專利名稱：基于木質(zhì)纖維素的板材的回用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于木質(zhì)纖維素的板(board或panel)材的回用，所述板材含有膠粘結(jié)合的木質(zhì)纖維素成分的基質(zhì)，由此使得可以對所述板材的各組分尤其是(但非排他性地)木質(zhì)纖維素進行回收。
背景技術(shù)：
各種板材包含有例如通過諸如聚氨酯樹脂、脲/甲醛樹脂、三聚氰胺-脲樹脂或酚醛樹脂等粘合劑結(jié)合在一起的木質(zhì)纖維素成分(例如以碎料、顆?；蚶w維等形式)的基質(zhì)，這是眾所周知的。通過這種方式制造的板材的例子包括MDF(中密度纖維板)、碎料板(particle board)和粗紙板(chipboard)。
上述類型的板材被廣泛用來制作諸如家具等最終制品。為此目的，所述板材是完全符合要求的。但是，對于大量廢料的處理卻存在著問題。有關(guān)這一點的一個例子是，英國家具制造業(yè)每年產(chǎn)生超過170,000噸的MDF廢料。這還不包括丟棄和損毀的家具部件。理想地，將所述廢料進行回用，以回收其組分，尤其是回收木質(zhì)纖維素，以便進行重復(fù)使用。但是，目前還沒有令人滿意的回用方法。使問題變得更為槽糕的是，廢棄的板材上可能層壓有諸如紙、箔或塑料等表面層(例如為裝飾目的)，或者具有例如塑料或金屬嵌入物。因此，任何的回用方法都需要去除層壓物和/或嵌入物。由于沒有任何適宜的回用方法，因此大多數(shù)的廢棄板材都將堆放在垃圾填埋點，這就變得更加困難并且非常昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是避免或減輕上述的不利情況。
根據(jù)本發(fā)明，提供了回收板材組分的方法，所述板材含有膠粘結(jié)合的木質(zhì)纖維素成分的基質(zhì)，所述方法包括對所述材料進行以下組合處理(i)電磁輻射，和(ii)浸泡或浸漬在液體介質(zhì)中，并回收所述組分。
具體實施例方式
所要回收的組分一般包含木質(zhì)纖維素，但是木質(zhì)纖維素可能摻合有殘留的樹脂，例如脲-甲醛樹脂。
所述電磁輻射典型地具有100kHz～300GHz的頻率范圍，更典型地具有10MHz～300GHz的頻率范圍。
所述液體介質(zhì)典型地包含水或水溶液。但是，所述液體介質(zhì)可以包含能夠溶脹所述材料以使所述組分得以回收的任意適宜的有機或無機溶劑?？赡艿钠渌影ㄒ掖肌⒁掖?水的混合物和稀氫氧化鈉(例如0.1體積％～9體積％)。已發(fā)現(xiàn)后一例子可以改善纖維結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明部分地基于本發(fā)明人的以下發(fā)現(xiàn)通過將含有木質(zhì)纖維素成分(例如顆?；蚶w維)的膠合基質(zhì)的板材暴露在頻率范圍為10MHz～2500MHz的電磁能下，并用諸如水等液體介質(zhì)浸泡，以此對該板材進行處理，該處理可使該板材發(fā)生實質(zhì)性的溶脹。本發(fā)明人相信，這一處理機械性地破壞并且可能至少部分地水解了將木質(zhì)纖維素成分結(jié)合在一起的膠粘劑，因此可以使所述成分容易地相互分離。所獲得的溶脹度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于簡單地將板材浸泡在所述液體介質(zhì)中而獲得的溶脹度。
步驟(i)和步驟(ii)可以同時實施或者依次實施。在所述板的厚度方向上獲得的溶脹度一般是初始厚度的3～6倍。
當(dāng)所處理的材料在液體介質(zhì)(例如水)中時，采用程度相對較低的機械攪拌可以實現(xiàn)木質(zhì)纖維素成分的相互分離。所述成分一旦分離，就有可能回收通常含有木質(zhì)纖維素的該板的所需成分。因此，例如，可以通過例如壓干(如果所述纖維將要運輸)或通過風(fēng)扇輔助式鼓風(fēng)系統(tǒng)(如果所述纖維將要就地重新使用)使所得的纖維分散體干燥。而且，在回收所述纖維之前，通過例如攪拌可以從所處理的板上很容易地分離諸如一般用在本發(fā)明涉及的板材上的紙、箔、三聚氰胺、飾面板或其它裝飾物等表面層壓件，也可以容易地分離包含在板中的嵌入物或其它物體。
所述板材典型地具有200kgm-3～1200kgm-3的密度本發(fā)明適用于很多種基于木材的板，所述基于木材的板包括碎料板和纖維板。適用于本發(fā)明的板材的具體例子包括MDF、粗紙板、硬板、軟板、定向刨花板(orientated strand board)、亞麻板和木質(zhì)粗紙板及其任意兩種或兩種以上的組合。
本發(fā)明既適用于工業(yè)廢棄板材也適用于生活垃圾板材。
在本發(fā)明方法中使用的電磁輻射優(yōu)選具有10MHz～300GHz的頻率，更優(yōu)選具有10MHz～2500MHz的頻率。已發(fā)現(xiàn)這些頻率可以導(dǎo)致板材在液體介質(zhì)中發(fā)生實質(zhì)性溶脹。功率優(yōu)選為500W～30kW，更優(yōu)選3kW～15kW，但是所述范圍中的某些值對某些材料比對另外的其它材料更適合。因此，例如，所使用的功率應(yīng)該優(yōu)選不高到使所述板材炭化的程度的功率。最佳參數(shù)可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易地確定。
特別優(yōu)選的是采用頻率范圍為896±20MHz～2450±25MHz的微波(例如由磁控管產(chǎn)生的微波)。因此，例如，所使用的電磁輻射可以為896±20MHz或2450±25MHz，這兩種頻率均是預(yù)留的家用微波/工業(yè)微波所應(yīng)用的頻率。已發(fā)現(xiàn)這些頻率可以導(dǎo)致板材在液體介質(zhì)中發(fā)生實質(zhì)性溶脹。
作為選擇，所述電磁能可以具有10MHz～50MHz的頻率范圍。
對于所有的實施方案，所述微波都可以采用磁控管方便地產(chǎn)生。向空腔(可采用例如金屬容器或管的形式)的功率輸出優(yōu)選為500W～30kW。微波穿透裝有浸漬在諸如水等液體介質(zhì)中的基于木質(zhì)的人造板的所述空腔來傳播。
具有100kHz～100MHz的頻率范圍的電磁輻射也是可以使用的，該頻率是典型的射頻(RF)波。因此，本發(fā)明的方法不限于使用微波。RF之所以也能使用是因為較低頻率的操作可以獲得對板材更強的穿透，這樣的穿透通常是有利的。RF可以定義為對應(yīng)于100kHz～300GHz的用于通訊的所有頻率。在Kitchen，R.(2001)的RF and Microwave RadiationSafety(射頻和微波輻射安全)(Nwenes第1～2頁)中可以找到進一步的細(xì)節(jié)。
本發(fā)明可以采用很多種方式來實施。在一個特別優(yōu)選的實施方案中，先對所述板材進行電磁輻射，然后馬上(例如在5秒～15秒內(nèi))將其充分浸漬在液體介質(zhì)中。所述液體介質(zhì)(例如水)優(yōu)選處于高溫，所述高溫例如60℃～90℃，優(yōu)選約80℃。對于本實施方案，優(yōu)選地，所述板材內(nèi)必須具有水分，水分含量優(yōu)選最低為8％，如果需要，在電磁輻射處理前提高所述的水分含量。將經(jīng)過電磁輻射的板材浸漬在所述液體介質(zhì)中可以造成實質(zhì)性溶脹的發(fā)生。典型地，電磁輻射的照射時間為30秒～90秒。然后將該材料浸泡在所述液體介質(zhì)中以使該材料溶脹。典型地，溶脹度可以為3倍～6倍于初始厚度，為此，在例如水中，可能需要的浸漬時間一般為10分鐘～25分鐘，但是，確切的時間將取決于如下因素板的性質(zhì)、在電磁能處理期間采用的參數(shù)(例如頻率和功率)以及水的溫度等。
貼合于所述板上的任何表面層壓物都可以容易地從經(jīng)溶脹的板上去除(而且實際上，所述層壓物在用電磁輻射處理期間就可能開始剝離)。類似地，任何嵌入物也可以容易地去除。然后采用例如適度的攪拌(例如低功率的機械攪拌器所提供的攪拌)可以容易地將經(jīng)溶脹的材料轉(zhuǎn)變成纖維懸浮液。
然后可以通過例如前述的壓干或通過風(fēng)扇輔助式鼓風(fēng)系統(tǒng)使所述的纖維懸浮液干燥。
本發(fā)明的這一實施方案可以根據(jù)連續(xù)或半連續(xù)原理進行實施，例如，將所要處理的材料穿過或通過微波源(例如將所述材料置于傳送帶上通過微波源)，然后將該材料導(dǎo)入液體介質(zhì)(例如水)槽中并在其中滯留所需要的時間。
在本發(fā)明的一個替代的但較不優(yōu)選的實施方案中，板材被浸漬在液體介質(zhì)(例如水)中，并如前所述受到電磁輻射，然后在不進行輻射的情況下浸泡在液體介質(zhì)中。所有其它條件都是相同的，本發(fā)明的這一實施方案可能得到低于上述優(yōu)選實施方案的板溶脹度，并且本實施方案其本身不像上述優(yōu)選實施方案那樣容易地進行連續(xù)或半連續(xù)操作。但是，本實施方案可以使用例如熱交換器來回收所述液體介質(zhì)中的熱量，從而以所述熱量輔助板的干燥。而且，本實施方案不僅涉及利用電磁輻射來加熱所述板材，還涉及對其中浸漬該板材的液體介質(zhì)的加熱，因此降低了能量效率。另外，相對于上述更為優(yōu)選的實施方案，可以預(yù)見本實施方案會產(chǎn)生更多的廢水處理問題。
對于本發(fā)明的所有實施方案，可以在開始時就對板材進行真空浸漬，以提高其水分含量，例如提高到50重量％。替代地或者附加地，可以向其中浸漬板材的液體介質(zhì)加入諸如表面活性試劑或表面活性劑等添加劑，以有助于水向板內(nèi)滲透。
此外，對于本發(fā)明的所有實施方案，可以在電磁輻射處理過程中“翻轉(zhuǎn)”板材以確保均勻照射。
應(yīng)該理解，本發(fā)明能夠提供用于諸多可能用途(例如制作其它的板型產(chǎn)品、木塑組件、填充劑和絕緣材料)的干凈的回用纖維。
如果需要，可以按照流水作業(yè)(mobile)方式實施本發(fā)明的方法。
參考以下非限定性實施例和顯示實施例1結(jié)果的附圖(

圖1)，僅以示例方式進一步描述本發(fā)明。
實施例1按照以下(a)和(b)所詳述進行兩個實驗。
(a)將經(jīng)測量約為50mm×50mm×18mm的MDF樣品浸漬(單獨地)在裝有約1000ml水的非金屬容器中，并采用2450±25MHz的頻率以3kW～15kW的功率水平進行微波輻射約1分鐘的時間。將該樣品在水中靜置約10分鐘～15分鐘。該步驟總共進行3次，在各功率水平每次均使用新的MDF樣品。經(jīng)過這一處理后，測定所述樣品的厚度，將結(jié)果作圖于圖1中，圖1是在各功率水平3次測得的MDF樣品(處理后)厚度的平均值對所采用的功率水平所作的圖。
(b)重復(fù)步驟(a)，但使用經(jīng)測量約為150mm×150mm×18mm的MDF樣品，并使用約12kW和15kW的功率水平，時間約為60秒。該結(jié)果也作圖于圖1中。
對于(a)部分和(b)部分中的實驗，監(jiān)測水溫并發(fā)現(xiàn)水溫未超過90℃。
從圖1所提供的結(jié)果可以看出，作為微波處理并同時結(jié)合水中浸漬的結(jié)果，所有樣品都發(fā)生了溶脹。對于50mm×50mm×18mm樣品，在大于約5kW的功率水平獲得了最佳結(jié)果，樣品溶脹到等于或大于60mm的厚度。150mm×150mm×18mm樣品提供了甚至更高的溶脹度。這一發(fā)現(xiàn)可以表明，功率水平越高，“空腔加載越大”。雖然在圖中沒有顯示，但是約150mm×150mm×18mm板的另外一個樣品在12kW的功率下處理約45秒后，所記錄的平均溶脹厚度為92.11mm。
采用額定功率為約1.5kW的漿粕粉碎機處理約2分鐘或采用700W的實驗室攪拌器攪拌約4分鐘，可以容易地將經(jīng)溶脹的材料的所有樣品轉(zhuǎn)變?yōu)槔w維懸浮液。
實施例2在約2450±25MHz頻率以約12kW的功率水平，對約為150mm×150mm×18mm的MDF樣品進行微波輻射約45秒的時間，然后立即加到約60℃以上溫度的水中，放置約10分鐘～15分鐘。
發(fā)現(xiàn)MDF已經(jīng)溶脹到約90.42mm的厚度。采用額定功率為0.5kW的漿粕粉碎機處理約2分鐘或采用700W的實驗室攪拌器攪拌約4分鐘，可以容易地將所述經(jīng)溶脹的材料轉(zhuǎn)換為纖維懸浮液。
權(quán)利要求
1.一種回收板材的組分的方法，所述板材含有膠粘結(jié)合的木質(zhì)纖維素成分的基質(zhì)，所述方法包括對所述材料進行以下組合處理(i)電磁輻射，和(ii)浸泡或浸漬在液體介質(zhì)中，并回收所述組分。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述電磁輻射具有100kHz～300GHz的頻率范圍。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述電磁輻射具有10MHz～300GHz的頻率范圍。
4.如權(quán)利要求1～3中任一項所述的方法，其中，所述電磁輻射具有896±20MHz～2450±25MHz的頻率范圍。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述電磁輻射具有896±20MHz的頻率。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述電磁輻射具有2450±25MHz的頻率。
7.如權(quán)利要求1～3中任一項所述的方法，其中，所述電磁輻射具有10MHz～50MHz的頻率范圍。
8.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述電磁輻射具有100kHz～100MHz的頻率范圍。
9.如權(quán)利要求1～8中任一項所述的方法，其中，所述電磁輻射的功率范圍為500W～30kW。
10.如權(quán)利要求1～9中任一項所述的方法，其中，所述液體介質(zhì)包含水。
11.如權(quán)利要求1～9中任一項所述的方法，其中，所述液體介質(zhì)包含有機溶劑或無機溶劑。
12.如權(quán)利要求1～11中任一項所述的方法，其中，先對所述板材進行電磁輻射(步驟(i))，然后將所述板材浸漬在所述液體介質(zhì)中(步驟(ii))。
13.如權(quán)利要求1～12中任一項所述的方法，其中，所述液體介質(zhì)處于高溫。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述液體介質(zhì)的溫度為60℃～90℃。
15.如權(quán)利要求1～11中任一項所述的方法，其中，將所述板材浸漬在所述液體介質(zhì)中，并在浸漬時對所述板材進行電磁輻射。
16.如權(quán)利要求1～15中任一項所述的方法，其中，在所述液體介質(zhì)中對所處理的板材進行機械攪拌，以制備纖維懸浮液。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，從所述纖維懸浮液中回收木質(zhì)纖維素。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述木質(zhì)纖維素是通過干燥所述懸浮液而得到回收的。
19.如權(quán)利要求1～18中任一項所述的方法，其中，所述基于木質(zhì)纖維素的板為碎料板或纖維板，或者包括碎料板或纖維板。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述基于木質(zhì)纖維素的板為中密度纖維板，或者包括中密度纖維板。
21.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述電磁輻射包括微波。
22.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述電磁輻射包括射頻(RF)波。
全文摘要
本發(fā)明提供回收板材的組分的方法，所述板材含有膠粘結(jié)合的木質(zhì)纖維素成分的基質(zhì)，所述方法包括對所述材料進行以下組合處理(i)電磁輻射，和(ii)浸泡或浸漬在液體介質(zhì)中，并回收所述組分。
文檔編號D21C5/02GK1836069SQ200480023030
公開日2006年9月20日 申請日期2004年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月16日
發(fā)明者阿布拉爾·賈瓦伊德 申請人:Fira國際有限公司