由纤维木素原料制取合成物的方法

专利名称:由纤维木素原料制取合成物的方法
本发明有关将纤维木素物质(Lignocellulisic materials)转变成为合成物(Composite products)的制造过程。本发明特别有关不需添加胶粘剂(Adhesive binder)将纤维木素原料转变为合成物的制造过程，其制成的合成物如塑合板或碎料板(Particleboard)，中密度纤维板(Medium density fibreboard)，华孚板(Waferboard)及其他模塑物(Molded articles)。
在前一个发明(中国专利申请案85101499号)中曾阐明利用含糖的纤维木素原料，如甘蔗渣、玉米杆、高梁杆、向日葵杆等等都可以利用而不需添加胶粘剂制成合成物。因为这些一年生的纤维木素原料都储有多量水溶性的游离糖份(Free sugars)或碳水化合物(Carbohydrates)。这些水溶性的碳水化合物在高温和压力下能在原位(In situ)起化学变化，转变成为不溶不熔的聚合物(Polymeric substance)，作为胶粘剂和填充剂(Bulking agent)，增加了合成本身的强度和尺寸安定性(Di-mensional stability)。这是由于游离糖分或碳水化合物与其它的水溶性物质经化学转变为糖醛(Furfural)和其衍生物。这些物质在特定的热压条件下经热固化(The rmosetting)而起胶结(Bonding)作用。由此产生的胶结作用使纤维木素原料结合成为坚强和卓越尺寸安定性的合成物。
可是上述的专利制作过程仅适合于含有游离糖份的纤维木素原料而不能使用于不含有游离糖份的纤维木素原料，如木材、麦杆、稻壳、花生壳、竹子等等。若以现有传统的碎料板或塑合板的制造工艺，这些纤维木素原料一定要添加适量的胶粘剂经热压后成为合成板材(Composite panelpr oducts)。通常用的胶粘剂大概是合成树脂(Synthetic Ressins)如酚醛(Phenol-formaldehyde)和尿醛(Urea-formaldehyde)树脂都非常昂贵，因此在制造塑合板、华孚板、及中密度纤维板的生产成本上占了很高的比率。特别是利用农作物的副产品来制作塑合板，由于这些原料本身的形态它们对胶粘剂的需要量比较高，因此也提高了塑合板的制造成本。这也是何以本身廉价产量丰富的农作物副产品迄今未被充分利用以制作塑合板的主要原因。
虽然近年来已有几个利用农作物副产品制作塑合板的工艺发展，如利用产量很多的稻壳。可是迄今还没有一个理想的制造过程在商业生产上应用。例如美国的勒斯乐波(E.C.Lathrop)等曾在1954年4月的近代胶塑月刊(Modern plastics)上发表一篇报告，阐明了利用稻壳原料制作硬质纤维板的工艺过程。他们利用粉碎后的稻壳混加15%粉状的酚醛树脂和少量松脂热压而成比重高达1.12的硬质纤维板。由于高量的酚醛树脂和高比重而使此种硬性稻壳纤维板本身脆化，对钉的接受能力下降。更因使用多量的合成树脂稻壳板的生产成本过高以致无法与其他板材在市场上竞争。
1974年范西思博士(Dr.R.C.Vasishth)在美国的专利(No.3，850，677)里提到利用他特别合成的酚醛树脂来制作稻壳板。他以事先处理过的稻壳添加8-10%的不混合性和不含碱性的酚醛树脂制成塑合板。在这个制作过程里稻壳的事先处理是必要的，主要是将稻壳分裂及除掉表层砂砾的物质及粉末。据称若不把这些由事先处理过程产生的粉末状物质去除掉，则稻壳板的制造需要更多的酚醛树脂。新近包尔(G.W Ball)等在美国华盛顿州大学塑合板年报上(Proceedings Washington state University partideboard symposium No.，P266-285，1981)发表了利用9%异氰酸树脂(Isocyanate)来制造稻壳板，可是异氰酸树脂要比酚醛树脂更昂贵，其制成的稻壳板价格一定更高，使之无法与其它塑合板相竞争。
目前利用农作物副产品制造塑合板的传统工艺是依赖合成树脂为胶粘剂。合成树脂是由石油化学品制取，所以价格高，在塑合板的生产成本上占很高的比率。在某些国家或地区胶粘剂经常高达塑合板的生产成本的60%左右。由此可见如果利用农作物副产品而不需添加胶粘剂来制造塑合板及其它合成物制作工艺上或造价上一定有很大的吸引力。
依据本发明的制作工艺过程，可以利用任何纤维木素原料，不需添加胶粘剂，都可以制成煮水不散有高度防水性的合成物如塑合板，中密度纤维板、华孚板、合成模塑物等等。
本发明可以广泛地应用于所有的一切纤维木素原料，不论它的来源、品种、或形态。这些纤维木素原料可能包括任何植物性的东西，特别是森林和农业生产的残留物，如干、枝、叶、杆、壳、核等等。它们可以单独的或混合地利用本发明来制取并不需添加传统制作工艺上所需合成树脂的合成物。
本发明是依据所有纤维木素都可以提取游离的糖类或碳水化合物，而利用此游离糖类为胶粘剂，制作合成物如塑合板或中密度纤维板等，而不需添加传统塑合板工艺所需的合成树脂。众所周知，纤维木素物质是由三种主要化学成份组成，即纤维素(Cellulose)，半纤维素(Hemicel-lulose)及木素(Lignin)。在化学结构上，纤维素是植物细胞壁的主要结构成份，大约占全体纤维木素物质的40-60%，它本身是一个线状的多糖类(Polysaccharide)，由无水葡萄糖结合而成，而其分子式为(CHO)n。纤维素本身是结晶体。
半纤维素是非纤维素物质以外的低分子量多糖类，它是和纤维素混合在一起。半纤维素大约占纤维木素物质的20-35%，也可以通常用分子式(CHO)nl.(CHO)n，代表五碳和六碳糖类。
第三个主要的组成物是木素，大约占20-30%左右。虽然新近对木素研究已有进一步的了解。但它在纤维木素物质的来源和形成一直都没有十分清楚。目前木素本身大致以为是苯丙烷(Phenylpropane)的多聚体。
由于半纤维素在纤维木素物质中以无定形(Amorphous)存在，而对水的接受性很大，因此半纤维素是可以比纤维素快百倍被分解(Decom-pose)掉，而能选择地加以水解(Hydrolysis)，使纤维素本身不受损害。通常水解的反应式为(CHO)n1.(CHO)n2(n1n2)HO→n1CHOn2CHO，产生了五碳和六碳糖类。这些由水解而得的游离碳水化合物是非常活跃的，而能在高温中再度分解变成糖醛(Furfural)和其他分解物的衍生物。这些分解物在高温和压力下更能进一步转化为聚合体(Polymeric substance)将纤维素及木素就位(Insitu)相结合，起了胶接剂和填充剂的双重作用，形成了具有高度机械性能和优异尺寸安定性的纤维木素合成物。
本发明包括二部主要生产工艺过程。第一部是将纤维木素原料中的半纤维素进行分解及水解，提取游离糖类或碳水化合物如木糖、阿拉伯糖(Arabinose)、甘露糖(Manose)、半乳糖(Galactose)、糠醛及其降解物。第二部分是将这些半纤维素水解后取得的游离糖类、糠醛及其降解物经过热固化而起化学变化转变成聚合物就位起胶结作用使纤维素木素相结合成为合成物。
由于半纤维素极易水解，这样任何纤维木素物质均可以选择地将半纤维素水解，提取游离糖类或碳水化合物等而使纤维素本身不受到降解而保持原状。要求达到这个目的，本人已发现利用高压水蒸汽或称谓高压水解(Auto hydrolysis)能完满的达到所需的要求。在高压(即高温)蒸汽下纤维木素物质中的半纤维素就首先被水解。由于乙酰侧链(Acetyl-side chains)的裂解而生成醋酸(Acetic acid)，而此弱酸环境下能促进半纤维素的水解。此降解反应(Depolymerization reaction)大概是一个逐步反应(Sequential reaction)。在初期的反应中由于酸的无规例的攻击半纤维素链，而被降解为含有不同聚合度(Degree of poly-merization)糖类或碳水化合物。这些碳水化合物(Oligomers)再度水解成于单糖(Monomers)。这些单糖再被降解后成为糠醛和其他的分解物。同时木素(Lignin)也被高压水蒸汽降解及水解成为低分子量的木素和木素的产物。仅仅纤维素本身没有受到相对的变化而保留原状。经此适宜的高压水蒸汽处理，通常可以在纤维木素里提取得到10-30%水溶性物质，大部分为半纤维素的分解物。此水溶性物质包含糖类(Sugars)、糖类聚合物(Sugar polymers)，脱水碳水化合物(Dehydrated car-bohydrates)、糠醛产物(Furfuralproducts)、木素(Lignin)、及木素产物(Lignin products)等等。这些游离糖类、糠醛和其他半纤维素的分解物是本发明的主要成份。经高温压力下这些物质就能就位(Insitu)起热固化(Themoset)，链结成一个聚合体(Polymeric substance)起了胶结(Bonding)和填充(Bulking)作用，将高压水蒸汽处理后的纤维木素原料重行聚合胶结成合成物。
利用纤维木素原料来制造塑合板中密度纤维板的传统工艺制造过程是要添加8-12%，以重量为准的合成树脂(Synthetic resins)为胶粘剂。通常在纤维木素物质中大约含有20-35%是半纤维素，是足够提取游离糖类来作为合成物的胶粘剂和填充剂。这些游离糖类提取的份量以纤维木素本身含有半纤维素量和高压水蒸汽处理的程度来决定。通常农作物副产品及阔叶树材较针叶树材含较多量的半纤维素。所以高压水蒸汽处理所提取得的游离糖类量亦较高。若要提取适量的游离糖类，亦即将纤维木素里的半纤维素水解掉，则高压水蒸汽处理是本发明的重要部分。过度的高压水蒸汽处理，不仅使纤维木素碳化，更要损失一部分游离糖类及糠醛等物质。相反的，如果处理程度不够则提取的游离糖类不够为胶粘剂，不能制造理想的合成物。
今以稻壳实验为例，稻壳含有20.4%为半纤维素(用戊糖测法测得)，经不同的高压水蒸汽处理，即以不同的蒸汽压力(温度)与处理时间长短的配合能使稻壳中的半纤维素大部分水解为游离糖类即戊糖，糠醛及其他分解物。第一图显示蒸压时间与蒸压温度对提取最高量的游离糖分、糠醛及其他分解物的相互关系。此蒸汽温度与处理时间是十分明显的逆差关系，即蒸汽压力或温度愈高则处理所需的时间愈短，或蒸汽压力或温度愈低则处理所需的时间愈长，均可以提取同量的游离糖类等物质。此外纤维木素的本性、含水量、形态、尺寸大小及催化剂有无均能影响提取游离糖类量的多少。
在蒸汽压力处理终了时，被处理后的纤维木素原料可由高压容器内经瞬速减压或渐速减压后取出。迅速减压能使被处理过的纤维木素原料爆发射出，使被处理过的纤维木素原料分散成小颗粒状或纤维束状。渐速减压即使高压容器内的蒸汽压力减压达到周围气压后再取出被处理过的纤维木素原料，则此原料大致可以保持原状，不致分散或破碎。上述以间歇式或成批(Batch system)处理纤维木素原料。但实用上可利用连续高压水蒸汽处理纤维木素。连续高压水蒸汽可以在一个连续蒸煮锅(Continousdigester)进行。纤维木素原料连续不断进料，经高压处理，而不断挤压排出。被高压水蒸汽处理的纤维木素原料大约含有40-100%的含水量，比原有的含水量要高得多。此处理过的原料呈棕褐色或淡黄色，含有多量水溶性物质即游离糖类、糖类聚合物、糠醛、其他半纤维素降解物及木素得到。其色泽之深浅以原料本身色泽及高压蒸汽处理过程而定。通常高温度和长时间的处理其色泽越深。处理后原料的含水量大约也以原含水量及处理程度不同而有增减。此经高压蒸汽处理过后的纤维木素原料应立即给以干燥处理，使其含水量降低在18%以下，最好在3-5%之间。要不然游离糖类可能发酵，尤其是在湿热的天气里。如果糖类发酵则产生酒精及醋酸，此经高压蒸汽处理过的纤维木素原料即无法利用制造合成物，因为主要的糖类已起化学变化，糖类损失了，起不了胶结作用。但干燥后的纤维木素可以久藏不变质。
就此，本发明第一部分告一段落经高压蒸汽处理及干燥后的纤维木素原料即为制取合成物的原料。
本发明之第二阶段制作过程开始，即以含水率低的经高压蒸汽处理后的纤维木素原料，先经分散或体解处理成纤维、颗粒、股束、薄片或粉末，或者以块状、捆束状和聚合体状原料，以单独或和其他纤维木素原料或非纤维木素原料相混合，造成胚膜，经适当的热压温度要在140-250℃间而以200-230℃为佳。热压时间以温度和合成物的厚度、尺寸大小及胚膜本身含水量多少而定。热压温度的主要功用是将游离糖类、糖类聚合物、脱水碳水化合物、糠醛及其他降解物质加热固化，转变为不溶不熔的聚合体，成为合成物的胶粘剂和填充剂。热压时的压力纯以合成物本身的密度或比重来决定所需的单位压力。
在热压过程中，纤维木素原料中的糖类、糖类聚合物、脱水碳水化合物、糠醛及其他降解物质将聚合就位形成胶粘剂和填充剂使纤维木素成型为坚固的合成物。此外水溶性的糖类渗透纤维素的细胞壁内，也因热固化作用而聚合成为填充剂(Bulking agent)，填充了细胞壁内的空隙及细胞腔。所以由此制造的合成物具有高度的机械强度和极佳的尺寸稳定性能。而其胶粘剂和填充剂均因热固化成为不溶不熔的聚合物，兼有抵抗沸水与酸的性能。更者由本法所制造的合成物是不会有游离甲醛的发散，因为本发明不使用尿醛树脂。在卫生上可作为室内使用板材及家具。
本发明另一特性是对农作物副产品如稻壳、甘蔗渣、稻麦杆、花生壳等表皮层(Epidermax)的破除。尤其是利用高压水蒸汽处理时的迅速减压爆发射出纤维木素原料，使表皮层破灭。因为这些表皮层是含有高量蜡质(Cutin)，而这些蜡质表皮是不渗水不湿润，以致无法胶结，但一经破灭后对合成物的胶结是大大有利。
更之本发明的另一特性是由半纤维素被分解而消失后的优点。因为纤维木素中的半纤维素是一种无定形(Amorphous)的结构，这些无定形结构是十分容易被水分浸润，而使纤维木素本身有很大的吸湿性(Hygoroscopic)。因此木材本身就有湿胀干缩的尺寸变形现象，主要的是由于木材中的半纤维素水分有高度的吸湿性。但纤维木素物质经本发明高压蒸汽处理后，半纤维素被水解而转变为胶粘剂和填充剂，更之高度吸湿性的半纤维素已不存在于合成物中，起不了吸湿作用了。所以本发明所制取的纤维木素为原料的合成物具有极高度的尺寸稳定性(Dimensional stability)。目前的传统制作工艺，即利用合成树脂为胶粘剂是无法达到如本发明所能取得高度的尺寸稳定性。
由下列的实例中将详细阐明本发明的具体内容实例1 稻壳板(Rice husk board)本例阐明高压水蒸汽的温度与蒸压处理时间对稻壳板性能的影响。将含水量约在8%左右的稻壳先装入高压容器内，注入高压水蒸汽，使稻壳达到所需之温度，经予先选定的蒸汽处理时间。在高压蒸汽处理终了时，急速开放容器使容器使稻壳爆发射出，使稻壳成为为细小纤维束及颗粒团状，并含高量水分，呈棕褐色，其含水量约在40～60%左右。总共7份稻壳经不同高压蒸汽温度与时间处理，其温度在190～280℃之间，处理时间为15～600秒之间。经处理后的稻壳取样测得五碳糖的含量(Tappi方法-T233 OS-78)例于第1表。此7份稻壳立即干燥处理至含水量为3～4%左右，制成7块稻壳板，大小尺寸为45×45×1.1cm，比重为1.0左右。此7块板均以同一热压条件成型，温度为220℃，压力为45Kg/cm，热压时间为10分钟，其稻壳板的强度及物理性能第1表。
表1 五碳糖分析和稻壳板的性能高压蒸汽处理 五碳糖量＊弹性强度 抗弯强度 内胶结 二小时煮水温度 时间 干燥 煮沸 强度 后厚度膨胀(℃) (sec) (%) (GPa) (MPa) (kPa) (%)280 15 18.2 4.21 19.6 9.7 1090 9.6260 20 17.2 4.51 19.4 9.1 1150 10.2250 30 18.2 4.6 19.0 9.9 1060 10.7240 60 17.3 4.33 18.1 10.0 990 11.2230 120 16.7 4.26 18.0 9.7 1090 11.8210 360 16.2 3.97 17.8 9.1 1040 12.0190 600 15.5 3.74 17.0 8.4 760 15.2＊化学分析测得稻壳原含五碳糖量为20.4%
此7块稻壳板的强度及物理性能均超过加拿大国家华孚板(Wafer-board)的标准(CSA Standard Can 3-0188.2 M-78)。
第2例 麦杆中密度纤维板(Wheat straw medium density fibre-board)将干燥含水量为7～8%的麦杆切成7～10cm长度，予以高压蒸汽处理，温度240℃经45秒的处理，从高压容器内迅速减压爆发射出。此处理后的麦杆成纤维束状，含水量约为60%，呈棕黄色。经纤维分散(Defi-berization)后干燥为4～5%含水量的纤维成胚膜后经热压固化成板，热压温度为210℃，压力为28Kg/cm，热压时间为10分钟。此中密度纤维板的比重为0.85，板的尺寸为45×45×1.1cm。其试验测得性能如下抗弯强度16.9MPa 湿抗弯强度8.7MPa弹性强度3.4GPa 内胶结强度550kPa沸水浸煮2小时的厚度膨胀8.6%第3例 花生壳板(Peanut shell particleboard)含水量为7.0%的花生壳经高压蒸汽处理，温度为240℃，时间为30秒，经迅速减压由高压容器内爆射出。被处理后的花生壳成为小块状，含水量为63%及含有16.2%的水溶性物质，干燥处理再经分散成细粒及纤维后成胚膜，热压220℃，压力为28Kg/cm，时间为10分钟使成1块45×45×1.1cm的花生壳塑合板，板的比重0.82。其试验测得性能如下抗弯强度13.4MPa 湿抗弯强度7.6MPa弹性强度3.0GPa 内胶结强度600kPa沸水浸煮2小时的厚度膨胀8.6%第4例 杨木碎料板(Poplar particleboard)本例说明纤维木素原料经高压蒸汽处理后与其他未经处理的纤维木素混合制成板材。杨木锯屑经高压蒸汽温度250℃处理70秒钟后迅速减压由容器内爆发射出。此浆状物为深褐色，有高含量水溶性物质，经干燥处理后，磨成粉末经100目筛过再与同等重量杨木小碎木片(未经高压蒸汽处理)相混合形成胚膜，热压210℃温度，压力为28Kg/cm，热压8分钟成一块杨木碎料板45×45×1.1cm，其比重为0.78。其试验测得性能如下抗弯强度17.8MPa 湿抗弯强度10.0MPa弹性强度4.1GPa 内胶结强度550kPa沸水浸煮2小时的厚度膨胀7.5%此杨木碎料有非常光滑的表面，物理性能超过加拿大国家碎料板的标准可作为室外建材板。
第5例 混合碎料板(Mixed species particleboard)本例阐明利用混合不同纤维木素原料制取碎料板。以同等重量的花生壳、稻杆与云杉锯木屑混合后加以高压蒸汽处理，温度240℃，经35秒钟以迅速减压使湿热的原料由高压容器排泄口爆发射出。此经处理后的原料含水量为50%左右，经干燥为5%含水量后予以分散处理以便制成胚膜，热压温度220℃，压力32Kg/cm，时间10分钟，制得45×45×1.1cm碎料板一块，其比重为0.82。试验测得性能如下抗弯强度15.5MPa 湿抗弯强度7.7MPa弹性强度3.7GPa 内胶结强度600kPa沸水浸煮2小时的厚度膨胀8.2%第6例 杨木华孚板(Poplar waferboard)本例实证高压蒸汽处理后利用渐速减压使高压容器内的压力渐渐下降达到与大气压相同时再将处理后的原料由容器内提取。这样渐速减压处理，避免迅速爆发射出，能使被高压蒸汽处理后的纤维木素原料能大都保持其原形和尺寸。将适量的杨木薄片(Wafer)，约为3.7×5.0×0.7cm大小装入高压容器内，注入高压蒸汽，温度为240℃，时间为30秒处理后，渐速减压，使容器内的压力渐渐减低达到周围大气压，大约经1分钟左右达到大气压。再将杨木薄片取出，含水量，约在35%左右，呈棕褐色，干燥后含水量为4%左右，成胚膜后热期温度220℃，压力32Kg/cm，经8分钟制成一块45×45×1.1cm化孚板，其比重为0.70。试验测定性能如下
抗弯强度17.5MPa 湿抗弯强度9.5MPa弹性强度4.56GPa 内胶结强度480kPa沸水浸煮2小时的厚度膨胀12.6%本例制成的华孚板性能超过加拿大国家华孚板标准(Can.3-0188.2m78)适合于室外建筑用板。
例7例 伐木废材板(Particleboard from logging residues)本例实证利用伐木废材制造无胶塑合板。云杉树冠含有40%木材，40%树叶及20%树皮，经粉碎处理后12目筛得木材，树叶、树皮的混合物，含水量为53%并显有病菌侵害现象。经高压蒸汽处理，温度为235℃，时间为60秒，迅速减压爆发射出，成为细条纤维束及团状物，其含水量约为116%及含有15.5%的水溶性物质，将其干燥至含水量为3.0%后成胚热压。热压温度230℃，压力32Kg/cm，时间12分得一板45×45×1.1cm，其比重为0.92。试验结果所得结果如下抗弯强度13.2MPa 湿抗弯强度8.2MPa弹性强度3.15GPa 内胶结强度800kPa沸水浸煮2小时的厚度膨胀12.5%例8例 酸性催化剂的效用(The effect of acidic catalysits)本例阐明酸性催化剂的有利功效。新鲜含水量为49%的甘蔗渣加以0.2%(以重量计算)硫酸稀溶液，经高压蒸汽处理，温度200℃，时间2分钟。另一份同样甘蔗渣不加硫酸稀溶液，予以同等高压蒸汽处理。此二份处理后的甘蔗渣各自干燥到含水量为4%左右，制成二块蔗渣板45×45×1.1cm。热压温度220℃，压力28Kg/cm，时间10分钟。蔗渣板比重均在0.72左右，试验结果所得数据如下抗弯强度18.5MPa 湿抗弯强度12.9MPa(10.8MPa) (1.8MPa)弹性强度4.04GPa 内胶结强度530kPa(2.59GPa) (250KPa)
沸水浸煮2小时的厚度膨胀8.7%(52%)在括弧中的数字是取予未经加硫酸催化剂制成的蔗渣板。酸性催化剂不仅促进高温蒸压下的水解，并且加速热压时胶结剂的热固化。由此可见酸性催化剂的双重功效。
第9例 高密度柴木(Densified fuel log)本例实证制作高密度和防水柴木。含有木材60%及树皮40%的锯木厂云杉和花旗松混合废材，含水量为40%。经破碎机打小于4目筛的颗粒状物体，予以高压蒸汽处理，温度220℃，一分钟处理后爆发射出，立即经过挤压机(Extrusion machine)压出一圆筒形高密度的柴火材(Den-sified fuel log)。此柴火木直径有10cm，长度达30cm，比重达1.22。这块高密度的柴火木有高度防水性，沸水浸泡不散，放置户外经年不失原形。
权利要求
1.将木素纤维原料转变为合成物的生产方法，包括分散状的纤维木素予以水蒸汽加热处理，其温度高达使半纤维素分离，但不超过碳化温度，予以足够时间，使半纤维素分解(降解)及水解成为游离糖类、糖类聚合物、脱水碳水化合物、糠醛和其他半纤维素的分解物等。将处理后的纤维木素原料制成胚膜，经热压，予以足够时间，使游离糖类、糖类聚合物、脱水碳水化合物、糠醛及其他分解物，经热固化，就位形成聚合体，而此聚合体将纤维木素胶结产生了合成物。
2.将纤维木素转变为合成物的工艺过程，包括(a)先将干或湿纤维木素物质处理为分散状态。(b)将分散的纤维木素物质盛入一耐高蒸汽压力的容器内，而该容器装有进泄两口及蒸汽控制设备。(c)将高压水蒸汽急速导入高压容器内，使内在的纤维木素原料达到一所需的高温度，但不高于碳化温度，经适时的处理后，使纤维木素里的半纤维素降解而再水解成水溶性的游离糖类，糖类聚合物、脱水碳水化合物、糠醛和其他分解物。(d)在达到最合适高压蒸汽处理后，先将高压蒸汽隔绝，再将容器内的高压水蒸汽解除至大气压，而后提取处理过的纤维木素。(e)将处理过的纤维木素立即干燥使含水量降低，避免糖分发酵，或将处理过的纤维木素物质先经分散，松开和体解处理成纤维状、颗粒状、粉末状、束状、块状、小片等等所需形态，然后给以干燥处理。(f)将分散、松开、体解及干燥后的纤维木素原料，或与其他纤维木素原料混合制成胚膜。(g)将制成的胚膜经以热压，使游离糖类、糖类聚合物、脱水碳水化合物、糠醛和其他半纤维素的降解物经固化就位变成胶粘剂和填充剂生产了合成物。
3.根据权项1所述方法，其中纤维木素里的半纤维素是经高压水蒸温度120至260℃及60分钟以下水解作用而产生了游离糖类、糖类聚合物、脱水碳水化合物、糠醛和其他降解物，充作胶结剂及填充剂的效用。
4.根据权项1所述方法，其中纤维木素原料中的纤维素本身并未受到高压水蒸汽的降解及水解。
5.根据权项1所述方法，其中纤维木素原料中的木素经高压水蒸汽处理后，经降解、水解而产生了低分子量的木素及木素产物。
6.根据权项1所述方法，其中半纤维木素原料被降解、水解后，大约产生了10～30%左右的水溶性物质，此水溶性物质包含糖类、糖聚合物、脱水碳水化合物、糠醛、低分子量木素、木素产物和其降解物等。
7.根据权利要求
1所述方法，其中高压水蒸汽从容器内迅速减压将处理过的纤维木素原料爆发射出，使分散成纤维状、颗粒状、团块状。
8.根据权利要求
1所述方法，其中高压水蒸汽从容器内渐速减压达到周围大气压后再将处理过的纤维木素原料提取，使能保持其原有形态和尺寸。
9.根据权利要求
1所述方法，其中纤维木素可以连续不断挤入高压容器，经高温高压水蒸汽处理后，连续不断挤压排出。
10.根据权利要求
1所述方法，其中纤维木素原料经高压水蒸汽处理后，立即予以干燥处理，使含水量减低，大约在18%以下，防止糖类发酵而损失，及促进热压时胶结之热固化。
11.根据权利要求
1所述方法，其中将处理过的干燥纤维木素原料制成胚膜，热压在160～250℃温度间，予以足够压力和充份时间，使游离糖类、糖类聚合物、脱水碳水化合物、糠醛及其他降解物等等因热固化而转变，就位形成胶结剂和填充剂，产生了合成物。
12.根据权利要求
1所述方法，其中纤维木素原料在高压水蒸汽处理前混合加以重量剂5%以下的酸性催化剂。
13.根据权项1～12中任一项所述方法得到的合成，其中所阐明的制造过程所生产而得的热固化胶结是不溶于沸水和酸。
14.根据权项1～12中任一项所述方法，其中所阐明的制造过程所需之纤维木素原料是来于农林植物，无论草本或木本，不论以杆、梗、茎、根、皮、叶、壳、核、夹、纤维、草、竹、及芦苇等等。
15.根据权项1～12中任一项所述方法，其中所阐明的制造过程所需之纤维木素原料以颗粒状、块状、纤维状、束状或片状。
16.利用权项1～12或14～15中任一项所述方法得到的合成物用作建筑板材，家具用板材、合成木材、高密度柴木及其他模塑品。
17.一个防水的合成物由经高压高温水蒸汽处理后之纤维木素原料，使其半纤维素经降解、水解产生了游离糖类、糖类聚合物、脱水碳水化合物、糠醛及其降解物，经分散而干燥或经干燥而分散处理，制成胚膜，在高温和适宜压力下以充分热压时间使其热固化就位产生了胶结和填充的效用。
18.一个防水合成物，以纤维木素为原料，根据前各权项所阐明的制造过程生产，制取程序如下(a)先将干或湿纤维木素物质处理为分散状态。(b)将分散的纤维木素物质盛入一耐高蒸汽压力的容器内，而该容器装有进泄两口及蒸汽控制设备。(c)将高压水蒸汽急速导入高压容器内，使内在的纤维木素原料达到一所需的高温度，但不高于碳化温度，经适时的处理后，使纤维木素里的半纤维素降解而再水解成水溶性的游离糖类、糖类聚合物、脱水碳水化合物、糠醛和其他分解物。(d)在达到最合适高压蒸汽处理后，先将高压蒸汽隔绝，再将容器内的高压水蒸汽解除至大气压，而后提取处理过的纤维木素。(e)将处理过的纤维木素立即干燥使含水量降低，避免糖分发酵，或将处理过的纤维木素物质先经分散、松开和体解处理成纤维状、颗粒状、粉末状、束状、块状、小片等等所需形态，然后给以干燥处理。(f)将分散、松开、体解及干燥后的纤维木素原料，或与其他纤维木素原料混合制成胚膜。(g)将制成的胚膜经以热压，使游离糖类、糖类聚合物、脱水碳水化合物、糠醛和其他半纤维素的降解物经热固化而就位变成胶粘剂和填充剂，生产了合成物。
专利摘要
利用纤维木素原料，不需添加胶结剂，制造合成物的廉价过程，制造建筑板材、家具板材、合成木材、模塑物等等。纤维木素原料中的半纤维素经高压水蒸汽高温水解，生产了游离糖类等物质，再经热固化而转变为胶结剂和填充剂，使制成之纤维木素合成物具有优良强度和高度尺寸安定性能。
文档编号B27N3/04GK85105958SQ85105958
公开日1987年2月25日 申请日期1985年8月6日
发明者沈国镇 申请人:沈国镇导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan