RU2598911C9 - Способ получения биокомпозиционного материала - Google Patents
Способ получения биокомпозиционного материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2598911C9 RU2598911C9 RU2015122863/13A RU2015122863A RU2598911C9 RU 2598911 C9 RU2598911 C9 RU 2598911C9 RU 2015122863/13 A RU2015122863/13 A RU 2015122863/13A RU 2015122863 A RU2015122863 A RU 2015122863A RU 2598911 C9 RU2598911 C9 RU 2598911C9
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pressing
- hot pressing
- composite material
- lignosulfonate
- mpa
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title abstract description 5
- 229920001732 Lignosulfonate Polymers 0.000 claims abstract description 14
- 239000011173 biocomposite Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims abstract description 7
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 239000004117 Lignosulphonate Substances 0.000 claims abstract 2
- 235000019357 lignosulphonate Nutrition 0.000 claims abstract 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 6
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 description 4
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000222451 Lentinus tigrinus Species 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 241000512897 Elaeis Species 0.000 description 2
- 235000001950 Elaeis guineensis Nutrition 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 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
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 230000002479 lignolytic effect Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 240000006240 Linum usitatissimum Species 0.000 description 1
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 description 1
- 241000170793 Phalaris canariensis Species 0.000 description 1
- 241000384969 Priva Species 0.000 description 1
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical group CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920002522 Wood fibre Polymers 0.000 description 1
- 229920005550 ammonium lignosulfonate Polymers 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 229920000704 biodegradable plastic Polymers 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000011093 chipboard Substances 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011174 green composite Substances 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle 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
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 125000000020 sulfo group Chemical group O=S(=O)([*])O[H] 0.000 description 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002025 wood fiber Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
- B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
- B27N3/02—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres from particles
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)
- Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)
Abstract
Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к производству биокомпозиционных материалов. Древесные опилки смешивают с лигносульфонатом в соотношении 1:1. Жидкое стекло добавляют в количестве 3% от общей пресс-массы. Формирование ковра подпрессовкой и горячее прессование проводят при давлении 13,1 МПа и температуре 179-181°C в течение 5 мин. Сокращается продолжительность изготовления биокомпозиционного материала. 1 табл.
Description
Изобретение относится к биокомпозиционным материалам (биопластикам) и может быть использовано для производства упаковочного материала, облицовочных панелей и т.д. в строительной и мебельной промышленности.
В Китае существует способ получения аналога - экологически безопасных композитов с использованием в качестве связующего лигносульфоната, модифицированного аммонием, и полиэтиленимина, полученных путем горячего прессования. Древесные волокна смешивают в различных пропорциях со связующими: лигносульфонат, модифицированный аммонием, и полиэтиленимин с использованием высокоскоростного смесителя SHR - 10А. После этого сушат на воздухе до 20% влажности, 190 г смеси вручную формуют в ковер размером 200×200 мм в деревянном ящике. Ковер предварительно подпрессовывают при 1,5 МПа в течение 30 с, а затем прессуют методом горячего прессования при давлении от 4 до 10 МПа, пока ковер не достигнет толщины 5 мм (Laemsak, N., and Okuma, М. (2000). "Development of boards made from oil palm frond II: Properties of binderless boards from steam - exploded fibers of oil palm frond," J. Wood Sci. 46 (4), 322-326), а все панели в данном исследовании имеют плотность 0,80 г/см3. Каждая группа условий была воспроизведена три раза. Условия получения были следующими: температура горячего прессования - от 150 до 190°C; время горячего прессования - от 3 до 7 мин; содержание связующего - от 10 мас. % до 30 мас. %; весовое соотношение лигносульфоната модифицированного аммонием и полиэтиленимин - от 1:1 до 9:1 (Yuan Yuan, Minghui Guo, Fangyan Liu. Preparation and evaluation of green composites using modified ammonium lignosulfonate and polyethylenimine as a binder / Yuan Yuan, Minghui Guo, Fangyan Liu. BioResources 9 (1), 2014. - P. 836-848).
Известен способ изготовления лигноуглеводных древесных пластиков, включающий биологическое воздействие на древесные опилки методом поверхностного твердофазного культивирования лигнолитического гриба Panus tigrinus ВКМ Р-3616 Д в течение 2,5-3 суток при 24-26°c, сушку до влажности 8-10%, формирование ковра холодной подпрессовкой и горячее прессование при давлении 5,0 МПа и температуре 160-170°c. Посевной материал для твердофазного культивирования выращивают глубинным культивированием на среде Кирка в течение 5-6 суток при 26°C, полученный инокулят переносят на древесные опилки из расчета на 1 кг опилок 4000 мл инокулята (RU 2193481, МПК B27N 3/00, опубл. 27.11.2002).
Недостатком известного способа является длительное время обработки древесных опилок лигнолитическим грибом, высокий расход инокулята, а также присутствие процесса сушки полученной пресс-массы, что приводит к повышению себестоимости полученных композитов.
Известен способ получения экологически чистых прессованных материалов без использования токсичных связующих с использованием гриба Panus tigrinus штамм 317 (ВКМ 3616-D). Сначала проводили твердофазное культивирование на сосновых опилках. Для этого необессмоленные навески субстрата, стерилизованные при 160°C 2 ч, помещали в растильни слоем в 3-4 см, засевали инокулятом и проводили культивирование при 25-27°C. После этого растильни с проросшими субстратами высушивали до влажности 7-10%. Субстрат загружали в пресс-форму (5×15 см) и проводили горячее прессование на вулканизационном гидравлическом прессе ВП-9030 при давлении 5 МПа в течение 20 мин. В опытах варьировали температуру прессования от 120 до 170°C (Кадималиев Д.А., Ревин В.В., Шутова В.В. Влияние прессования на свойства лигнина древесины сосны, обработанной грибом Panus tigrinus / Д.А. Кадималиев, В.В. Ревин, В.В. Шутова В.В. / Химия растительного сырья. 2001. №3. С. 111-118).
Недостатком известного способа является большая продолжительность прессования пресс-массы, которая равна 20 минут.
Известны древесностружечные плиты на основе лигносульфонатов, обладающие достаточно высокой прочностью и водостойкостью и не имеющие токсичных выделений, что позволяет рекомендовать их для применения в строительстве в качестве облицовочных панелей и элементов встроенной мебели (Семочкин Ю.А. Технология ДСтП на лигносульфонатных связующих / Ю.А Семочкин, Д.В. Пашков // Лесной вестник. - 2002. - №5. - С. 181-189).
Наиболее близким по технической сущности является способ получения биокомпозитов, включающий депарафинизирование лигноцеллюлозного сырья (сено, солома для подстилки животным, льняное волокно и др.) с использованием гидроксида натрия (NaOH) и воды, этанола или дихлорметана. Далее полученную депарафинизированную пресс-массу (70 масс. %) смешивали с лигносульфонатом (30 масс. %) и добавляли пектин. Осуществляли прессованием в три этапа, с общим временем процесса 11 мин при 160°C и давлением 8 МПа (Edwige Privas, Patrick Navard. Preparation, processing and properties of lignosulfonate-flax composite boards. Carbohydrate Polymers. 2011 Vol. 93, 2013, - P. 300-306).
Известный способ позволяет получить биокомпозит с высокими прочностными свойствами. Однако недостатком способа является использование дополнительных материалов, повышающих стоимость биокомпозита, усложнение технологии получения пресс-массы. Кроме того, не определена важная физико-механическая характеристика - чувствительность к влажности (водопоглощение и разбухание по толщине).
Технический результат заключается в сокращении продолжительности изготовления биокомпозиционного материала и снижении себестоимости его изготовления.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе изготовления биокомпозиционного материала, содержащего лигноцеллюлозное сырье - древесные опилки, лигносульфонат и добавку - жидкое стекло. Древесные опилки смешивают с лигносульфонатом в соотношении 1:1. Жидкое стекло добавляют в количестве 3% от общей пресс-массы. Формирование ковра подпрессовкой и горячее прессование проводят при давлении 13,1 МПа и температуре 179-181°C в течение 5 мин.
Лигносульфонаты - многотоннажный вторичный продукт целлюлозного производства - представляют собой ароматические ядра, соединенные пропановыми остатками в длинные неполярные цепочки с включенными в них полимерными сульфогруппами, карбонильными, карбоксильными и гидроксильными группами (ОАО «Соликамскбумпром», ТУ 2455-028-00279580-2014, http://www.solbum.ru/output/sulphate.php).
Пример
Древесные опилки (50 масс. %) размером 4-7×1-2×0,-1,5 смешивают с лигносульфонатом (50 масс. %), то есть в соотношении 1:1. Добавляют в качестве гидрофобной добавки жидкое стекло (3 масс. % от массы древесных опилок и лигносульфоната). Компоненты подготовленной пресс-массы тщательно перемешивают, формируют ковер холодной подпрессовкой и проводят горячее прессование при давлении 13,1 МПа и температуре 179-181°C в течение 5 мин.
Полученные биокомпозиционные материалы соответствуют требованиям ГОСТ 10632-2007 «Плиты древесностружечные. Технические условия» по показателям прочности при изгибе, водопоглощения и разбухания по толщине. Параметры способа изготовления биокомпозиционного материала и их физико-механические свойства представлены в табл. 1.
По сравнению с известным решением предлагаемое позволяет сократить продолжительность получения биокомпозиционного материала и снизить себестоимость его изготовления за счет отсутствия депарафинизации лигноцеллюлозного сырья и дополнительных материалов, получить биокомпозиционные материалы с высокими водостойкими показателями.
Claims (1)
- Способ изготовления биокомпозиционного материала, содержащего лигноцеллюлозное сырье, лигносульфонат и добавку, включающий формирование ковра подпрессовкой и горячее прессование в течение 5 мин, отличающийся тем, что лигноцеллюлозное сырье в виде древесных опилок смешивают с лигносульфонатом в соотношении 1:1, в качестве добавки содержит жидкое стекло в количестве 3% от общей пресс-массы, а горячее прессование проводят при давлении 13,1 МПа и температуре 179-181°С.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015122863/13A RU2598911C9 (ru) | 2015-06-15 | 2015-06-15 | Способ получения биокомпозиционного материала |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015122863/13A RU2598911C9 (ru) | 2015-06-15 | 2015-06-15 | Способ получения биокомпозиционного материала |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2598911C1 RU2598911C1 (ru) | 2016-10-10 |
| RU2598911C9 true RU2598911C9 (ru) | 2016-12-20 |
Family
ID=57127341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015122863/13A RU2598911C9 (ru) | 2015-06-15 | 2015-06-15 | Способ получения биокомпозиционного материала |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2598911C9 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1209728A1 (ru) * | 1984-09-18 | 1986-02-07 | Центральный научно-исследовательский институт бумаги | Способ изготовлени древесностружечных плит |
| RU2193481C1 (ru) * | 2001-03-06 | 2002-11-27 | Мордовский государственный университет им. Н.П.Огарева | Способ изготовления лигноуглеводных древесных пластиков |
| US7163974B2 (en) * | 2000-05-14 | 2007-01-16 | U.S. Borax Inc. | Lignocellulosic composites |
| US7439280B2 (en) * | 2004-04-06 | 2008-10-21 | Basf Corporation | Lignocellulosic composite material and method for preparing the same |
| RU2481945C2 (ru) * | 2011-06-17 | 2013-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева" | Способ изготовления биокомпозиционного материала |
-
2015
- 2015-06-15 RU RU2015122863/13A patent/RU2598911C9/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1209728A1 (ru) * | 1984-09-18 | 1986-02-07 | Центральный научно-исследовательский институт бумаги | Способ изготовлени древесностружечных плит |
| US7163974B2 (en) * | 2000-05-14 | 2007-01-16 | U.S. Borax Inc. | Lignocellulosic composites |
| RU2193481C1 (ru) * | 2001-03-06 | 2002-11-27 | Мордовский государственный университет им. Н.П.Огарева | Способ изготовления лигноуглеводных древесных пластиков |
| US7439280B2 (en) * | 2004-04-06 | 2008-10-21 | Basf Corporation | Lignocellulosic composite material and method for preparing the same |
| RU2481945C2 (ru) * | 2011-06-17 | 2013-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева" | Способ изготовления биокомпозиционного материала |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2598911C1 (ru) | 2016-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Khoo et al. | Development of formaldehyde-free bio-board produced from mushroom mycelium and substrate waste | |
| CN111990171B (zh) | 一种香菇菌丝体生物基复合材料的制备方法及其应用 | |
| Cheng et al. | The properties of Moso bamboo heat-treated with silicon oil | |
| KR101754907B1 (ko) | 기능성 셀룰로오스 복합 섬유판 및 이의 제조방법 | |
| Nasir et al. | Physical and mechanical properties of medium-density fibreboards using soy—lignin adhesives | |
| Bajwa et al. | Evaluation of cattail (Typha spp.) for manufacturing composite panels | |
| CN107964254B (zh) | 含茶粉的可降解复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN108656305A (zh) | 一种农作物秸秆环保阻燃无胶纤维板及其制备方法 | |
| CN102099404A (zh) | 大麻槿微纤维与聚丙烯或聚乳酸的复合物 | |
| Tasdemir et al. | Production of useful composite particleboard from waste orange peel | |
| Najahi et al. | Harvesting value from agricultural waste: Dimensionally stable fiberboards and particleboards with enhanced mechanical performance and fire retardancy through the use of lignocellulosic nanofibers | |
| Yel | Effect of alkaline pre-treatment and chemical additives on the performance of wood cement panels manufactured from sunflower stems | |
| Cheng et al. | Effect of the particle geometry and adhesive mass percentage on the physical and mechanical properties of particleboard made from peanut hull | |
| Yang et al. | Glueless formaldehyde-free biocomposites with high strength based on the three-dimensional structure of wood fibres | |
| CN101712171B (zh) | 一种间伐杉木材制造高档游艇材料的加工方法 | |
| CN85105958A (zh) | 由纤维木素原料制取合成物的方法 | |
| RU2598911C9 (ru) | Способ получения биокомпозиционного материала | |
| CN101716785B (zh) | 桉木树皮纤维隔音人造板及其制造方法 | |
| RU2639981C1 (ru) | Композиция для изготовления прессованных материалов из соломы злаковых сельскохозяйственных культур (варианты) | |
| CN106497120A (zh) | 纸基可降解营养钵及制备方法 | |
| Ayrilmis et al. | Technological properties of cement-bonded composite board produced with the main veins of oil palm (elaeis guineensis) particles | |
| Santos et al. | Performance of medium-density particleboards from Eucalyptus grandis and Triticum aestivum treated with tall oil and citric acid | |
| Pidlisnyuk et al. | Miscanthus as raw materials for bio-based products | |
| Saropas et al. | Mechanical and Physical Properties of Binderless Particleboard from Rice Straw and Banana Pseudostem | |
| Sekhar et al. | Biodegradation of emu feather fiber reinforced epoxy composites |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TH4A | Reissue of patent specification | ||
| TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 28-2016 FOR TAG: (73) |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170616 |