boards of lamellar particles and the like products based on wood process for producing thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ251999A3 (en) |
-
1998
- 1998-01-14 CZ CZ19992519A patent/CZ251999A3/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6287708B1 (en) | Adhesive for fiber boards | |
| FI104834B (en) | Lignin-based binders and their manufacturing process | |
| FI101690B (en) | Method of manufacture of fibreboards | |
| FI104835B (en) | Lignin-based binders for the production of particle board | |
| SK94399A3 (en) | Particle boards, fiber boards, flake boards and similar wood-based products, and the preparation process thereof | |
| CZ251999A3 (en) | Particle boards, fiberboards, boards of lamellar particles and the like products based on wood process for producing thereof | |
| CZ246899A3 (en) | Sticky binding agent, process for preparing such sticky binding agent, particle boards, fiberboards, boards of leafy chips and the like products based on wood and process for producing thereof | |
| CZ251799A3 (en) | Adhesive binding agent preparation based on lignin, process of its preparation, particle board and process for producing such particle board | |
| CZ252099A3 (en) | Sticky binding agent based on lignite and/or saccharides, process for preparing sticky binding agents and use of such binding agent |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic |