[发明专利]木材纤维的乙酰化

说明书

技术领域

本发明涉及用于制备乙酰化木材纤维（特别是软木材纤维）的方法，该乙酰化木材纤维适合作为具有独特且极其所需性能的中、高密度纤维板或板材（panel）制造中的原料。表述“纤维板”包括“刨花板”制品。

背景技术

传统上，中、高密度纤维板制造中所使用的木材纤维由主要来自于诸如松树或云杉的软木材起始材料的木材碎屑制备。这种碎屑经过所谓的精磨机系统而转换成纤维，该精磨机系统基本由碎屑料斗（储藏）组件、蒸煮器（digester）组件和精磨机（纤维分离机）组件组成，其中，碎屑通过合适的进料螺杆单元而从料斗运送到蒸煮器，并从蒸煮器运到精磨机。在蒸煮器中，碎屑通过暴露于蒸汽中而被软化并供给到精磨机，精磨机在碎屑被吹入常规的烟道气干燥机之前将碎屑研磨成纤维。由这种木材纤维制成的复合木材纤维板或板材被用于各行业，但是在可能会暴露于水分的情况下，其应用有限。在这种情况下，木板经受溶胀和随后的强度损失以及细菌降解和真菌降解。

在纤维板的制造中使用乙酰化材料以减轻水分的不利影响是已知的，但是迄今这些材料的生产还没有在工业规模上成功地实现。

发明内容

本发明的目的是解决这种严重的局限性。

从而，本发明旨在于改进用于木材碎屑和/或木材纤维乙酰化的商业精磨机系统，并从而有利地影响随后由乙酰化木材纤维制成的纤维板的性能。

相应地，在第一实施方式中，本发明包括一种用于精磨机系统中乙酰化木材碎屑的方法，该精磨机系统包括进料斗组件、非蒸汽的蒸煮器（non-steam digester）组件和精磨机（纤维分离机）组件，该碎屑在该料斗组件和该蒸煮器组件之间在连接式多区域压缩进料螺杆内与乙酰化流体接触。

本文中使用的术语“碎屑”是指木材成分的类型，包括多种形式，通常与制造实践中的一样。

优选地，连接式进料螺杆包括用于加入乙酰化流体的三压力区域进料螺杆，理想地包括第一压缩区域、第二区域和第三压缩区域，其中，在第二区域中释放压力并且加入乙酰化流体。

在第二实施方式中，本发明包括根据第一实施方式的方法，其中，又将乙酰化流体加入蒸煮器组件中以提高最终的木材乙酰化程度。

在第三实施方式中，本发明包括根据第一实施方式和第二实施方式的方法，其中，通过连接式进料螺杆在蒸煮器和精磨机（热纤维分离机）组件之间另外加入乙酰化流体，以进一步提高最终的木材乙酰化水平。

从而，能够在商业精磨机系统内将木材碎屑和/或木材纤维乙酰化，以对优异且极其所需性能的纤维板提供乙酰化木材纤维原料。

优选地，首先通过例如热空气，将根据本发明的待乙酰化和待精磨的木材碎屑（典型地约50mm×25mm×10mm的尺寸）干燥至0.5%～6%的含水量，优选2%～4%的含水量，最优选2.5%～3.5%的含水量，然后供给至进料斗。

通过三压力区域进料螺杆机构将干燥木材碎屑从进料斗运送至蒸煮器的三压力区域进料螺杆机构提供了第一轻压缩区域，例如在环境温度下为1.1～1.2比1；第二区域，在第二区域中释放压力到大气压并且通过例如中空的螺杆筒体来引入乙酰化流体，乙酰化流体典型地包括在85℃～135℃的温度下的以体积计的乙酸酐（90%）和乙酸（10%）的混合物；以及第三压缩区域，其中第三压缩区域对潮湿的碎屑施加适度压力，例如在平衡温度下为1.3～1.4比1。通过乙酰化流体和残余水之间以及乙酰化流体和碎屑之间的放热反应，木材碎屑堆（mass）的温度进一步提高。在典型的软木材碎屑的情况下，取决于停留时间，离开压力区域进料螺杆时的乙酰化程度可以预期为约4～6重量%的增益（gain）。在环境温度下，引入至多区域压缩进料螺杆的木材碎屑首先与诸如氮气或烟道气的惰性气体混合（以排除空气）。

在本发明的第二实施方式中，在145℃～170℃范围内的温度和3～4巴的压强下，（从压缩螺杆的第三区域）进入蒸煮器组件的部分乙酰化的木材碎屑进一步暴露于在大体柱状蒸煮器的顶部处引进的乙酰化流体（例如以重量计的90/10的乙酸酐/乙酸的混合物）。典型地，蒸煮器中的碎屑停留时间是3～8分钟。在这个方法中，蒸汽未被引入蒸煮器中，尽管它会存在于常规的精磨机系统中。在木材碎屑离开蒸煮器时，典型地，它具有16～19%的乙酰基含量（重量增益）。

通过将乙酰化木材碎屑转换为纤维的典型的进料螺杆，乙酰化木材碎屑从系统的蒸煮器运送到精磨机（纤维分离机）组件。