FI104835B - Lignin-based binders for the production of particle board - Google Patents

Lignin-based binders for the production of particle board Download PDF

Info

Publication number
FI104835B
FI104835B FI970160A FI970160A FI104835B FI 104835 B FI104835 B FI 104835B FI 970160 A FI970160 A FI 970160A FI 970160 A FI970160 A FI 970160A FI 104835 B FI104835 B FI 104835B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
lignin
fibers
wood
composition according
pulping
Prior art date
Application number
FI970160A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI970160A0 (en
FI970160A (en
Inventor
Lars Gaedda
Liisa Viikari
Anneli Hase
Pia Qvintus-Leino
Simo Tuominen
Kirsi Kataja
Original Assignee
Neste Chemicals Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Neste Chemicals Oy filed Critical Neste Chemicals Oy
Publication of FI970160A0 publication Critical patent/FI970160A0/en
Priority to FI970160A priority Critical patent/FI104835B/en
Priority to NZ336668A priority patent/NZ336668A/en
Priority to PCT/FI1998/000026 priority patent/WO1998031764A1/en
Priority to CA002277286A priority patent/CA2277286A1/en
Priority to HU0200620A priority patent/HUP0200620A2/en
Priority to KR1019997006390A priority patent/KR20000070164A/en
Priority to AU56645/98A priority patent/AU5664598A/en
Priority to BR9806909-8A priority patent/BR9806909A/en
Priority to SK941-99A priority patent/SK94199A3/en
Priority to PL98334548A priority patent/PL334548A1/en
Priority to CN98803315A priority patent/CN1250463A/en
Priority to IDW990681A priority patent/ID22657A/en
Priority to EP98900858A priority patent/EP0953030A1/en
Publication of FI970160A publication Critical patent/FI970160A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI104835B publication Critical patent/FI104835B/en

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21JFIBREBOARD; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM CELLULOSIC FIBROUS SUSPENSIONS OR FROM PAPIER-MACHE
    • D21J1/00Fibreboard
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L97/00Compositions of lignin-containing materials
    • C08L97/02Lignocellulosic material, e.g. wood, straw or bagasse
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J197/00Adhesives based on lignin-containing materials
    • C09J197/005Lignin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J197/00Adhesives based on lignin-containing materials
    • C09J197/02Lignocellulosic material, e.g. wood, straw or bagasse
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J5/00Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers
    • C09J5/08Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers using foamed adhesives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27NMANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/002Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres characterised by the type of binder

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)

Description

104835104835

LIGNIINIPOHJAISET SIDEAINEET LASTULEVYVALMISTUSTA VARTENLIGGIN-BASED BINDERS FOR CHIPBOARD PREPARATION

Tämä keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista sideainetta lastulevyjen ja muiden vastaavien puupohjaisten tuotteiden valmistamiseksi, jotka tuotteet koostuvat 5 lignoselluloosapartikkeleista, kuiduista tai lastuista, jotka on sekoitettu sideaineen kanssa ja joita sitoo sideaine. Keksintö koskee myös vaatimuksen 11 johdannon mukaista menetelmää uusia ligniini-ja/tai hiili-hydraattipohjaisia sideaineiden valmiseksi sekä mainittua sideainetta käyttäen valmistettuja lastulevyjä ja sentapaisia puupohjaisiatuotteita.The present invention relates to a binder according to the preamble of claim 1 for the production of particle boards and other similar wood-based products consisting of lignocellulosic particles, fibers or chips mixed with a binder and bound by a binder. The invention also relates to a process for the preparation of new lignin and / or carbohydrate based binders according to the preamble of claim 11 as well as particle boards and similar wood based products made using said binder.

10 Nopea kasvu lastu- ja kuitulevyjen, erityisesti keskitiheiden kuitulevyjen (seuraavassa lyhennetty MDF-levyjen) tuotannossa viime vuosikymmenien aikana, on luonut tarpeen edullisille, suurina määrinä saatavilla oleville ja raaka-öljystä riippumattomille sideaineille. Ligniini täyttää nämä vaatimukset hyvin eikä sisällä formaldehydiä, jota perinteisesti on pidetty ureaformaldehydiliimojen (UF) vakavana ongelmana. Pääasiallisena puun 15 komponenttina natiivi ligniini ei ole hygroskooppista eikä veteen liukenevaa. Kuitenkin teknisen massanvalmistuksen aikana ligniini muuttuu veteen liukenevaksi hajoamisen ja kemiallisten muutosten vuoksi.10 The rapid growth in the production of particle board and fiber boards, particularly medium density fiber boards (hereinafter abbreviated MDF boards) over the last decades, has created the need for low cost, high availability, crude oil independent binders. Lignin meets these requirements well and does not contain formaldehyde, which has traditionally been considered a serious problem with urea-formaldehyde adhesives (UF). As a major component of wood, native lignin is neither hygroscopic nor water-soluble. However, during technical pulping, lignin becomes water soluble due to degradation and chemical changes.

• · · * ‘; Sulfiittijäteliemen (SSL) käyttö paperin, puun tai muiden lignoselluloosapitoisten materi- • · * "'. 20 aalien sideaineena on alalla hyvin tunnettua, ja useita patenttihakemuksia on jätetty kolmen • · t · ·. t viime vuosikymmenen aikana ligniinituotteiden käytöstä lastulevyjen, vanerin ja • · • · · :·. kuitulevyjen liimauksessa perinteisten PF- tai UF-liimojen sijasta. Referensseinä ovat • · · !·:·. patentit DE 3 037 992, 3 621 218, 3 933 279,4 020 969,4 204 793 ja 4 306 439 ja PCT- hakemukset, jotka on julkaistu numeroilla WO 93/25622, WO 94/01488, WO 95/23232 ja 25 WO 96/03546.• · · * '; The use of sulfite waste liquor (SSL) as a binder for paper, wood or other lignocellulosic materials is well known in the art, and several patent applications have been filed over the last three decades for the use of lignin products in particle board, plywood and. · · · ·: · For bonding fiber boards instead of traditional PF or UF adhesives, referenced in DE 3 037 992, 3 621 218, 3 933 279,4 020 969,4 204 793 and 4,306,439 and PCT applications published as WO 93/25622, WO 94/01488, WO 95/23232 and WO 96/03546.

• · * • · * • · · ;*·.· Pääasiallinen haitta SSL:n käytössä sideaineena kuitulevyjen valmistuksessa on sen hygro- • · *:**: skooppisuus. Tästä syystä se ei voi varsinaisesti kilpailla muiden luonnosta peräisin . · · ·. olevien tai synteettisten liima-aineiden kanssa. Kun SSL:ä käytetään liima-aineena, se « · · •; · · | 30 voidaan muuntaa liukenemattomaan muotoon kovettamalla. Kemiallisesti ligniinin kovettaminen on ristisilloittumisprosessi, joka johtaa uusien hiili-hiili-ja eetterisidosten syntymiseen eri ligniinimolekyylien välillä tai yhden makromolekyylin sisällä. Sekä mo- 104835 2 lekyylien sisäiset että molekyylien väliset silloitusreaktiot vähentävät ligniinin liukoisuutta ja turpoamista. Ristisidokset voidaan saada aikaan joko kondensaatioreaktiolla tai radikaalisella kytkentäreaktiolla. Kondesoitumisreaktioihin tarvitaan joko korkeita lämpötiloja ja pitkiä lämmitysaikoja tai mineraalihappoja, jotka aiheuttavat rakenteellisia 5 muutoksia tai hiiltymistä puupartikkeleissa. Äskettäin on kehitetty menetelmä Iignosul-fonaattien ristisitomiseksi radikaaliyhdistelmillä. Useimmissa tapauksissa ligniinille tarvitaan ristisidonnan lisäaineita kuten epoksidit, polyisosyanaatit, polyolit, polyakryy-liamidit, polyetyleeni-imidit ja aldehydit.The main disadvantage of using SSL as a binder in the manufacture of fiber boards is its hygro- • *: **: scopiness. For this reason, it cannot actually compete with others of natural origin. · · ·. with existing or synthetic adhesives. When used as an adhesive, SSL «· · •; · · | 30 can be converted to an insoluble form by curing. Chemically, curing lignin is a cross-linking process that results in the formation of new carbon-carbon and ether bonds between different lignin molecules or within a single macromolecule. Both intracellular and intermolecular cross-linking reactions reduce the solubility and swelling of lignin. Cross-linking can be achieved by either a condensation reaction or a radical coupling reaction. Condensation reactions require either high temperatures and long heating times or mineral acids that cause structural changes or carbonization in the wood particles. A method for cross-linking Iignosulphonates by radical combinations has recently been developed. In most cases, lignin requires cross-linking additives such as epoxides, polyisocyanates, polyols, polyacrylamides, polyethyleneimides, and aldehydes.

10 Edelleen on osoitettu, että lakkaasientsyymiä tai muita peroksidaaseja voidaan käyttää ligniinin polymerointi- tai kovetuskatalyytteinä (DE 3 037 992, WO 96/03546). Kuitenkin menestys entsyymien käytössä radikaalireaktioiden aikaansaamisessa on ollut toistaiseksi rajoitettua. Kuitulevyjen valmistuksessa käytetyt kuidut ja lastut sisältävät 5-20 % vettä ja käytetyt lakkaasit tarvitsevat jonkin verran vettä, jotta ne voisvat tehokkaasti 15 katalysoida kuitulevyn kattavaan sitoutumiseen tarvittavaa polymeroitumista. Kraft- ligniini, kuten natiivi ligniinikin, on kuitenkin suurimaksi osaksi veteen liukenematonta, ja siten kaksi kiinteää faasia muodostuu tuotantolinjalla. Kiinteiden aineiden epätasainen jakaantuminen aiheuttaa läikkiintymistä ja puristusvaiheessa muodostuvan levyn lu-juusominaisuuksien merkittävän huononemisen.It has further been shown that laccase enzyme or other peroxidases can be used as lignin polymerization or curing catalysts (DE 3 037 992, WO 96/03546). However, the success of enzymes in radical reactions has so far been limited. Fibers and chips used in the manufacture of fibreboards contain 5-20% water, and the lacquers used need some water to effectively catalyze the polymerization required for the comprehensive bonding of the fibreboard. However, kraft lignin, like native lignin, is largely water-insoluble, and thus two solid phases are formed on the production line. The uneven distribution of solids results in sputtering and a significant deterioration in the strength properties of the sheet formed during the compression step.

: 20 ·:*'.* Lisäksi eristetyn ligniinin käyttöä rajoittaa kraft-ligniinin korkea hinta, joka on lähellä • · · lastulevyn taloudellisen tuottamisen rajaa.: 20 ·: * '. * In addition, the use of isolated lignin is limited by the high cost of kraft lignin, which is close to the economic margin for chipboard.

• > • · • · · • · · *.· ” Yllä mainituista syistä johtuen ligniinipohjaiset tuotantoprosessit eivät toistaiseksi ole 25 johtaneet merkittäviin käytännön sovelluksiin.For these reasons, lignin-based production processes have not so far led to significant practical applications.

• · · • i» • · *·* * Tällä keksinnöllä tähdätään eliminoimaan tunnettuun tekniikkaan liittyvät ongelmat. Eri- , tyisesti tämän keksinnön tavoitteena on saada aikaan uusi ligniinipohjainen liima-aine käytettäväksi lastulevy- ja muiden puupohjaisten tuotteiden liimaamisessa. Toinen kek-•' ·': 30 sinnön tavoite on uusien lastulevyjen ja vastaavanlaisten puupohjaisten tuotteiden tuotta-; : minen. Kolmas tavoite on sideaineen valmistusprosessin aikaansaaminen.This invention seeks to eliminate the problems associated with the prior art. In particular, it is an object of the present invention to provide a novel lignin-based adhesive for use in gluing chipboard and other wood-based products. Another object of the invention is to provide novel particle boards and similar wood-based products; : what. The third object is to provide a binder manufacturing process.

104835 3 Nämä ja muita tavoitteita, yhdessä niiden tunnettujen ligniinipohjaisten sideaineiden ja niiden valmistusprosessien suhteen tuottamien etujen kanssa, jotka edut ilmenevät seu-raavasta määrittelystä, aikaansaadaan keksinnön mukaisesti alla kuvatulla ja vaatimuksissa esitetyllä tavalla.These and other objects, together with the known advantages of the lignin-based binders and their manufacturing processes, the advantages of which will be apparent from the following specification, are accomplished in accordance with the invention as described below and claimed.

5 Tämän keksinnön mukaisesti ligniiniä tai hapettavilla entsyymeillä polymeroitua ligniiniä tai lignoselluloosapitoisten materiaalien mekaanisesta jauhatuksesta saatua liukoista hiilihydraattifraktiota lisätään ja sekoitetaan puupohjaisten tuotteiden lignosellu-loosapitoisena raaka-aineena käytettäviin kuituihin tai lastuihin tai hakekappaleisiin 10 vaahdon muodossa, jotta saadaan aikaan kiinteiden aineiden tasainen dispersio.In accordance with the present invention, lignin or lignin polymerized by oxidizing enzymes or a soluble carbohydrate fraction obtained by mechanical refining of lignocellulosic materials are added and mixed with lignocellulosic raw materials for pulp or chips or wood chips as a lignocellulosic feedstock.

Vaahdotetut UF- ja PF-hartsit tunnetaan alalla. Mainittuja vaahtoja käytetään prosessin suorituskyvyn ja tuotteen laadun parantamiseen, erityisesti sideaineissa, joiden kiinto-ainepitoisuus on korkea. Patenttihakemus CA 2,114,258 kuvaa lastulevyn tuotantoa 15 käyttämällä vaahdotettuja elämen veren ja UF-hartsin seoksia. Myös DE 3,644,067 kuvaa vaahdotettujen materiaalien käyttöä kuitujen ja lastujen sitomiseen homogeenisen sideaineapplikaation aikaansaamiseksi hienojen partikkeleiden (kuitujen tai jauheiden) ollessa kyseessä. T. Sellers kuvaa julkaisussa Forest Prod. J. 38 (1988) s. 55-56 vaahdo-. : tettujen UF- ja PF-hartsien ylivoimaista suoritukykyä lastulevyn valmistuksessa erityi- ^ 20 sesti korkeiden kiintoainepitoisuuksien ollessa kyseeessä. Kuitenkaan missään viitejul- kaisussa ei aiemmin ole viitattu ligniinipitoisten sideainekoostumusten vaahdottamiseen.Foamed UF and PF resins are known in the art. Said foams are used to improve process performance and product quality, particularly in high solids binders. Patent Application CA 2,114,258 describes the production of particle board 15 using foamed life blood and UF resin mixtures. DE 3,644,067 also describes the use of foamed materials for bonding fibers and chips to provide a homogeneous binder application in the case of fine particles (fibers or powders). T. Sellers describes in Forest Prod. J. 38 (1988) pp. 55-56 foam. : the superior performance of the UF and PF resins in the manufacture of particle board, especially for high solids contents. However, no reference has previously made reference to foaming of lignin-containing binder compositions.

• · • n • * • · ί '* Tämän keksinnön mukainen ligniinipohjainen sideainekoostumus sisältää ligniinin ja/tai m | · · ·* * lignoselluloosapitoisten materiaalien massanvalmistusprosessista saatujen hiilihydraattien 25 vesisuspension. Suspensio on vaahdotettu 1,05 - 10-kertaiseksi, edullisesti 1,1 - 8-kertai- • · • · :t” seksi, erityisesti 1,2 - 5-kertaiseksi nesteseoksen tilavuuteen verrattuna. On edullista käyttää polymeroitunutta kraft-ligniiniä ligniinikomponenttina. Edelleen tämän keksinnön mukaisesti puukuitujen sisältämää luonnon ligniiniä voidaan käyttää korvaamaa oleelli-.·<’ nen osa lastulevyjen valmistukseen tarkoitetun sideaineen ligniinistä. Täten nämä sideai- i * : 30 neet koostuvat kuitujen ja ligniinin ja/tai lignoselluloosapitoisen raaka-aineen massanval-mistusprosessista saatujen hiilihydraattien vesiliuoksesta.The lignin-based binder composition of the present invention contains lignin and / or m | · · · * * An aqueous suspension of carbohydrates from the pulping process of lignocellulosic materials. The suspension is foamed 1.05 to 10 times, preferably 1.1 to 8 times, in particular 1.2 to 5 times the volume of the liquid mixture. It is preferable to use polymerized kraft lignin as the lignin component. Further, according to the present invention, the natural lignin contained in the wood fibers can be used to replace a substantial part of the lignin of the binder for the production of chipboard. Thus, these binders consist of an aqueous solution of carbohydrates obtained from the pulping process of fibers and lignin and / or lignocellulosic feedstock.

104835 4 Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle sideaineelle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.More specifically, the binder according to the invention is characterized in what is stated in the characterizing part of claim 1.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle sideaineen valmistamiseksi on puolestaan tunnus-5 omaista sekä, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 11 tunnusmerkkiosassa ja keksinnön mukaisille lastulevyille ja muille puupohjaisille tuotteille on tunnusomaista se, mikä on esitetety patenttivaatimuksen 15 tunnusmerkkiosassa.The process for preparing the binder according to the invention is in turn characterized by what is disclosed in the characterizing part of claim 11 and the particle boards and other wood-based products according to the invention are characterized by what is described in the characterizing part of claim 15.

Vaahto homogenisoi kiinteän faasin ja nestefaasin, lisää seoksen viskositeettiä ja estää 10 kiinteiden aineiden laskeutumista. Happipitoinen vaahdotettu rakenne tuo myös lisää happea happiriippuvaiselle oksidaasikatalysoidulle ligniinin/hiilihydraattien polymeroin-nille. Suuresta tilavuudestaan johtuen vaahto peittää levyjen valmistukseen käytettävät puukuidut ja puulastut homogeenisemmin. Tämä johtaa parempiin lujuusarvoihin ja parempaan valvontaan sideaineen käytössä tuotannossa.The foam homogenizes the solid phase and the liquid phase, increases the viscosity of the mixture and prevents the settling of solids. The oxygen-containing foamed structure also provides additional oxygen to the oxygen-dependent oxidase-catalyzed lignin / carbohydrate polymerization. Due to its large volume, the foam covers the wood fibers and wood chips used in the manufacture of boards more homogeneously. This results in better strength values and better control over the use of binder in production.

1515

Keksintöä selitetään tarkemmin seuraavan yksityiskohtaisen kuvauksen avulla ja viittaamalla kokeellisiin esimerkkeihin.The invention will be explained in more detail by the following detailed description and by reference to experimental examples.

Tämän keksinnön yhteydessä termeillä "sideaine”, “liima-aine” ja "hartsi” tarkoitetaan [ 20 kemiallista koostumusta, joka esim. lastu- ja kuitulevyjen valmistusprosessissa, valmistuksen märässä vaiheessa, saa aikaan lastujen tai kuitujen välisen adheesion. Levyjen valmistuksessa tapahtuvan lämpöpuristuksen jälkeen koostumus, joka sisältää polyme- • · · roitunutta hartsia, toimii sideaineena, joka pitää lastut tai kuidut tai hakekappaleet yhdessä.In the context of the present invention, the terms "binder", "adhesive" and "resin" refer to [20] a chemical composition which, during the wet manufacturing process of a chip and fiber board, for example, causes adhesion between the chips or fibers. After thermal pressing in the manufacture of the boards, the composition containing the polymerized resin acts as a binder which holds the chips or fibers or chips together.

• · · :T; 25 Termillä “puupohjainen tuote” tarkoitetaan mitä tahansa lignoselluloosapohjaista tuotetta, kuten lastulevyjä, kuitulevyjä (joihin kuuluvat sekä korkean että keskimääräisen tiheyden .·. : levyt, esim. kovalevyt ja MDF-levyt), hakelevyjä, vaneria ja vastaavanlaisia muita tuot- .: teitä, jotka koostuvat kasvipohjaista alkuperää olevista, erityisesti puusta tai yksi- tai moni- vuotisista kasveista saaduista lastuista, kuiduista tai hiutaleista, jotka on sekoitettu ja .,..: 30 sidottu yhteen sideaineilla. Erityisen edullisen sovellusmuodon mukaan tätä keksintöä käytetään valmistettaessa lastulevyjä ja vastaavanlaisia puupohjaisia tuotteita, joissa 104835 5 puupartikkelit voidaan ristisitoa ja liittää yhteen käyttämällä sideainekoostumuksen sisältämiä kuituja, jotka liittyvät partikkeleihin ligniinipohjaisella sideaineella.• · ·: T; 25 The term "wood-based product" means any product based on lignocellulosic material, such as particle board, fiber board (including both high and average density. ·.: Boards, eg hardboard and MDF), particle board, plywood and similar products. , consisting of chips, fibers or flakes of vegetable origin, in particular from wood or from annual or perennial plants, which have been mixed and bound together with binders. According to a particularly preferred embodiment, the present invention is used in the manufacture of particle boards and the like wood-based products in which 104835 wood particles can be crosslinked and bonded using fibers contained in a binder composition which are bound to the particles by a lignin-based binder.

Ternillä “kuidut" käsitetään mitä tahansa sopivasta materiaalista olevia orgaanisia ja 5 epäorgaanisia kuituja, joiden pituus-paksuus-suhde on enemmän kuin 6, edullisesti enemmän kuin 10, erityisesti enemmän kuin 20. On edullista käyttää ligniinipitoisia kuituja, koska kuitujen ligniini hapettuu oksidaasien läsnäollessa ja toimii sideaineena puu-partikkeleiden ja sideainevaahdon seoksessa. Erityisen edullisia lignoselluloosapitoisia kuituja ovat puusta tai yksivuotisista tai monivuotisista kasveista valmistetut kuidut.The term "fibers" includes organic and inorganic fibers of any suitable material having a length to thickness ratio of greater than 6, preferably greater than 10, in particular greater than 20. It is preferable to use lignin-containing fibers since the lignin of the fibers is oxidized in the presence of oxidases and acts as a binder in a mixture of wood particles and binder foam, and particularly preferred lignocellulosic fibers are wood fibers or annual or perennial plants.

10 Sellaisia kuituja voidaan saada puusta tai kasveista mekaanisessa massanvalmistuksessa, paineistetussa mekaanisessa massanvalmistuksessa, termomekaanisessa massanvalmistuksessa, hiokkeen tai paineistetun hiokkeen valmistuksessa tai kemitermomekaanisessa massanvalmistuksessa. Edelleen kuitulevyjen (esim. keskisuuren tiheyden tai korkean tiheyden kuitulevyjen) valmistukseen käytettäviä kuituja voidaan käyttää lastulevyjen 15 valmistuksessa.Such fibers can be obtained from wood or plants by mechanical pulping, pressurized mechanical pulping, thermomechanical pulping, pulping or pressurized pulping, or chemothermomechanical pulping. Further, the fibers used to make fiber boards (e.g., medium density or high density fiber boards) may be used in the manufacture of chipboard 15.

Yllä mainittujen selluloosapitoisten kuitujen lisäksi muita luonnonkuitja, kuten puuvilla-kuituja, abaca-hamppukuituja, sisal-kuituja, ramie-kuituja, pellavakuituja tai juuttikuituja voidaan käyttää. Epäorgaanisia kuituja kuten lasikuituja, hiilikuituja, kipsikuituja jne.In addition to the cellulosic fibers mentioned above, other natural fibers, such as cotton fibers, abaca hemp fibers, sisal fibers, ramie fibers, flax fibers or jute fibers may be used. Inorganic fibers such as glass fibers, carbon fibers, gypsum fibers, etc.

‘, 20 voidaan myös hyödyntää.', 20 can also be utilized.

:·[* Ligniinin ja puun liukoisten fraktioiden sisältämien hiilihydraattien polymeroimiseksi • · · voidaan käyttää fenolisten ryhmien hapettumista katalysoivia hapettavia entsyymejä. Nämä entsyymit ovat oksidoreduktaaseja, kuten peroksidaasit ja oksidaasit. “Peroksidaasit” ovat 25 entsyymejä, jotka katalysoivat hapetusreaktiota käyttäen vetyperoksidia substraattina, kun :>: : taas “oksidaasit” ovat entsyymejä, jotka katalysoivat hapetusreaktioita käyttäen moleku- laarista happea substraattina. Fenoloksidaasit (EC 1.10.3.2 bentseenidioli:happi oksido- t « •: < · · reduktaasi) katalysoivat o- ja p-substituoitujen fenolisten hydroksyyliryhmien ja . · · ·. amino/amiiniryhmien hapettumista monomeensissa ja polymeerisissä aromaattisissa t I « | 30 yhdisteissä. Hapetusreaktio johtaa fenoksiradikaalien muodostumiseen ja lopulta ligniinin ja mahdollisesti hiilihydraattien polymeroitumiseen. Tässä keksinnössä esitetyssä menetelmässä käytettävä entsyymi voi olla mikä tahansa biologista radikaalien muodostumista ja 104835 6 pienimolekulaarisen ligniinin sekundaarista kemiallista polymeroitumista katalysoiva entsyymi, kuten lakkaasi, tyrosinaasi, peroksidaasi tai oksidaasi.: · [* Oxidizing enzymes catalyzing the oxidation of phenolic groups can be used to polymerize the carbohydrates in the soluble fractions of lignin and wood. These enzymes are oxidoreductases such as peroxidases and oxidases. "Peroxidases" are enzymes that catalyze an oxidation reaction using hydrogen peroxide as a substrate, while:>: "oxidases" are enzymes that catalyze an oxidation reaction using molecular oxygen as a substrate. Phenoloxidases (EC 1.10.3.2 benzene diol: oxygen oxides «:: <· · reductase) catalyze o- and p-substituted phenolic hydroxyl groups and. · · ·. oxidation of amino / amine groups in monomeric and polymeric aromatic t I «| 30 compounds. The oxidation reaction leads to the formation of phenoxy radicals and eventually to the polymerization of lignin and possibly carbohydrates. The enzyme used in the process of the present invention can be any enzyme that catalyses biological radical formation and secondary chemical polymerization of small molecule lignin, such as laccase, tyrosinase, peroxidase or oxidase.

Spesifisinä esimerkkeinä oksidaaseista voidaan mainita lakkaasit (EC 1.10.3.2), kateko-5 lioksidaasit (EC 1.10.3.1), tyrosinaasit (EC 1.14.18.1) ja bilirubiinioksidaasit (EC 1.3.3.5). Lakkaasit ovat erityisen edullisia oksidaaseja. Niitä voidaan saada esim. seuraaviin kantoihin kuuluvista bakteereista ja sienistä: Aspergillus, Neurospora, Podospora, Botrytis, Lentinus, Polyporus, Rhizoctonia, Coprinus, Coriolus, Phlebia, Pleurotus, Fusarium ja Trametes.Specific examples of oxidases include laccases (EC 1.10.3.2), catechol-5 oxidases (EC 1.10.3.1), tyrosinases (EC 1.14.18.1) and bilirubin oxidases (EC 1.3.3.5). Laccases are particularly preferred oxidases. They can be obtained, for example, from bacteria and fungi of the following strains: Aspergillus, Neurospora, Podospora, Botrytis, Lentinus, Polyporus, Rhizoctonia, Coprinus, Coriolus, Phlebia, Pleurotus, Fusarium and Trametes.

1010

Sopivia peroksidaaseja voidaan saada kasveista tai sienistä tai bakteereista. Edullisia peroksidaaseja ovat kasveista peräisin olevat peroksidaasit, erityisesti piparjuuriperoksi-daasi ja soijapapuperoksidaasi.Suitable peroxidases can be obtained from plants or fungi or bacteria. Preferred peroxidases are plant peroxidases, particularly horseradish peroxidase and soybean peroxidase.

15 Termejä "surfaktantti” tai “pinta-aktiivinen aine” käytetään synonyymeinä tarkoittamaan aineita, joilla on affiniteettia vettä ja hydrofobisia aineita kohtaan ja jotka siten auttavat hydrofobisia aineita suspendoitumaan veteen.The terms "surfactant" or "surfactant" are used interchangeably to refer to substances that have affinity for water and hydrophobic substances and thus help to suspend hydrophobic substances in water.

, .·, 20 Sideainekomponentti,. ·, 20 Binder component

Kuten yllä on mainittu, erilaista alkuperää olevia ligniinejä voidaan käyttää tämän vaah-.T* dotetun liimaineen sideainekomponenttina. Erityisesti eristettyä ligniiniä, esim. sulfaatti-, • tl sulfiitti-, ORGANOSOLV- tai MILOX-prosesseista voidaan käyttää.As mentioned above, lignins of various origins can be used as the binder component of this foam-coated adhesive. In particular, isolated lignin, e.g. from sulfate, • teaspoon sulfite, ORGANOSOLV or MILOX processes may be used.

• · · 25 f j*. Kuitenkin ligniinin lisäksi tai sen sijasta voidaan käyttää erilaisia liukoisia puun fraktioita.• · · 25 f j *. However, various soluble wood fractions can be used in addition to or instead of lignin.

:*·*: Alalla on tunnettua, että lastujen mekaanisen jauhamisen aikana osa kuitumaisen raaka- : aineen yhdisteistä liukenee (noin 1% kuidun painosta). Tämä fraktio sisältää ensisijaisesti • · · samoja kemiallisia komponentteja kuin kuidut (hiilihydraatteja, uuteaineita ja ligniiniä).: * · *: It is known in the art that during mechanical milling of chips, some of the fibrous raw material compounds are soluble (about 1% by weight of the fiber). This fraction primarily contains the same chemical components as the fibers (carbohydrates, extractives and lignin).

( ·. t 30 Esimerkkinä voidaan mainita, että havupuun liukoinen fraktio sisältää noin 40 - 70 % hiilihydraatteja, 10 - 25 % ligniiniä ja 1 - 10 % uuteaineita, kun taas lehtipuun massanval-mistusprosessin vesi sisältää noin 20 - 60 % hiilihydraatteja, 10-25 % ligniiniä ja 10-40 % uuteaineita.(·. T 30 By way of example, the soluble fraction of conifers contains about 40-70% carbohydrates, 10-25% lignin and 1-10% extractives, while the hardwood pulping process water contains about 20-60% carbohydrates, 10- 25% lignin and 10-40% extractives.

104835 7104835 7

On havaittu, että tämä liukoinen ligniini/hiilihydraattifraktio, joka on saatavissa mekaanisesta tai kemimekaanisesta massanvalmistuksesta, on erityisen käyttökelpoinen lastulevyjen, kuitulevyjen ja muiden vastaavanlaisten puupohjaisten komposiittituotteiden liimauksen side- tai apuaineena. Erityisen hyvä liimaustulos on saatu, jos tämä fraktio (kuten 5 ligniininkin ollessa kyseessä) on polymeroitu lakkaasilla (tai vastaavilla) oksidaasient- syymeillä. Tulokset ovat samalla tasolla kuin konventionaalisella fenoli- tai ureaformalde-hydihartsilla saavutettavat.It has been found that this soluble lignin / carbohydrate fraction obtainable by mechanical or chemimechanical pulping is particularly useful as a bonding or adjuvant for bonding particle boards, fiber boards and other similar wood-based composite products. Particularly good bonding results are obtained if this fraction (as in the case of 5 lignin) is polymerized with laccase (or equivalent) oxidase enzymes. The results are at the same level as those obtained with conventional phenolic or urea-formaldehyde resin.

On otettava huomioon, että vastaavanlainen liukoinen fraktio voidaan saada käsittelemällä 10 lignoselluloosapitoista raaka-ainetta, kuten puukuituja tai sahajauhoja, hydrolaaseilla, esim. sellulaaseilla, hemisellulaaseilla ja pektinaaseilla.It will be appreciated that a similar soluble fraction can be obtained by treating 10 lignocellulosic raw materials, such as wood fibers or sawdust, with hydrolases, e.g., cellulases, hemicellulases, and pectinases.

Sideainevaahdon valmistus 15 Tämä keksintö liittyy vaahtopohjaiseen tekniikkaan, jolla saadaan aikaan hyvä dispersio erilaisille kiinteille aineille. Täten tehokas kontakti lastulevyjen taloudellisen tuottamisen aikana saadaan aikaan käyttämällä oksidaasilla aktivoituja ligniini-ja/tai hiilihydraatti-pohjaisia sideaineita yhdessä puukuitujen tai muiden lignoselluloosaptoisten kuitujen '"'' kanssa. 0,1 - 50 %, edullisesti 0,5 - 30 % ja erityisen edullisesti 1 - 10 % kraft-ligniinin tai ·'"[ 20 muun samanlaisen ligniinin painosta korvataan kuiduilla vaahtopohjaisessa, oksidaasillaThis invention relates to a foam-based technique for providing a good dispersion for various solids. Thus, effective contact during the economical production of particle board is achieved by the use of oxidase-activated lignin and / or carbohydrate-based binders in combination with wood fibers or other lignocellulosic fibers "" "0.1 to 50%, preferably 0.5 to 30%, and particularly preferably 1 to 10% by weight of kraft lignin or · '"[20 other similar lignin is replaced by fibers in foam-based oxidase

II

,,, aktivoidussa formulaatiossa.,,, in the activated formulation.

< i «1« • · • · • «· Tämän keksinnön edullisen sovellusmuodon mukaan Jossa käytetään puupohjaisia kuituja, • · · ligniini ja kuidut aktivoidaan oksidaaseilla ja sekoitetaan lastuihin vaahtona, joka antaa ·*·"· 25 hyvän viskoottisen suspensioväliaineen muodostaen tasaisen kiinoainedispersion ja siten : * · *: parantaa oleellisesti valmistettavan lastulevyn laatua. Tässä keksinnössä kuvattu vaahdo- .·. : tettujen sideaineiden käyttö johtaa myös parempaan applikaatiovalvontaan ja oleellisiin säästöihin sideaineen käytössä. Vaahto muodostetaan käyttämällä pinta-aktiivista ainetta.According to a preferred embodiment of the present invention Where wood-based fibers are used, the lignin and fibers are activated by oxidases and mixed with the chips as a foam to provide a good viscous suspension medium to form a uniform solid dispersion and thus: * · *: substantially improves the quality of the chipboard to be manufactured The use of foamed binders described in this invention also results in better application control and substantial savings in the use of the binder Foam is formed using a surfactant.

,,,.; 30 Vaahdotettu, aktivoitu kuitu- ja ligniini-/hiilihydraattidispersio voidaan tuottaa erillään lastuista, jotka sekoitetaan vaahtoon tunnetulla sekoitustekniikalla, esim. ektruusiolla tai sumuttamalla vaahto kuitujen tai lastujen päälle. Vaahto voidaan tuottaa myös yhtäaikai- 104835 8 sesti sekoittamalla kuidut ja lastut vaahtokemikaalien, ligniinin/hiilihydraattien ja lakkaa-sin kanssa.,,,.; The foamed, activated fiber and lignin / carbohydrate dispersion can be produced separately from the chips, which are blended into the foam by a known mixing technique, e.g., extrusion or spraying the foam onto the fibers or chips. Foam can also be produced by mixing fibers and chips with foam chemicals, lignin / carbohydrates, and lacquer.

Tämän keksinnön mukaan vaahto tuotetaan dispergoimalla ligniinin ja kuitujen seos veteen 5 suspensioksi ja kuplittamalla suspension läpi kaasua, jolloin muodostuu kuplia, joiden keskimääräinen halkaisija on 0,001 -1 mm, erityisesti noin 0,01 - 0,1 mm.According to the present invention, the foam is produced by dispersing a mixture of lignin and fibers in water 5 to form a suspension and bubbling gas through the suspension to form bubbles having an average diameter of 0.001 to 1 mm, in particular about 0.01 to 0.1 mm.

Vaahto tuotetaan käyttämällä pinta-aktiivista ainetta, joka voi olla anioninen, kationinen tai ei-ioninen. Täten pinta-aktiivinen aine voidaan valita ryhmästä, johon kuuluvat al-10 kyylisulfonaatit tai alkyylibentseenisulfonaatit, Tween® ja muut kaupalliset yhdisteet, rasvahapposaippuat, lignosulfonaatit, sarkosinaatit, rasvahappoamiinit tai amiinit tai poly-oksietyleenialkoholit ja puun ja kasvien uuteaineet. Vaahdonstabilointiaineitaja kiinteitä pinta-aktiivisia aineita, kuten CMC:tä, gelatiinia, pektiiniä, puun uuteaineita ja vastaavanlaisia yhdisteitä, voidaan käyttää vaahdon stabiilisuuden tuottaamiseen ja parantamiseen.The foam is produced using a surfactant which may be anionic, cationic or nonionic. Thus, the surfactant may be selected from the group consisting of al-10 alkyl sulfonates or alkylbenzenesulfonates, Tween® and other commercial compounds, fatty acid soaps, lignosulfonates, sarcosinates, fatty acid amines or amines, or polyoxyethylene alcohols and wood and plant extracts. Foam stabilizing agents and solid surfactants such as CMC, gelatin, pectin, wood extractors and the like can be used to produce and improve foam stability.

15 Pinta-aktiivista ainetta tarvitaan pieni määrä, eli noin 0,01 - 10 %, erityisesti noin 0,05 - 5 %.A small amount of surfactant is needed, i.e. about 0.01-10%, especially about 0.05-5%.

Vaahto voidaan tuottaa vaahdottamalla staattisessa vaahdottimessa tai turbulentissa vaah-"; tokennossa käyttäen tunnettua sekoitustekniikkaa. Vaikka vaahdottamisessa voidaan käyt- : : 20 tää mitä tahansa kaasua, on edullista käyttää happipitoisia kaasuja, kuten ilmaa, happiri- kastettua ilmaa, happea tai näiden paineistettuja järjestelmiä. Happipitoisten kaasujen •... · käytön tärkeydestä keskustel laan edelleen yksityiskohtaisemmin alla.While the foam may be produced by foaming in a static foam or turbulent foam cell using known mixing techniques. While any gas may be used in foaming, it is preferable to use oxygen containing gases such as air, oxygenated air, oxygen or pressurized systems thereof. The importance of the use of oxygen-containing gases is further discussed in more detail below.

• » • · • · · » · · • · · ’·' * Tuotettu vaahto on oleellisesti stabiilia käsittelyn, varastoinnin, kuljetuksen ja puupoh- 25 jäisten tuotteiden valmistuksen aikana ja sen tiheys on alueella 0,1 - 0,9 kg/1, erityisesti 0,2 • · · • · t "... - 0,7 kg/l ja keskimääräinen kuplakoko on alueella 0,005 - 0,1 mm, erityisesti 0,01 - 0,1 • · · * · · mm, edullisesti 0,02 mm.The foam produced is substantially stable during handling, storage, transport and manufacture of wood-based products and has a density in the range of 0.1 to 0.9 kg / l. , in particular 0.2 · · · · · · · · - 0.7 kg / l and an average bubble size in the range of 0.005 to 0.1 mm, particularly 0.01 to 0.1 · · · · · mm, preferably 0.02 mm.

• · Tämän keksinnön mukaista menetelmää voidaan käyttää kaikille oksidaasilla kata-‘ ' 30 lysoiduille, aikaisemmin ei-menestyksekkäästi esitetyille oksidaasia käyttäville, entsyy- 4 4 14 4 mikatalysoiduille liimausprosesseille. Käytetty entsyymi voi olla mikä tahansa aromaattisten yhdisteiden tai ligniinien hapetusta ja polymeroitumista katalysoiva entsyymi, kuten 104835 9 lakkaasi, tyrosinaasi tai muu oksidaasi, kuten yllä on mainittu. Käytetyn entsyymin määrä vaihtelee riippuen entsyymin aktiivisuudesta ja kuiva-aineen määrästä koostumuksessa. Yleisesti oksidaaseja käytetään 0,001 - 10 mg proteiinia/g kuiva-ainetta, edullisesti noin 0,1 - 5 mg proteiinia/g kuiva-ainetta. Oksidaasin aktiivisuus on noin 1 - 100000 nkat/g, 5 edullisesti yli 100 nkat/g.The process of the present invention can be used for all oxidase-catalyzed, previously unsuccessfully presented, oxidase-using enzyme-catalyzed gluing processes. The enzyme used may be any enzyme which catalyses the oxidation and polymerization of aromatic compounds or lignins, such as laccase, tyrosinase or other oxidase as mentioned above. The amount of enzyme used will vary depending on the activity of the enzyme and the amount of dry matter in the composition. Generally, 0.001 to 10 mg protein / g dry matter, preferably about 0.1 to 5 mg protein / g dry matter are used. The oxidase activity is from about 1 to about 100,000 nkat / g, preferably greater than 100 nkat / g.

Tämän keksinnön yhteydessä on havaittu, että happi näyttelee merkittävää roolia ligniinin entsymaattisessa polymeroinnissa riippumatta ligniinin alkuperästä. Tämä on erityisen tärkeää kuitulevyjen, lastulevyjen ja hakelevyjen sekä muiden vastaavien puupohjaisten 10 tuotteiden valmistuksessa käytettävien sideaineiden valmistuksessa. Täten siis aromaattisen reaktantin lisäksi tarvitaan myös happea. Hapetusreaktio johtaa fenoksiradikaalien muodostumiseen ja lopulta ligniinin polymeroitumiseen.In the context of the present invention, it has been found that oxygen plays a significant role in the enzymatic polymerization of lignin, regardless of the origin of the lignin. This is particularly important in the manufacture of binders for fiberboard, particle board and chipboard and other similar wood-based products. Thus, in addition to the aromatic reactant, oxygen is also required. The oxidation reaction leads to the formation of phenoxy radicals and eventually to polymerization of lignin.

Tunnetuissa menetelmissä, joita käsiteltiin yllä, ristisilloittuminen saavutettiin vain osaksi 15 ilmeisistä hapen saatavuutta koskevista rajoituksista johtuen. Hapen rajoittava vaikutus reaktioon ilmenee selvästi käytettyinä pitkinä reaktioaikoina ja saaduissa huonoissa lujuusominaisuuksissa, täten heikentäen entsyymi-avusteisella polymeroinnilla saatavaa tulosta.In the prior art processes discussed above, cross-linking was only partially achieved due to obvious restrictions on oxygen availability. The limiting effect of oxygen on the reaction is clearly evident in the long reaction times used and the poor strength properties obtained, thereby weakening the result obtained by enzyme-assisted polymerization.

20 Happea voidaan tuoda useilla eri tavoilla, kuten tehokkaalla sekoituksella, hapella rikas- ':" ' tetulla ilmalla tai tuomalla happea entsymaattisin tai kemiallisin keinoin seokseen. Kui- •... · tenkin tämän keksinnön mukaan vaahdottamalla suspensiota happipitoisella kaasulla on • · • · : ** mahdollista tuoda happea riittävästi ligniinin polymeroimiseksi täysin. Samanaikaisesti • · · ’·1 vaahdotettu rakenne antaa sideaineelle tarpeeksi lujuutta liukenemattoman ligniinin tai ... 25 polymeroituneen ligniinin sedimentaation estämiseksi sideaineestä, mikä aiheuttaisi • · « • · · ongelmia tuotannossa ja Ievytuotteessa.Oxygen can be introduced in a variety of ways, such as by efficient mixing, oxygen-enriched air, or introduction of oxygen by enzymatic or chemical means. However, according to the present invention, by foaming the suspension, the oxygen-containing gas has: : ** It is possible to provide enough oxygen to fully polymerize the lignin, while • · · '· 1 foamed structure gives the binder enough strength to prevent sedimentation of insoluble lignin or ... 25 polymerized lignin from the binder, causing problems in production and sheet product.

• · · · • · « « < ' ; Tässä keksinnössä on huomattavia etuja. Siten vaahdotettua rakennetta voidaan hyödyntää . ligniinillä ja/tai hiilihydraateilla tai polymeroidulla ligniinillä sidottujen lastulevyjen '" ' 30 valmistuksessa hyödyntämällä ligniinin tai polymeroidun ligniinin sitovia ominaisuuksia, kun taas kuidut toimivat partikkelien välisinä ristisitojina. Vaahto homogenisoi epähomogeenisen kiinteän faasin ja nestefaasin, lisää seoksen viskositeettia ja estää kiinteiden 104835 10 kuitujen ja aineiden sedimentaation. Happipitoinen vaahdotettu rakenne tuo lisää happea hapesta riippuvaiselle oksidaasin katalysoimalle ligniini-/hiilihydraattipolymeroinnille. Suuren tilavuutensa vuoksi vaahto peittää puukuidut ja puupartikkelit homogeenisemmin levyjä valmistettaessa. Tästä on seurauksena paremmat lujuusarvot ja parempi sideaineen 5 käytön valvonta tuotannossa.• · · · • · «« <'; This invention has considerable advantages. Thus, the foamed structure can be utilized. lignin and / or carbohydrates or polymerized lignin-bonded particle boards utilizing the binding properties of lignin or polymerized lignin, while the fibers act as interparticle crosslinkers. The oxygen-containing foamed structure adds more oxygen to the oxygen-dependent oxidase-catalyzed lignin / carbohydrate polymer due to its high volume and more homogeneous coating of wood fibers and wood particles in the manufacture of boards.

Seuraavat ei-rajoittavat esimerkit kuvaavat keksintöä.The following non-limiting examples illustrate the invention.

Esimerkki 1 10 MDF-kuitujen tuottaminen MDF-kuidut valmistettiin lehtipuusta (ruotsalainen koivu) jauhamalla koivulastuja perinteisessä TMP-prosessissa kuiduttimen paineessa 4 bar.Example 1 10 Production of MDF Fibers MDF fibers were made from hardwood (Swedish birch) by milling birch chips in a conventional TMP process at a defibrator pressure of 4 bar.

15 Kuitujen laatua arvoihin sekä Bauer McNett-analyysillä että Pulmac-tikkupi- toisuusanalyysillä. Tulokset on esitetty alla:15 Fiber quality to values by both Bauer McNett analysis and Pulmac stick analysis. The results are shown below:

Taulukko 1. Kuitujen ominaisuudet Bauer McNett 20 > 16 (>1,19 mm)__1^6_ 16 - 30 (1,19 -0,595 mm)__25Λ_ 30 - 50 (0,595 - 0,297)__\2A_ .;··' 50- 100 (0,149 mm)__29^0_ < 100 (<0,149 mm) 15,0 • · ’·' 1 25 Pulmac-tikkupitoisuusTable 1. Fiber Properties Bauer McNett 20> 16 (> 1.19 mm) __ 1 ^ 6_ 16 - 30 (1.19 -0.595 mm) __ 25Λ_ 30 - 50 (0.595 - 0.297) __ \ 2A_; ··· 50- 100 (0.149 mm) __ 29 ^ 0_ <100 (<0.149 mm) 15.0 • · '·' 1 25 Pulmac stick content

Seulalevy 0,15 mm 7,0 ‘s ' Seulalevy 0,25 mm 0,8_ • · · • · · 30 · 104835 11Screening Plate 0.15mm 7.0 's' Screening Plate 0.25mm 0.8_ 30 · 104835 11

Esimerkki 2Example 2

Lastulevyjen valmistaminen Tämä esimerkki kuvaa kraft-ligniinistä, lakkaasista ja puukuiduista koostuvan vaahdote-5 tun sideaineen valmistamista sekä lastulevyjen valmistamista sideaineella. Testi on suoritettu laboratoriomittakaavassa.Preparation of Particle Board This example illustrates the preparation of a foam-5 binder consisting of kraft lignin, laccase and wood fibers and the preparation of particle board with binder. The test has been performed on a laboratory scale.

Kraft-ligniiniä Indulin AT ja 1 - 10 % sen painosta korvattuna esimerkin 1 MDF-kui-duilla käytettiin liima-aineseoksena lastulevykoekappaleiden valmistamisessa.Kraft lignin Indulin AT and 1 to 10% by weight of it replaced by the MDF fibers of Example 1 were used as an adhesive blend in the manufacture of chipboard specimens.

10 3,6 - 3,96 g ligniiniä ja 0,04 - 0,4 g MDF-kuituja sekoitettiin kiivasti ja ilmastettiin 30 min ajan 4,0 g lakkaasin kasvuliuoskonsentraatin kanssa (aktiivisuus 4000 nkat/g) 2,0 g:ssa 2M natriumasetaattipuskuria (pH 4,5). 1,4 g seosta sekoitettiin mekaanisesti 4,4 g lastuja kanssa. Lastut oli käsitelty 1 %:lla vahaa (Mobilex 54, 60 % emulsio) kuitujen 15 kuiva-aineesta. Referenssitestit suoritettiin ilman lakkaasia (vettä lakkaasin sijasta) ja käyttäen kaupallisia UF-hartseja.3.6 - 3.96 g of lignin and 0.04 - 0.4 g of MDF fibers were vigorously mixed and aerated for 30 min with 4.0 g of laccase growth solution (activity 4000 nkat / g) in 2.0 g of 2M sodium acetate buffer (pH 4.5). 1.4 g of the mixture was mechanically mixed with 4.4 g of chips. The chips were treated with 1% wax (Mobilex 54, 60% emulsion) of the 15 dry solids of the fibers. Reference tests were performed without laccase (water instead of laccase) and using commercial UF resins.

Lujuustestejä varten valmistettiin kooltaan 50 mm x 50 mm x 2 mm (paino noin 5 g) ·...· olevia paneeleita puristamalla 30 kp/cm2 paineessa ja 190 °C lämpötilassa 2 min ajan.For strength tests, panels of 50 mm x 50 mm x 2 mm (weight about 5 g) · ... · were made by compressing at 30 kp / cm 2 at 190 ° C for 2 min.

20 Puristuksen jälkeen paneelit leikattiin neljään osaan (50 mm x 12 mm x 2 mm). Näistä paloista testattiin vetolujuus (pinnan suuntainen) Zwick-vetolujuuslaitteistolla.After compression, the panels were cut into four sections (50mm x 12mm x 2mm). These pieces were tested for tensile strength (parallel to the surface) on a Zwick tensile strength apparatus.

4 » ♦ · ♦ · · ·» * · • · · • ·♦ t : : • · • ♦ • »» * ♦ · f · ♦ • · ♦ ··· • ·« · Γ”: « · · •«« »·« 104835 124 »♦ · · * ·: t:: • • ♦» »* * f f f f« «« «« «« «« «« «« «« «« «« «« »·« 104835 12

Taulukko 2. Lastulevyjen liimauskokeiden tulokset Vaahdotettu sideaine Vetolujuus _MPa_Table 2. Results of chipboard bonding tests Foamed binder Tensile strength _MPa_

Vesi 3,0 ± 0,3 5 Indulin AT (10 %) + MDF-kuituja 8,5 ± 0,4 (90 %)Water 3.0 ± 0.3 Indulin AT (10%) + MDF Fibers 8.5 ± 0.4 (90%)

Indulin AT (10 %) + MDF-kuituja 11,9 ± 0,7 (90 %) + lakkaasiIndulin AT (10%) + MDF fibers 11.9 ± 0.7 (90%) + laccase

Indulin AT 7,2 ± 0,4 10 Indulin AT + lakkaasi 12,7 ± 0,6Indulin AT 7.2 ± 0.4 10 Indulin AT + Laccase 12.7 ± 0.6

Referenssi UF-hartsi 12,5 ± 0,7Reference UF resin 12.5 ± 0.7

Kuten taulukossa 2 esitetyistä tuloksi ilmenee, aina 10 % lakkaasilla aktivoidusta kraft-ligniinistä voidaan korvata sideaineena MDF-kuiduilla ilman merkittävää huononemista 15 lujuusominaisuuksissa.Tämän keksinnön mukaisella menetelmällä valmistettujen lastulevyjen lujuusominaisuudet ovat aivan verrannollisia konventionaalisella UF-hartsilla liimattujen levyjen arvoihin.As can be seen from the results shown in Table 2, up to 10% of the laccase-activated kraft lignin can be replaced as a binder with MDF fibers without significant degradation in strength properties. The particleboard produced by the process of this invention is quite comparable to conventional UF resin bonded sheet.

• · · • · • · • · · m • · » • · ·• • • • • • • • • • • • • • •

Claims (16)

104835 13104835 13 1. Ligniini- ja/tai hiilihydraattipohjainen sideainekoostumus lastulevyjen ja vastaavien puupohjaisten tuotteiden valmistamiseksi, tunnettu siitä, että 5 - koostumus käsittää ligniinipitoisten kuitujen ja ligniinin ja/tai lignoselluloosapitois- ten materiaalien massanvalmistusprosessista saatujen hiilihydraattien seoksen sekä fenolisten ryhmien hapettumista katalysoivia hapettavia entsyymejä, ja - koostumus on vaahdotettu l,l-...10-kertaiseksi nesteseoksen tilavuuteen nähden.Lignin and / or carbohydrate-based binder composition for the manufacture of particle board and the like wood-based products, characterized in that the composition comprises a mixture of lignin-containing fibers and carbohydrates from the pulping process of the lignin and / or lignocellulosic materials, has been foamed l, l to ... 10 times the volume of the liquid mixture. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että ligniini käsittää polymeroitua kraft-ligniiniä.Composition according to Claim 1, characterized in that the lignin comprises polymerized kraft lignin. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että vaahdon kiinto-ainepitoisuus on 1 - 90 %, edullisesti noin 5-70 paino-%. 15Composition according to claim 1, characterized in that the foam has a solids content of 1 to 90%, preferably about 5 to 70% by weight. 15 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että vaahdon tiheys on 0,1 - 0,9 kg/1, edullisesti 0,2 - 0,7 kg/1, ja keskimääräinen kuplien halkaisija on 0,0001 -0,1 mm, edullisesti 0,01 - 0,05 mm. ‘ ' 20Composition according to Claim 1, characterized in that the foam has a density of 0.1-0.9 kg / l, preferably 0.2-0.7 kg / l, and an average bubble diameter of 0.0001-0.1 mm , preferably 0.01 to 0.05 mm. '' 20 5. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 4 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että kuidut *···" ovat lignoselluloosapitoisia kuituja puusta tai yksi- tai monivuotisista kasveista.Composition according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the fibers are lignocellulosic fibers from wood or from annual or perennial plants. ♦ ♦ ♦ · · « *«« • · · « · · * 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että kuidut on saatu . puun tai kasvien mekaanisesta käsittelystä jauhimessa mekaanisen massanvalmistuksen, • · · . ·: ·. 25 paineistetun mekaanisen massanvalmistuksen, termomekaanisen massanvalmistuksen, • · · ' . hiokkeen tai paineistetun hiokkeen massanvalmistuksen tai kemitermomekaanisen • · ... ^ massanvalmistuksen aikana.The composition according to claim 5, characterized in that the fibers are obtained. mechanical treatment of wood or plants in the refiner by mechanical pulping, • · ·. ·: ·. 25 pressurized mechanical pulping, thermomechanical pulping, • · · '. • during pulping of pulp or pressurized pulp, or during pulping • · ... .... ’;;. * 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että kuidut on saatu 30 kuituj en valmistuksesta kuitulevy) ä varten. 104835 14';;. Composition according to Claim 6, characterized in that the fibers are obtained from the manufacture of fibers for the fiberboard. 104835 14 8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että kuitupitoisuus on 0,1 - 50, edullisesti 0,5 - 30 ja erityisesti 1 -10 % ligniinin painosta.Composition according to Claim 1, characterized in that the fiber content is between 0.1 and 50%, preferably between 0.5 and 30% and in particular between 1 and 10% by weight of lignin. 9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että vaahto sisältää 5 pinta-aktiivisia aineita 0,1 - 10 %, edullisesti 0,2 - 5 % vesisuspension painosta.Composition according to Claim 1, characterized in that the foam contains from 0.1 to 10%, preferably from 0.2 to 5% by weight of the aqueous suspension. 10. Jonkin edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen koostumus, tunnettu siitä, että koostumus sisältää oksidaasia tai peroksidaasia, jolloin oksidaasin määrä on 0,1 - 5 mg proteiinia/g kuiva-ainetta. 10Composition according to any one of the preceding claims, characterized in that the composition contains oxidase or peroxidase, wherein the amount of oxidase is from 0.1 to 5 mg of protein / g of dry matter. 10 11. Menetelmä ligniini- ja/tai hiilihydraattipohjaisen sideaineen valmistamiseksi lastu levyjä tai vastaavia puupohjaisia tuotteita varten, tunnettu siitä, että - käytetään raaka-aineena ligniiniä ja/tai lignoselluloosapitoisten raaka-aineiden massanvalmistusprosessista saatuja hiilihydraatteja, 15. käytetään raaka-aineena puupohjaisia kuituja tai yksi- tai monivuotisiin kasveihin pohjautuvia kuituja, - muodostetaan vesisuspensio ligniinistä ja/tai hiilihydraateista ja kuiduista, - ligniini ja/tai hiilihydraatit ja kuidut aktivoidaan fenolisten ryhmien hapettumista katalysoivien, hapettavien entsyymien avulla, ja 20. vaahdotetaan vesisuspensio vaahdotetun sideainekoostumuksen tuottamiseksi.11. A process for the preparation of a lignin and / or carbohydrate based binder for particle board or similar wood-based products, characterized in that: - lignin and / or carbohydrates obtained from the pulping process of lignocellulosic raw materials are used, - or perennial plant-based fibers, - forming an aqueous suspension of lignin and / or carbohydrates and fibers, - activating the lignin and / or carbohydrates and fibers by oxidizing enzymes which catalyze the oxidation of phenolic groups, and foaming the aqueous suspension. • · • · • · « ’’· 12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että - muodostetaan 1 - 90 paino-% kiintoainetta sisältävä vesisuspensio, joka käsittää ligniiniä, kuituja ja pinta-aktiivisia aineita, ja * · · V · 25 - vaahdotetaan vesisuspensio happipitoisella kaasulla 1,1-...10-kertaiseksi suspension • · « V · tilavuuteen verrattuna 5-70 paino-% kiintoainetta sisältävän vaahdon tuottamiseksi.A process according to claim 11, characterized in that - an aqueous suspension containing from 1 to 90% by weight of solids is formed comprising lignin, fibers and surfactants, and * · · V · 25 - foaming the aqueous suspension with oxygen containing gas 1.1 to 10 times the volume of the suspension by volume to give a foam containing 5 to 70% by weight of solids. 13. Patenttivaatimuksen 11 tai 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ligniini ·:··.· 30 käsittää polymeroitunutta krafl-ligniiniä. 104835 15The process according to claim 11 or 12, characterized in that the lignin ·: · · · · 30 comprises polymerized krafl lignin. 104835 15 14. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muodostetaan ligniiniä, kuituja, oksidaasia ja pinta-aktiivisia aineita sisältävä vesisuspensio.Process according to Claim 12, characterized in that an aqueous suspension is formed containing lignin, fibers, oxidase and surfactants. 15. Lastulevy tai muu puupohjainen tuote, tunnettu siitä, että se käsittää 5 puupartikkeleita, -kuituja tai -lastuja, jotka on sekoitettu jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukaisen sideaineen kanssa.15. A particle board or other wood-based product, characterized in that it comprises 5 particles, fibers or chips of wood mixed with a binder according to any one of claims 1 to 10. 16. Menetelmä lastulevyn tai vastaavan puupohjaisen tuotteen valmistamiseksi, tunnettu siitä, että puupartikkeleita, -kuituja tai -lastuja sekoitetaan jonkin patenttivaati- 10 muksen 1-10 mukaisen ligniini-ja/tai hiilihydraattipohjaisen sideaineen kanssa siten, että sideainekoostumuksen kiintoaineen osuudeksi puupohjaisesta tuotteesta tulee 2 - 20 %. • · • · « · · • · • * • · · * · · • · · • · · m • · · • · · • · · ··· • · · • · · • · * * ie 104835A process for making a particle board or a similar wood-based product, characterized in that the wood particles, fibers or chips are blended with a lignin and / or carbohydrate-based binder according to any one of claims 1-10 such that the binder composition 20%. • • • • • • •••••••••••••484835
FI970160A 1997-01-14 1997-01-14 Lignin-based binders for the production of particle board FI104835B (en)

Priority Applications (13)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI970160A FI104835B (en) 1997-01-14 1997-01-14 Lignin-based binders for the production of particle board
AU56645/98A AU5664598A (en) 1997-01-14 1998-01-14 Lignin-based adhesives for particle board manufacture
SK941-99A SK94199A3 (en) 1997-01-14 1998-01-14 Lignin-based adhesives for particle board manufacture
CA002277286A CA2277286A1 (en) 1997-01-14 1998-01-14 Lignin-based adhesives for particle board manufacture
HU0200620A HUP0200620A2 (en) 1997-01-14 1998-01-14 Lignin-based adhesives for particle board manufacture, particle boards and process for producing this adhesives and particle boards
KR1019997006390A KR20000070164A (en) 1997-01-14 1998-01-14 Lignin-based adhesives for particle board manufacture
NZ336668A NZ336668A (en) 1997-01-14 1998-01-14 Lignin and/or carbohydrate-based adhesives for particle board manufacture and method for preparation
BR9806909-8A BR9806909A (en) 1997-01-14 1998-01-14 Lignin-based adhesives for the manufacture of particleboard
PCT/FI1998/000026 WO1998031764A1 (en) 1997-01-14 1998-01-14 Lignin-based adhesives for particle board manufacture
PL98334548A PL334548A1 (en) 1997-01-14 1998-01-14 Lignin-based glues for use in manufacture of chipboards
CN98803315A CN1250463A (en) 1997-01-14 1998-01-14 Lignin-based adhesives for particles board manufacture
IDW990681A ID22657A (en) 1997-01-14 1998-01-14 MATERIALS ADHESIVE BASED ON LIGNIN FOR MAKING SEED BOARDS
EP98900858A EP0953030A1 (en) 1997-01-14 1998-01-14 Lignin-based adhesives for particle board manufacture

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI970160 1997-01-14
FI970160A FI104835B (en) 1997-01-14 1997-01-14 Lignin-based binders for the production of particle board

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI970160A0 FI970160A0 (en) 1997-01-14
FI970160A FI970160A (en) 1998-07-15
FI104835B true FI104835B (en) 2000-04-14

Family

ID=8547605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI970160A FI104835B (en) 1997-01-14 1997-01-14 Lignin-based binders for the production of particle board

Country Status (13)

Country Link
EP (1) EP0953030A1 (en)
KR (1) KR20000070164A (en)
CN (1) CN1250463A (en)
AU (1) AU5664598A (en)
BR (1) BR9806909A (en)
CA (1) CA2277286A1 (en)
FI (1) FI104835B (en)
HU (1) HUP0200620A2 (en)
ID (1) ID22657A (en)
NZ (1) NZ336668A (en)
PL (1) PL334548A1 (en)
SK (1) SK94199A3 (en)
WO (1) WO1998031764A1 (en)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6217942B1 (en) 1998-12-08 2001-04-17 Genencor International, Inc. Lignin based coating
FI20030466A (en) * 2003-03-28 2004-09-29 Bakelite Oy Composition for bonding agent
US8143335B2 (en) 2003-03-28 2012-03-27 Momentive Specialty Chemicals Inc. Adhesive composition
CA2595316A1 (en) * 2005-01-21 2006-07-27 9119-3656 Quebec Inc. Wood and non-wood plant fibers hybrid composition and uses thereof
EP2522690A1 (en) 2011-03-24 2012-11-14 Annikki GmbH Method for manufacturing lignin derivatives
FI126736B (en) 2013-11-26 2017-04-28 Upm Kymmene Corp Process for treating lignin and preparing a binder composition
CN104097247B (en) * 2014-07-23 2016-08-17 浙江农林大学 A kind of automatically cleaning Environmental-protection bamboo flakeboard and preparation method thereof
AU2015320328B2 (en) 2014-09-26 2020-03-05 Renmatix, Inc. Cellulose-containing compositions and methods of making same
WO2016057390A1 (en) * 2014-10-07 2016-04-14 Georgia-Pacific Chemicals Llc Adhesives containing a resin, a kraft lignin, and a surfactant and methods for making and using same
CN111100581B (en) * 2019-12-02 2020-11-06 福建农林大学 Full-bio-based adhesive and preparation method and application thereof
GB2608951A (en) * 2020-04-03 2023-01-18 Rockwool As Method of draining water
US11690332B2 (en) 2020-04-03 2023-07-04 Rockwool A/S Method of growing plants
CA3174401A1 (en) * 2020-04-03 2021-10-07 Daan De Kubber Method of draining water
FR3125822A1 (en) * 2021-07-27 2023-02-03 Rene Massard Aqueous foam
CN114368053A (en) * 2022-01-25 2022-04-19 浙江省林业科学研究院 High-viscosity flowing state fiber suspension and preparation method and application thereof
CN114410707B (en) * 2022-01-25 2023-08-15 齐鲁工业大学 Method for purifying sugar in broadleaf wood pulp prehydrolysis liquid

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD133301A1 (en) * 1977-11-10 1978-12-27 Lothar Buschbeck DEVICE FOR DISPENSING BINDER FOR PLATE MANUFACTURING
DE3644067C2 (en) * 1986-12-22 1995-04-20 Lignotock Gmbh Process for gluing fibers, filaments, chips or similar pourable raw materials and device for carrying out the process
DE69034003T2 (en) * 1990-12-28 2003-05-22 K C Shen Technology Internat L Thermosetting resin and composite made of lignocellulosic material
DE4137761A1 (en) * 1991-05-17 1992-11-19 Call Hans Peter METHOD FOR DELIGNIFYING LIGNOCELLULOSE-CONTAINING MATERIAL, BLEACHING AND TREATING WASTEWATER BY LACCASE WITH EXTENDED EFFECTIVENESS
DK77492D0 (en) * 1992-06-12 1992-06-12 Novo Nordisk As

Also Published As

Publication number Publication date
WO1998031764A1 (en) 1998-07-23
NZ336668A (en) 2000-02-28
FI970160A0 (en) 1997-01-14
EP0953030A1 (en) 1999-11-03
CN1250463A (en) 2000-04-12
KR20000070164A (en) 2000-11-25
PL334548A1 (en) 2000-03-13
ID22657A (en) 1999-12-02
FI970160A (en) 1998-07-15
SK94199A3 (en) 2000-05-16
CA2277286A1 (en) 1998-07-23
HUP0200620A2 (en) 2003-07-28
BR9806909A (en) 2000-05-16
AU5664598A (en) 1998-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI104834B (en) Lignin-based binders and their manufacturing process
FI104835B (en) Lignin-based binders for the production of particle board
US6287708B1 (en) Adhesive for fiber boards
AU723714B2 (en) Process for preparing fiber boards
WO2002002288A1 (en) Method of manufacturing fiberboards
CA2277281A1 (en) Adhesives for fiber boards and a process for the preparation thereof
WO2003047826A1 (en) Method of producing compressed layered structures
CZ251799A3 (en) Adhesive binding agent preparation based on lignin, process of its preparation, particle board and process for producing such particle board
CZ252099A3 (en) Sticky binding agent based on lignite and/or saccharides, process for preparing sticky binding agents and use of such binding agent
CZ251999A3 (en) Particle boards, fiberboards, boards of lamellar particles and the like products based on wood process for producing thereof
CZ246899A3 (en) Sticky binding agent, process for preparing such sticky binding agent, particle boards, fiberboards, boards of leafy chips and the like products based on wood and process for producing thereof