RU2777559C2

RU2777559C2 - Natural binder for binding all types of biomass and production waste, and composite materials obtained based on them

Info

Publication number: RU2777559C2
Application number: RU2019128273A
Authority: RU
Inventors: Энрико Канти
Original assignee: Энрико Канти
Filing date: 2017-02-10
Publication date: 2022-08-08

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to a natural binder for binding biomass and industrial waste and/or materials of recyclable waste, suitable for use in processes, in which binders based on oil refining products are used, which are a mixture of three components: protein flour, hydrolysis plant product, and magnesium oxide.

EFFECT: creation of a natural binder for binding all types of biomass and production waste, as well as composite materials obtained based on them, which are completely natural, have low self-cost, have water resistance and are resistant to a leaching effect.

16 cl

Description

Область изобретенияField of invention

Настоящее изобретение относится к натуральным связующим для связывания всех видов биомассы и отходов производства, а также композиционным материалам, полученным на их основе, применяемым, как правило, в изготовлении конструкций и экологически безопасных продуктов.The present invention relates to natural binders for binding all types of biomass and production waste, as well as composite materials obtained on their basis, used, as a rule, in the manufacture of structures and environmentally friendly products.

Уровень техникиState of the art

Связующие для растительных частиц известны около 70 лет и широко используются для изготовления древесно-стружечных плит, МДФ панелей, ДВП панелей, ориентированно-стружечных плит, предназначенных в основном для применения в строительстве.Binders for plant particles have been known for about 70 years and are widely used for the manufacture of chipboard, MDF panels, fiberboard panels, oriented strand boards, intended mainly for use in construction.

Такие связующие являются продуктами нефтепереработки и высокотоксичны для операторов и потребителей, утилизация по окончанию срока службы – это большая экологическая проблема, обусловленная их вредными компонентами.Such binders are products of oil refining and are highly toxic for operators and consumers; disposal at the end of their service life is a big environmental problem due to their harmful components.

Наиболее широкое распространение получила мочевиноформальдегидная смола, которая является недорогим связующим, но, как правило, не обладает водостойкостью.The most widely used is urea-formaldehyde resin, which is an inexpensive binder, but usually does not have water resistance.

К связующим, которые обладают водонепроницаемостью, относится меламиноформальдегидная смола, однако такое связующее отличается высокой стоимостью.Melamine-formaldehyde resin is a water-resistant binder, but this binder is expensive.

Другое связующее, фенолформальдегидная смола, характеризуется такой же высокой стоимостью, как и меламиноформальдегидная смола, однако еще более токсично и опасно, что связано с образованием фенола в процессе обработки.Another binder, phenol-formaldehyde resin, has the same high cost as melamine-formaldehyde resin, but is even more toxic and dangerous due to the formation of phenol during processing.

Современные дорогостоящие связующие, такие как диизоционат и бикомпонентные полиуретановые преполимеры, отличаются более высокой сложностью в применении, так как требуют закрытой защитной системы при изготовлении, а в случае возгорания выделяют цианид.Modern expensive binders, such as diisocyanate and bicomponent polyurethane prepolymers, are more difficult to use, since they require a closed protective system during manufacture, and in case of fire they release cyanide.

На протяжении многих лет было сделано множество попыток, чтобы создать натуральное связующее, которое могло бы заменить дорогостоящий молочный или кровяной казеин, используя растительный казеин и обрабатывая его, также как и молочный или кровяной казеин, с помощью щелочного или щелочноземельного гидроксида или аммиака.Many attempts have been made over the years to create a natural binder that could replace the costly milk or blood casein by using vegetable casein and treating it, like milk or blood casein, with alkaline or alkaline earth hydroxide or ammonia.

Тем не менее, была отмечена низкая водостойкость данного связующего.However, the low water resistance of this binder was noted.

В дальнейшем были сделаны попытки, чтобы придать водостойкость натуральному связующему, используя такие химические вещества, как формальдегид, или реагенты, которые образуют формальдегид при нагревании, или добавляя фенолформальдегид, или даже гуминовые кислоты, смешанные с лигнином или танинами, полученными гидролизом целлюлозы с помощью кислотно-основных химических процессов, в сочетании с химическим и термическим воздействиями.Further attempts have been made to render the natural binder water-resistant by using chemicals such as formaldehyde, or reagents that form formaldehyde when heated, or by adding phenol-formaldehyde, or even humic acids mixed with lignin or tannins obtained by the hydrolysis of cellulose with acidic - basic chemical processes, combined with chemical and thermal effects.

Однако при этом не было получено значительных результатов относительно механической прочности и/или водостойкости, по сравнению с химическими связующими, полученными из меламиноформальдегидной смолы, фенолформальдегидной смолы, МДИ (метилен диизоцианата), бикомпонентных полиуретанов, таким образом, попытки получения полностью натурального связующего с низкой стоимостью, близкой к стоимости мочевиноформальдегидной смолы, оказались неудачными.However, no significant results were obtained in terms of mechanical strength and/or water resistance compared to chemical binders made from melamine formaldehyde resin, phenol formaldehyde resin, MDI (methylene diisocyanate), bicomponent polyurethanes, thus trying to obtain an all natural binder with low cost. , close to the cost of urea-formaldehyde resin, were unsuccessful.

В связи с тем, что 1 апреля 2015 года Европейское Сообщество классифицировало формальдегид как канцерогенное вещество и причислило к классу 1/В, любому промышленному предприятию, использующему данный компонент, необходима «закрытая система», чтобы ограничить воздействие данного вещества на операторов.Due to the classification of formaldehyde as a class 1/B carcinogen by the European Community on April 1, 2015, any industry using this ingredient needs a “closed system” to limit operator exposure to this substance.

Таким образом, необходимо новое и нетоксичное натуральное связующее, которое сможет заменить, даже с точки зрения экономической эффективности, известное и менее дорогостоящее связующее, такое как мочевиноформальдегидная смола, при этом обеспечивая соответствующие характеристики водостойкости, присущие связующим с более высокой стоимостью, таким как меламиноформальдегидным, фенолформальдегидным и полиуретановым связующим.Thus, there is a need for a new and non-toxic natural binder that can replace, even from a cost-effectiveness point of view, the known and less expensive binder such as urea-formaldehyde resin, while still providing adequate water resistance characteristics of higher-cost binders such as melamine-formaldehyde, phenol-formaldehyde and polyurethane binder.

Техническим решением является связующее, которое отвечает данным требованиям, также предусмотрена утилизация по окончании срока службы конгломератов и продуктов, полученных на их основе, путем компостирования, при этом образуется питательное гумусовое вещество, используемое в качестве удобрения в сельском хозяйстве.The technical solution is a binder that meets these requirements, it also provides for the disposal at the end of the service life of conglomerates and products derived from them by composting, which forms a nutrient humic substance used as a fertilizer in agriculture.

Конгломераты, полученные с применением нового связующего, представленного в данном изобретении, относятся к конгломератам растительного происхождения, выдерживают многократные циклы кипячения и сушки без разрушения, а умеренное растяжение, вызванное поглощением воды волокном, не подвергнутым воздействию связующего, может быть компенсировано стадией сушки.The conglomerates obtained with the novel binder of this invention are vegetable conglomerates, withstand repeated boiling and drying cycles without breaking, and moderate stretch caused by water absorption by the fiber not exposed to the binder can be compensated for by the drying step.

Описание изобретенияDescription of the invention

Одной из задач изобретения является улучшение известного уровня техники.One of the objectives of the invention is to improve the prior art.

Другой задачей изобретения является создание натурального связующего для связывания всех видов биомассы и отходов производства, а также композиционных материалов, полученных на их основе, которые являются полностью натуральными, имеют низкую стоимость, обладают водостойкостью и устойчивы к вымывающему воздействию.Another objective of the invention is to create a natural binder for binding all types of biomass and production waste, as well as composite materials derived from them, which are completely natural, have low cost, are water resistant and resistant to washout.

Согласно одному из аспектов изобретение относится к натуральному связующему для связывания всех видов биомассы и отходов производства и композиционным материалам, полученным на их основе, как описано в пункте 1. В частности, натуральное связующее представляет собой смесь трех компонентов, включающих по весу белковую муку, растительный гидролизат, содержащий 22-24% фульвокислот, 18-19% белков и 1-3% гуминовых кислот, а также оксид щелочноземельного элемента.According to one aspect, the invention relates to a natural binder for binding all types of biomass and production waste and composite materials obtained on their basis, as described in paragraph 1. In particular, the natural binder is a mixture of three components, including protein flour, vegetable hydrolyzate containing 22-24% fulvic acids, 18-19% proteins and 1-3% humic acids, as well as alkaline earth oxide.

Другие аспекты изобретения определены в зависимых пунктах.Other aspects of the invention are defined in the dependent claims.

Например, белковая мука может быть выбрана из белковой муки растительного происхождения или белковой муки животного происхождения. В случае животного белка муку выбирают из казеина, рыбной муки, муки, полученной из отходов переработки пищевых белков.For example, the protein meal may be selected from vegetable protein meal or animal protein meal. In the case of animal protein, the flour is selected from casein, fish meal, flour obtained from food protein processing waste.

В соответствии с вариантами осуществления белковая мука включает муку из белково-маслянистых семян, полученным из Панели.In accordance with embodiments, the protein meal includes protein-oily seed meal obtained from Panel.

В соответствии с вариантами осуществления связующее необязательно содержит псевдоожижающую жидкость в количестве от 50% до 100% по массе. Предпочтительно псевдоожижающая жидкость включает диспергированный оксид магния, белковую муку, растительный продукт гидролиза или порошок или гель, содержащий фульвовые кислоты, необходимые для сшивания.In accordance with embodiments, the binder optionally contains a fluidizing fluid in an amount of 50% to 100% by weight. Preferably, the fluidizing fluid comprises dispersed magnesium oxide, a protein meal, a plant hydrolysis product, or a powder or gel containing fulvic acids necessary for crosslinking.

В другом аспекте изобретение относится к конгломерату, содержащему натуральное связующее, которое содержит по весу белковую муку, растительный гидролизат, содержащий по массе фульвокислоты 22-24%, белки 18-19% и гуминовые кислоты 1-3%, и оксид магния. In another aspect, the invention relates to a conglomerate containing a natural binder, which contains by weight protein flour, a vegetable hydrolyzate containing fulvic acids 22-24% by weight, proteins 18-19% and humic acids 1-3%, and magnesium oxide.

Изобретение характеризуется следующими преимуществами:The invention is characterized by the following advantages:

Обеспечение полностью натурального и экологически чистого связующего;Providing a completely natural and environmentally friendly binder;

Изготовление продуктов, в основном предназначенных для применения в строительстве, обладающих высокой устойчивостью к воде и механическим нагрузкам, используя отходы производства;Production of products, mainly intended for use in construction, with high resistance to water and mechanical stress, using production waste;

Использование продуктов и конгломератов, полученных с применением связующего, описанного в данном изобретении, после окончания срока службы в качестве удобрений;The use of products and conglomerates obtained using the binder described in this invention, after the end of the service life as fertilizers;

Упрощение утилизации продуктов, полученных с использованием связующего, представленного в данном изобретении;Simplifying the disposal of products obtained using the binder presented in this invention;

Отсутствие необходимости использования сложных и дорогостоящих «закрытых систем» в промышленных производственных циклах.No need for complex and costly "closed systems" in industrial production runs.

Предпочтительный вариант осуществления изобретенияPreferred embodiment of the invention

Дополнительные характеристики и преимущества изобретения будут более очевидными из детального описания предпочтительного, но неисключительного варианта осуществления натурального связующего для связывания всех видов биомассы и отходов производства.Additional characteristics and advantages of the invention will become more apparent from the detailed description of a preferred but non-exclusive embodiment of a natural binder for binding all types of biomass and waste products.

Согласно изобретению связующее состоит из смеси, как минимум, из трех компонентов.According to the invention, the binder consists of a mixture of at least three components.

В соответствии с изобретением первым компонентом связующего, который увеличивает содержание белков, является белковая мука, т.е. необработанная соевая мука с общей концентрацией белков около 36%-45% и содержанием ненасыщенных и полиненасыщенных жиров около 30%. According to the invention, the first component of the binder that increases the content of proteins is protein flour, i. untreated soy flour with a total protein concentration of about 36%-45% and a content of unsaturated and polyunsaturated fats of about 30%.

В альтернативном варианте необработанная соевая мука может быть заменена другой мукой растительного происхождения, в том числе мукой из садовых бобов, гороха, нута, фасоли, чечевицы, арахиса, спирулины, или мукой из животного белка, например, побочными продуктами производства мяса и кожи или отходами производства рыбных продуктов.Alternatively, unprocessed soy flour can be replaced with other plant-based flours, including horticultural bean, pea, chickpea, bean, lentil, peanut, spirulina, or animal protein flours, such as meat and leather by-products or waste production of fish products.

В связующей смеси необработанная соевая мука содержится в количестве от 10% до 70% весовых, предпочтительно 43,75%.The binder mixture contains raw soy flour in an amount of 10% to 70% by weight, preferably 43.75%.

Вторым компонентом является безводный жидкий растительный продукт гидролиза, имеющий плотность 1300 кг/м³, рН = 4,5, полученный при разрушении целлюлозы.The second component is an anhydrous liquid plant hydrolysis product having a density of 1300 kg/m ³ , pH = 4.5, obtained by breaking down cellulose.

Примером может служить жидкий растительный продукт гидролиза, производимый SocietàBioiberica, который извлекается при разрушении жома сахарного тростника, оставшегося после экстракции сахара, содержащий большое количество фульвовых кислот (23%) и большое количество белков (18,75%), а также небольшое количество гуминовых кислот (2%), которые не оказывают влияния на водостойкость.An example is the liquid vegetable hydrolysis product produced by SocietàBioiberica, which is extracted from the destruction of sugar cane pulp left after sugar extraction, containing a large amount of fulvic acids (23%) and a large amount of proteins (18.75%), as well as a small amount of humic acids (2%), which do not affect the water resistance.

Первые два компонента химически активны, фульвовые кислоты, вследствие того, что содержат карбоксильные, альдегидные, кетоновые, фенольные и хиноновые группы, белки, благодаря тому что содержат в своей структуре две функциональные группы, а именно амидные группы (-NH2-) и кислотную группу (-СООН-), которые увеличивают содержание белка соевых бобов.The first two components are chemically active, fulvic acids, due to the fact that they contain carboxyl, aldehyde, ketone, phenolic and quinone groups, proteins, due to the fact that they contain two functional groups in their structure, namely amide groups (-NH2-) and an acid group (-COOH-), which increase the protein content of soybeans.

Лабораторные тесты, проведенные в ходе формирования натурального связующего согласно изобретению, показали, что добавление большего количества гуминовых кислот по сравнению с натуральным ферментным продуктом, как упомянуто выше, приводит к снижению водостойкости связующего, так как гуминовые кислоты растворимы в исходной кислотной среде, но не растворимы в щелочной среде.Laboratory tests carried out during the formation of the natural binder according to the invention showed that the addition of more humic acids compared to the natural enzyme product, as mentioned above, leads to a decrease in the water resistance of the binder, since humic acids are soluble in the initial acidic environment, but not in an alkaline environment.

Таким образом, наличие большего количества гуминовых кислот приводит к снижению количества других компонентов, растворимых и реакционно-способных в щелочной среде.Thus, the presence of a larger amount of humic acids leads to a decrease in the amount of other components that are soluble and reactive in an alkaline medium.

Количество второго компонента, т.е. ферментного продукта гидролиза растительного происхождения, добавленного в смесь, составляет от 60% до 25% весовых, предпочтительно 37,51%.The amount of the second component, i.e. enzymatic hydrolysis product of plant origin added to the mixture is from 60% to 25% by weight, preferably 37.51%.

Растительный продукт гидролиза также может быть представлен как 100% водорастворимый порошок.The plant hydrolysis product can also be presented as a 100% water soluble powder.

Фульвовые кислоты в растительном продукте гидролиза характеризуются наличием в своем составе карбоксильных, фенольных, хиноновых, альдегидных, кетоновых и нескольких кислотных групп: все группы высоко реакционно-способные и могут сшиваться со многими веществами, такими как аминокислоты и моно- и полиненасыщенные жирные кислоты, содержащиеся в первом компоненте, т.е. соевых бобах.Fulvic acids in the plant hydrolysis product are characterized by the presence in their composition of carboxyl, phenolic, quinone, aldehyde, ketone and several acid groups: all groups are highly reactive and can crosslink with many substances, such as amino acids and mono- and polyunsaturated fatty acids contained in in the first component, i.e. soybeans.

Третьим компонентом является оксид щелочноземельного металла, предпочтительно оксид магния, полученный обжигом доломита при температуре в пределах от 550 до 650°С.The third component is an oxide of an alkaline earth metal, preferably magnesium oxide, obtained by roasting dolomite at a temperature in the range from 550 to 650°C.

Оксид магния отличается высокой реакционной способностью и может содержаться в связующей смеси в количестве от 30% до 5% весовых, предпочтительно 18,75%.Magnesium oxide is highly reactive and can be contained in the binder mixture in an amount of from 30% to 5% by weight, preferably 18.75%.

Оксид магния является активатором связующего, так как в присутствии воды образует гидроксид магния (или брусит), обеспечивающий сильно щелочную среду, в которой белки гидролизата растворяются вместе с соевыми белками и взаимодействуют друг с другом, таким образом, создавая аминопластовые цепочки.Magnesium oxide is a binder activator, as it forms magnesium hydroxide (or brucite) in the presence of water, providing a highly alkaline environment in which the hydrolyzate proteins dissolve together with the soy proteins and interact with each other, thus creating aminoplast chains.

Более того, белки продукта гидролиза сшиваются с фульвовыми кислотами, которые также растворяются в щелочной среде, в отличие от гуминовых кислот, растворимых в кислой среде.Moreover, the proteins of the hydrolysis product are cross-linked with fulvic acids, which are also soluble in an alkaline environment, in contrast to humic acids, which are soluble in an acidic environment.

В качестве альтернативы оксиду магния могут быть использованы безводный гидроксид магния или гидроксиды других щелочноземельных элементов, возможно в сочетании с оксидом, например, оксид кальция вместе с гидроксидом кальция.As an alternative to magnesium oxide, anhydrous magnesium hydroxide or hydroxides of other alkaline earth elements can be used, optionally in combination with an oxide, for example calcium oxide together with calcium hydroxide.

Углеводы и пектины, содержащиеся в соевых бобах, также подвергаются гидролизу в щелочной среде, образованной гидроксидом магния, что приводит к образованию гексозных и пентозных сахаров, которые также обладают высокой химической активностью.Carbohydrates and pectins contained in soybeans also undergo hydrolysis in an alkaline environment formed by magnesium hydroxide, which leads to the formation of hexose and pentose sugars, which are also highly reactive.

Ненасыщенные углерод-углеродные связи моно- и полиненасыщенных жирных кислот, содержащихся в соевой или другой белковой муке растительного происхождения, эпоксидируются и образуют сложные поперечные межмолекулярные связи, например, как при формировании линолеума или естественной сушке лаков.The unsaturated carbon-carbon bonds of mono- and polyunsaturated fatty acids found in soybean or other vegetable protein flours epoxidize and form complex cross-links, such as in the formation of linoleum or the natural drying of varnishes.

В качестве замены оксиду или гидроксиду магния связующее, представленное в данном изобретении, может быть образовано с использованием оксидов и гидроксидов других щелочноземельных элементов, например, кальция, бария, стронция, исключая берилл, обладающий другими свойствами, и радиоактивный радий, а также основных оксидов или гидроксидов, таких металлов, как литий, калий и натрий.As a substitute for magnesium oxide or hydroxide, the binder of the present invention can be formed using oxides and hydroxides of other alkaline earth elements, such as calcium, barium, strontium, excluding beryl, which has different properties, and radioactive radium, as well as basic oxides or hydroxides, metals such as lithium, potassium and sodium.

Предпочтительны оксиды или гидроксиды таких щелочноземельных элементов, как магний, кальций, барий, стронций, потому что они образуют нерастворимые омыляющие вещества при взаимодействии с моно- и полиненасыщенными жирными кислотами соевых бобов.Preferred oxides or hydroxides of alkaline earth elements such as magnesium, calcium, barium, strontium, because they form insoluble saponifiers when interacting with mono- and polyunsaturated fatty acids of soybeans.

В случае необходимости к связующему согласно изобретению может быть добавлена вода для того, чтобы привести его в псевдоожиженное состояние, в результате чего оно может быть диспергировано в биомассе (например, растительных волокнах и/или древесных частицах), а также в процессе производства при воздействии давления и высокой температуры.If necessary, water can be added to the binder according to the invention in order to bring it into a fluidized state, as a result of which it can be dispersed in biomass (for example, plant fibers and/or wood particles), as well as in the production process under pressure. and high temperature.

Согласно предложенному варианту осуществления изобретения добавляется вода в количестве 100% весовых.According to the proposed embodiment of the invention, water is added in an amount of 100% by weight.

При формировании связующего также могут быть добавлены такие вспомогательные вещества, как инертные наполнители, красители, антисептические средства, гидрофобные материалы, добавки, придающие огнеупорные свойства, для того, чтобы варьировать вязкость и плотность, увеличивать водонепроницаемость и огнестойкость. Auxiliaries such as inert fillers, dyes, antiseptics, hydrophobic materials, fire-retardant additives can also be added in the formation of the binder in order to vary the viscosity and density, increase water resistance and fire resistance.

Количество связующего, которое может быть использовано в процессах связывания свободных частиц, т.е. при изготовлении продуктов, может изменяться, учитывая три компонента, как описано выше, от 5% до 100% весовых и выше в зависимости от количества частиц, которое необходимо связать, от желаемых конечных физических свойств, например, достаточная водостойкость и/или улучшенная водонепроницаемость продуктов, полученных на их основе.The amount of binder that can be used in free particle binding processes, i.e. in the manufacture of products, may vary, taking into account the three components, as described above, from 5% to 100% by weight and more depending on the number of particles to be bound, on the desired final physical properties, for example, sufficient water resistance and / or improved water resistance of products derived from them.

В соответствии с изобретением связующее может быть переведено в псевдоожиженное состояние и в таком состоянии использоваться, например, в производстве бумаги при изготовлении конгломератов, состоящих из уложенных слоями листов крафт-бумаги, предназначенных для формирования ламинатов высокого давления (HPL), заменяя фенолформальдегидную пропитывающую смолу, которая применяется в настоящее время.In accordance with the invention, the binder can be transferred to a fluidized state and used in this state, for example, in the manufacture of paper in the manufacture of conglomerates consisting of stacked sheets of kraft paper intended to form high pressure laminates (HPL), replacing the phenol-formaldehyde impregnating resin, which is currently in use.

В связи с этим, могут быть сформированы полностью биологически разлагаемые конгломераты, в данном случае ламинаты высокого давления. In this regard, fully biodegradable conglomerates can be formed, in this case high pressure laminates.

Условия применения натурального связующего, описанного в данном изобретении, к которым относится температура, давление, время, значительно не отличаются от условий процессов известного уровня техники, в которых используются связующие нефтяного происхождения, таким образом, связующее может применяться в производственных циклах на существующих предприятиях.The conditions of use of the natural binder described in this invention, which include temperature, pressure, time, do not differ significantly from the conditions of prior art processes that use binders of petroleum origin, thus, the binder can be used in production cycles at existing enterprises.

В зависимости от температуры, давления и временных параметров могут быть получены сшитые аминокислоты (полиамиды), фенопласты и органические хелатные комплексы магния.Depending on temperature, pressure and time parameters, cross-linked amino acids (polyamides), phenolics and organic magnesium chelate complexes can be obtained.

Натуральное связующее, представленного в данном изобретении, сшивает в течение нескольких секунд, процесс сшивания сопровождается тепловым воздействием и удалением добавленной воды, способствующей диспергированию связующего между частицами, таких как конгломераты (древесные волокна), которые образуются при высокой температуре порядка 230-240°С, характерной для процессов связывания.The natural binder presented in this invention crosslinks within seconds, the crosslinking process is accompanied by thermal action and removal of added water, which helps to disperse the binder between particles, such as conglomerates (wood fibers), which are formed at a high temperature of the order of 230-240 ° C, characteristic of binding processes.

В то же время, химическим связующим с низким содержанием формальдегида, например, связующим на основе соевых бобов и оксида магния или кальция, требуется несколько минут.At the same time, chemical binders with a low formaldehyde content, such as those based on soybeans and magnesium oxide or calcium oxide, take several minutes.

В связи с высокой скоростью сшивки, применение натурального связующего, описанного в данном изобретении, на производстве, где ранее использовали мочевиноформальдегидные связующие, позволяет получить гораздо большее количество конгломератов, и соответственно конечных продуктов.Due to the high speed of crosslinking, the use of the natural binder described in this invention, in a production where urea-formaldehyde binders were previously used, makes it possible to obtain a much larger number of conglomerates, and, accordingly, end products.

В соответствии с данным изобретением натуральное связующее отличается от других натуральных связующих, полученных из соевых белков тем, что реакции поликонденсации линейной аминокислоты протекает только в последних, согласно следующей схеме:In accordance with the present invention, the natural binder differs from other natural binders derived from soy proteins in that the linear amino acid polycondensation reactions occur only in the latter, according to the following scheme:

Где «R» и «R’» обозначены соответствующие радикалы.

Where "R" and "R'" are the respective radicals.

В результате добавления третьего компонента, а именно растительного продукта гидролиза, полученного при разрушении целлюлозы, в связующем, представленном в данном изобретении, значительно увеличивается содержание аминокислот и фульвовых кислот.As a result of the addition of a third component, namely a plant hydrolysis product obtained by breaking down cellulose, the content of amino acids and fulvic acids in the binder of the present invention is significantly increased.

На последней стадии образуется не одна кислота, а сложная смесь различных кислот, в которых амидная группа аминокислоты в молекуле белка связана, кроме того содержатся карбоксильная, фенольная, хиноновая, альдегидная, кетоновая группы и реакционно-способные сахариды.At the last stage, not one acid is formed, but a complex mixture of various acids, in which the amide group of the amino acid in the protein molecule is bound, in addition, there are carboxyl, phenolic, quinone, aldehyde, ketone groups and reactive saccharides.

По этой причине фульвовые кислоты, содержащиеся в растительном продукте гидролиза, проявляют свойства дитроповой (и тритроповой) кислоты, способных изменяться, соединяться или взаимодействовать практически со всеми органическими и неорганическими веществами, благодаря чему сложный процесс сшивки протекает быстро и характеризуется высокой механической прочностью, таким образом, снижается время связывания частиц (древесных волокон), по сравнению с процессами, в которых используются синтетические связующие на нефтяной основе.For this reason, the fulvic acids contained in the plant hydrolysis product exhibit the properties of a ditropic (and tritropic) acid, capable of changing, combining or interacting with almost all organic and inorganic substances, due to which the complex cross-linking process proceeds quickly and is characterized by high mechanical strength, thus , the binding time of particles (wood fibres) is reduced compared to processes that use synthetic petroleum-based binders.

В качестве примера ниже представлена химическая структура фульвовой кислоты со множеством функциональных кислотных групп (-СООН-), которые могут соединяться с амидными группами белков в связующем, таким образом, обеспечивая сшивание.As an example, below is the chemical structure of fulvic acid with multiple acid functional groups (-COOH-) that can combine with amide groups of proteins in the binder, thus providing crosslinking.

Использование необработанной муки вместо измельченного остатка сои, также называемого жмыхом, как в предшествующем уровне технике, приводит к тому, что в связующем, описанном в данном изобретении, содержатся моно- и поли- ненасыщенные жирные кислоты, в которых происходит присоединение кислорода по ненасыщенной углерод-углеродной связи, благодаря чему образуются высоко реакционно-способные эпоксидные группы, которые способствуют протеканию реакции образования сложных поперечных межмолекулярных связей фульвовых кислот и процессу сшивания между собой, в то время как их кислотные радикалы образуют хелатный комплекс с магнием или другими щелочноземельными металлами, при этом, обеспечивая огнестойкость конгломератов.The use of wholemeal instead of milled soybean residue, also called cake, as in the prior art, results in the binder described in this invention containing mono- and poly-unsaturated fatty acids, in which oxygen is attached at the unsaturated carbon- carbon bond, due to which highly reactive epoxy groups are formed, which contribute to the formation of complex cross-linking of fulvic acids and the process of crosslinking with each other, while their acid radicals form a chelate complex with magnesium or other alkaline earth metals, while, providing fire resistance of conglomerates.

Согласно изобретению преимуществом связующего является возможность его применения с отходами древесины, при этом происходит удаление содержащегося в них в большом количестве свободного формальдегида.According to the invention, the advantage of the binder is that it can be used with wood waste, while removing the free formaldehyde contained in it in large quantities.

Вододиспергируемое связующее, представленное в данном изобретении, получают путем диспергирования, в первую очередь, порошка щелочноземельного металла, а затем белковой муки.The water-dispersible binder of the present invention is obtained by dispersing first the alkaline earth metal powder and then the protein meal.

Затем добавляют растительный продукт гидролиза и, тщательно перемешивая, получают связующее.Then the plant hydrolysis product is added and, thoroughly mixing, a binder is obtained.

Последнее, соответственно, может быть добавлено к древесным частицам, которые необходимо связать; пропитанные древесные частицы отправляются под горячий пресс на несколько секунд или несколько минут в зависимости от выбранной температуры.The latter can accordingly be added to the wood particles to be bound; the impregnated wood particles are sent under a hot press for a few seconds or a few minutes depending on the chosen temperature.

Также, в соответствии с изобретением связующее может быть получено путем диспергирования в воде растворимой белковой муки с добавлением щелочного активатора и растительного продукта гидролиза.Also, in accordance with the invention, the binder can be obtained by dispersing soluble protein flour in water with the addition of an alkaline activator and a plant hydrolysis product.

Так как натуральное связующее представлено в виде раствора, то оно может быть использовано в процессе получения ламината высокого давления, в ходе которого крафт-бумага пропитывается связующим с последующей стадией сушки, ламинируют несколько высушенных листов крафт-бумаги, пропитанной связующим, и подвергают горячему прессованию в течение заданного времени, приблизительно равному нескольким секундам или нескольким минутам, в зависимости от выбранной температуры.Since the natural binder is in the form of a solution, it can be used in the process of obtaining a high pressure laminate, during which kraft paper is impregnated with a binder, followed by a drying step, several dried sheets of kraft paper impregnated with a binder are laminated, and subjected to hot pressing into for a predetermined time, approximately equal to a few seconds or a few minutes, depending on the selected temperature.

С целью достижения поставленных задач было получено связующее, которое имеет такую же низкую стоимость, как и мочевиноформальдегидное связующее, при этом обеспечивая высокую водостойкость без использования токсичных и дорогостоящих связующих, как в предыдущем уровне технике.In order to achieve these objectives, a binder was obtained that has the same low cost as the urea-formaldehyde binder, while providing high water resistance without the use of toxic and expensive binders, as in the prior art.

Кроме того, связующее, в соответствии с данным изобретением, получают из возобновляемого сырья, оно является экологически чистым и безопасным, рассчитано на долгосрочную перспективу социально-экономического развития, не содержит формальдегид, а также продукты нефтепереработки и другие элементы, токсичные для операторов и потребителей.In addition, the binder, in accordance with this invention, is obtained from renewable raw materials, it is environmentally friendly and safe, designed for a long-term socio-economic development, does not contain formaldehyde, as well as petroleum products and other elements that are toxic to operators and consumers.

Связующее, представленное в данном изобретении, может быть использовано в технологических процессах, применяемых на современных производствах, при этом способствуя снижению времени изготовления и увеличению производительности.The binder presented in this invention can be used in technological processes used in modern industries, while helping to reduce production time and increase productivity.

Согласно изобретению связующее может применяться при наклеивании шпона или слоистых материалов на древесно-стружечную плиту, при изготовлении фанерных или столярных плит, ориентированно-стружечных плит, полых досок, изоляционных древесно-волокнистых плит, древесно-волокнистых плит средней и высокой плотности, деревянных деталей с зубчатым клеевым соединением, деревянных несущих стен для строений, например, “lignolam”, при формировании перекрытий, балок и несущих конструкций, таким образом, позволяя строить полностью экологичные деревянные дома, в отличие от предшествующего уровня техники, в котором использовались токсичные клеи на основе продуктов нефтепереработки.According to the invention, the binder can be used when gluing veneer or laminated materials onto a particle board, in the manufacture of plywood or blockboard, oriented strand board, hollow boards, insulating fibreboard, medium and high density fibreboard, wooden parts with serrated adhesive bonding of timber load-bearing walls for buildings, such as “lignolam”, in the formation of floors, beams and load-bearing structures, thus allowing the construction of completely sustainable wooden houses, in contrast to the prior art, which used toxic product-based adhesives oil refining.

Claims

1. Natural binder, consisting of a mixture of three components, including by weight protein flour, a plant hydrolysis product, including fulvic acids 22-24%, proteins 18-19% and humic acids 1-3% and alkaline earth oxide.

2. The binder according to claim 1, characterized in that said protein meal is selected from vegetable protein meal or animal protein meal.

3. The binder according to claim 2, characterized in that said vegetable protein flour is selected from vegetable protein flour from soybeans, chickpeas, horticultural beans, peas, and beans.

4. The binder according to claim 2, characterized in that said animal protein flour is selected from among casein, fish meal, flour obtained from food protein production waste.

5. The binder according to claim 1, characterized in that said protein flour is contained in an amount of from 10% to 70% by weight.

6. The binder according to claim 1, characterized in that said protein flour is Panel flour.

7. The binder according to claim 1, characterized in that said plant hydrolysis product refers to products of plant origin and is presented in the form of a 100% soluble powder or anhydrous liquid, said hydrolyzate has a density of 1300 kg/m ³ and acidic pH.

8. The binder according to claim 1, characterized in that said plant hydrolysis product is present in an amount of 25% to 60% by weight, preferably 37.51%.

9. The binder according to claim 1, wherein said magnesium oxide comprises a light, reactive magnesium oxide.

10. Binder according to claim 1, characterized in that said magnesium oxide is present in an amount of 5% to 30% by weight, preferably 18.75%.

11. The binder according to claim 1, characterized in that said alkaline earth oxide is an oxide of magnesium, calcium, strontium or barium.

12. Binder according to claim. 1, characterized in that it can be transferred to a fluidized state by adding water in an amount of from 50% to 100% by weight.

13. The binder according to claim 12, characterized in that the fluidizing medium includes dispersed magnesium oxide, protein meal, vegetable hydrolysis product or powder or gel containing fulvic acids necessary for crosslinking.

14. A process for making conglomerate products, comprising joining layers or particles of material using a natural binder according to one or more of the preceding claims.

15. The method according to p. 14, characterized in that auxiliary substances are additionally introduced into the natural binder that change the density of conglomerates and / or color and / or water resistance and / or fire resistance, selected among inert fillers, dyes, water-repellent additives, additives that impart refractory properties, and antiseptics.

16. A conglomerate containing a natural binder, including by weight protein flour, a plant hydrolysis product, including fulvic acids 22-24%, proteins 18-19% and humic acids 1-3% and magnesium oxide.