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Verfahren zur Herstellung von Verbund- und Preßkörpern aus ligninhaltigen
Stoffen, insbesondere Holz Es sind bereits verschiedene Verfahren für die Herstellung
von Verbundkörpern oder Preßkörpern aus Holz u. dgl., insbesondere in Form von Abfällen
bekannt. Diese Verfahren bestehen darin, daß, nachdem das Holz hinreichend zerkleinert
und iin geeigneter Weise vorbehandelt worden ist, dessen zerkleinerte Teile .durch
geeignete Bindemittel, im allgemeinen harzartige Stoffe, miteinander verbunden «-erden
und die Masse dann unter Druck in der gewünschten Weise verformt wird. Es ist auch
möglich, das Holz durch trockene oder nasse Verarbeitung zu zerfasern, um es dann
nach einem in der Papier- oder Pappenfabrikation üblichen Verfahren zu verfilzen.
Ein Ziel der Erfindung besteht darin, das in,den Holzabfällen od. dgl. enthaltene
Lignin bei einem Verfahren zur Vereinigung der genannten Holzabfälle zu verwenden.
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Ein anderes Ziel besteht in der gleichzeitigen Verwendung gewisser
Reakbionsmittel, die für die Verarbeitung von Holz geeignet sind und während einer
Wärmebehandlung von Holzabfällen unter Druck in der Masse aufeinanderfolgend eine
erweichende und katalytische Wirkung entfalten.
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Gemäß der Erfindung werden die Holzabfälle zunächst unter vermindertem
oder normalem atmosphärischem Druck in der Kälte oder Wärme mit einer schwachen
Säure, wie Valerian- oder
Borsäure, behandelt, wobei: die Gewichtsmenge
der Säure zu den Holzabfällen o,2,5 bis 0,50°/o beträgt. Im Falle von Borsäure ist
die Lösung etwa 50/aig und von Valeriansäure etwa 220/aig. Auf diese Weise wird
das Lignin in, die gewünschte Form gebracht, in der es bei der Verbindung der Holzabfälle
zu seinem Teil wirksam werden. kann.
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Die so. erhaltene Masse wird dann unteratmosphärischem Druck kalt
oder warm mit einem heterocyclischen. Alkohol mit hohem Siedepunkt, wie Furfurylalkohol
od. dgl., gemischt, und diesem Gemisch wird dann eine starke Säure mit beschleunigender
und katalysierender Wirkung zugesetzt. Diese Säure kann hochprozentige Schwefelsäure
sein und z. B. im Verhältnis von 0,03 Gewichtsprozent zu den Holzabfällen
angewendet werden, oder, eine wäßrige 150/0;ige Lösung oder selbst Schwefel oder
eine seiner Verbindungen, die unter Hitze und Druck S 02 erzeugen.
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Die so erhaltene Masse wird dann je nach der in dem Rohprodukt enthaltenen
relativen Menge des Lignins einem Druck von etwa 2o kg/cm2 unterworfen und dabei
auf et-,va 12o° C erhitzt. Auf diese Weise wird ein feuchtigkeitsfester Preßkörper
mit großer Härte erhalten; die Eigenschaften dieses Produkts liegen zwischen denen
von Naturholz und denen eines plastischen Materials. Es kann sehr leicht maschinell
bearbeitet werden.
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Als Säuren können bei diesem Verfahren alle diejenigen benutzt werden,
die nicht mit der Essigsäure reagieren, die während des. Verfahrens indem Holz gebildet
wird. Beispielsweise kann die schwache Säure aus Bor- oder Valeriansäuren bestehen,
doch können gegebenenfalls auch Chlorgase benutzt werden.
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Beispielsweise kann eine Menge Holzabfälle der folgenden Behandlung
unterworfen werden.
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Die Masse wird zunächst unter atmosphärischem Druck oder unter einem
Druck von Zoo mm Quecksilbersäule mit einer 2-2%iaerL Valeriansäurelösung behandelt,
wobei die Gewichtsmenge der Lösung zu .den Holzabfällen o,25 bis o,5o% beträgt.
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Im Anschlu ß an diese Behandlung wird die Masse in einer Mischvorrichtung
mit einer wäßrigen i5%igen Sch@vefel,säu.relösu,ng gemischt, wobei die Menge dieser
Lösung etwa o,25 bis 0,50% des Gewichtes der als Rohmaterial benutzten Holzabfälle
beträgt. Es werden auch 1 bis 3 % eines heterocyclischen Alkohols mit hohem Siedepunkt
zugesetzt. Das Ganze wird dann etwa 1 bis 1o Minuten bei Zimmertemperatur durchgemischt.
Die so erhaltene Masse wird dann unter Anwendung von Wärme verpreßt, wie es oben
bereits erwähnt ist.
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Wie aus vorstehendem hervorgeht, werden die der Masse zugesetzten
verschiedenen Produkte in sehr kleinen Mengen angewendet, die viel geringer als.
die ,der bisher als Zusätze benutzten harzartigen Bitndemittel sind. Dies: ergibt
sich aus der Tatsache, daß erfindungsgemäß das Bindemittel zu einem großen Teil
aus dem Lignin des Holzes selbst besteht, wobei das Lignin durch die genannte Behandlung
in den Stand gesetzt wird, als Bindemittel zu wirken. Ein weiterer Grund- für die
geringe Menge,der zugesetzten Produkte ist der, daß alle diese Stoffe sehr flüssig
sind und viel mehr flüssig als die üblichen harzaxtigen Bindemittel, so daß sie
viel leichter alle Teilchen der Masse durchdringen.
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Das, Verfahren gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß nach ihm Holzabfälle,
wie Schnitzel, Hobel- And Sägespäne usw., ohne jede besondere Vorbehandlung, so
wie sie sind, verwendet werden können. Das Verfahren ist ferner anwendbar ohne Rücksicht
auf. d ie Art und den. Feuchtigkeitsgehalt der Holzabfälle. Je nach der Wassermenge,
die in den Abfällen enthalten ist, kann es jedoch erforderlich werden, die beispielsweise
angegebenen Teilmengen der Produkte sowie auch ihre Konzentrationen etwas zu ändern.
Wenn der Feuchtigkeitsgehalt der Abfälle 13% übersteigt, so ist es zweckmäßig, obgleich
nicht notwendig, die Holzabfälle teilweise zu trocknen, ehe sie nach dem Verfahren
behandelt werden.
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Es! ist! darauf hinzuweisen, daß die Erfindung nicht auf die angegebene
Arbeitsweise der Behandlung beschränkt ist und daß die Reihenfolge der Verfahrensmaßnahmen
sowie .die Art und die Konzentrationen der Säuren geändert werden können, ohne daß
hierdurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird. So. kann es beispielsweise in
einigen Fällen ratsam sein, die Holzabfälle zuerst mit der starken und .dann mit
der schwachen. Säure zu behandeln.
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Insbesondere umfaßt,die Erfindung die folgenden Abwandlungen: Der
zugesetzte heterocyclische Alkohol kann teilweise oder ganz durch ein vorzugsweise
alkalisches Harz im Kondensationszustand., z. B. ein Phen.olf0rmaldehydharz, ersetzt
werden.
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Nach dem Mischen und vor dem Verformen unter Druck kann: die Masse
einer längeren oder kürzeren Erhitzung auf eine verhältnismäßig niedere Temperatur
ausgesetzt werden. In einigen Fällen wird durch diese Behandlung die Vereinigung
des Materials während des Verformens unter Druck beschleunigt.
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Normalerweise werden .die benutzten Säuren allmählich durch die- Hydroxylgruppen
der Cellulosemuleküle organisch gebunden, und es sind daher keine Hilfsmittel erforderlich,
um dem. möglichen Rest an freien Säuren zu binden, der gegebenenfalls zurückbleibt,
wenn beispielsweise die Masse nicht gut gemischt ist. Wenn diese Absorption beschleunigt
werden soll, so Könnern die Preßkörper, wie Platten, in Kammern gebracht werden-,
in denen Ammoniakgas oder irgendein anderes geeignetes alkalisches Gas enthalten
ist.
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Es ist offensichtlich, ,daß das beschriebene Verfahren zur Behandlung
und Verarbeitung von Holzabfällen ein Trockenverfahren ist und sich somit von den
in, der Technik bekannten nassen Verfahren unterscheidet.
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Es ist ferner d arauf hinzuweisen, daß die Erfindung nicht nur auf
Holz anwendbar ist, sondern auf alle Stoffe, die Lignin enthalten. Wenn ferner
die
Ligniinmenge .der Produkte an sich nicht ausreicht, befriedigende Verbundkörper
zu liefern, so umfaßt die Erfindung auch die Möglichkeit, daß diesen Rohstoffen
Produkte, die eine große Menge Lignin enthalten, oder reines Lignin zugesetzt «erden.
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Es ist ersichtlich, daß das beschriebene Trockenverfahren, nur geringfügige
Mengen. (i bis 2 Gewichtsprozent) an Reaktionsmitteln erfordert. Außerdem brauchen
im Gegensatz zu den bekannten Verfahren die Temperatur und der Druck nicht über
ioo° C bzw. etwa 22 Atmosphärein, hinauszugehen. Durch die Anwendungsmöglichkeit
niedriger Temperaturen wird .die Gefahr voni Riß- und, Spalthildungen vermieden.
Das Endprodukt besteht aus einer Platte mit homogenem Gefüge, die physikalisch und
chemisch inaktiv ist und nicht zerfällt, wenn sie in Wasser eingetaucht wird.
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Es ist selbstverständlich, daß an dem beschriebenen Verfahren Änderungen
getroffen werden können, ohne d.aß hierdurch jedoch der Rahmen der Erfindung verlassen
wird.