FI106300B - Menetelmä lignoselluloosapohjaisten komposiittituotteiden valmistamiseksi - Google Patents
Menetelmä lignoselluloosapohjaisten komposiittituotteiden valmistamiseksi Download PDFInfo
- Publication number
- FI106300B FI106300B FI964965A FI964965A FI106300B FI 106300 B FI106300 B FI 106300B FI 964965 A FI964965 A FI 964965A FI 964965 A FI964965 A FI 964965A FI 106300 B FI106300 B FI 106300B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- binder
- thermoplastic
- wood
- mixture
- process according
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 31
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 10
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 46
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 28
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 27
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 24
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 20
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims description 20
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 16
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 16
- 239000012978 lignocellulosic material Substances 0.000 claims description 14
- -1 pulp shavings Substances 0.000 claims description 14
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 14
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 13
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 12
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 12
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 12
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 8
- FALRKNHUBBKYCC-UHFFFAOYSA-N 2-(chloromethyl)pyridine-3-carbonitrile Chemical compound ClCC1=NC=CC=C1C#N FALRKNHUBBKYCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229940014800 succinic anhydride Drugs 0.000 claims description 7
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 claims description 6
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 6
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 4
- 150000008065 acid anhydrides Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 3
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 claims description 3
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 2
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 19
- WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N Acetic anhydride Chemical group CC(=O)OC(C)=O WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 11
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 6
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 6
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 6
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 5
- 229920002522 Wood fibre Polymers 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 4
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 4
- VIAMIUDTTIDZCA-ODZAUARKSA-N (z)-but-2-enedioic acid;propane-1,2,3-triol Chemical compound OCC(O)CO.OC(=O)\C=C/C(O)=O VIAMIUDTTIDZCA-ODZAUARKSA-N 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 239000002025 wood fiber Substances 0.000 description 3
- 241000609240 Ambelania acida Species 0.000 description 2
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 2
- 240000000491 Corchorus aestuans Species 0.000 description 2
- 235000011777 Corchorus aestuans Nutrition 0.000 description 2
- 235000010862 Corchorus capsularis Nutrition 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- 241000208202 Linaceae Species 0.000 description 2
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 description 2
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 2
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 2
- 239000010905 bagasse Substances 0.000 description 2
- 239000011093 chipboard Substances 0.000 description 2
- 239000011094 fiberboard Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 2
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 2
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 description 2
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JZLWSRCQCPAUDP-UHFFFAOYSA-N 1,3,5-triazine-2,4,6-triamine;urea Chemical compound NC(N)=O.NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JZLWSRCQCPAUDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BOGVTNYNTGOONP-UHFFFAOYSA-N 3,4-dihydroxyoxolane-2,5-dione Chemical compound OC1C(O)C(=O)OC1=O BOGVTNYNTGOONP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N Acrylic acid Chemical compound OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 235000018185 Betula X alpestris Nutrition 0.000 description 1
- 235000018212 Betula X uliginosa Nutrition 0.000 description 1
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- 235000012766 Cannabis sativa ssp. sativa var. sativa Nutrition 0.000 description 1
- 235000012765 Cannabis sativa ssp. sativa var. spontanea Nutrition 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 108010068370 Glutens Proteins 0.000 description 1
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 1
- LGRFSURHDFAFJT-UHFFFAOYSA-N Phthalic anhydride Natural products C1=CC=C2C(=O)OC(=O)C2=C1 LGRFSURHDFAFJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000218657 Picea Species 0.000 description 1
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 1
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 1
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 1
- 229920001283 Polyalkylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 1
- 235000017343 Quebracho blanco Nutrition 0.000 description 1
- 241000065615 Schinopsis balansae Species 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 1
- 241000282485 Vulpes vulpes Species 0.000 description 1
- 230000021736 acetylation Effects 0.000 description 1
- 238000006640 acetylation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002318 adhesion promoter Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N butadiene-styrene rubber Chemical compound C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1 MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JHIWVOJDXOSYLW-UHFFFAOYSA-N butyl 2,2-difluorocyclopropane-1-carboxylate Chemical compound CCCCOC(=O)C1CC1(F)F JHIWVOJDXOSYLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000009120 camo Nutrition 0.000 description 1
- 239000005018 casein Substances 0.000 description 1
- BECPQYXYKAMYBN-UHFFFAOYSA-N casein, tech. Chemical compound NCCCCC(C(O)=O)N=C(O)C(CC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CC(C)C)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(CC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(C(C)O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(COP(O)(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(N)CC1=CC=CC=C1 BECPQYXYKAMYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000021240 caseins Nutrition 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000005607 chanvre indien Nutrition 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- HANVTCGOAROXMV-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;1,3,5-triazine-2,4,6-triamine;urea Chemical compound O=C.NC(N)=O.NC1=NC(N)=NC(N)=N1 HANVTCGOAROXMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002238 fumaric acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000021312 gluten Nutrition 0.000 description 1
- 239000011487 hemp Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 1
- 238000009940 knitting Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 description 1
- 150000002689 maleic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000002715 modification method Methods 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- ODGAOXROABLFNM-UHFFFAOYSA-N polynoxylin Chemical compound O=C.NC(N)=O ODGAOXROABLFNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000011122 softwood Substances 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000011115 styrene butadiene Substances 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000002522 swelling effect Effects 0.000 description 1
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
Landscapes
- Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)
Description
106300
MENETELMÄ LIGNOSELLULOOSAPOHJAISTEN KOMPOSIITTITUOTTEI-DEN VALMISTAMISEKSI
5 Esillä oleva keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista menetelmää lignoselluloosapohjaisten komposiittituotteiden, kuten levyjen ja muotopuristeiden, valmistamiseksi ja näiden ominaisuuksien parantamiseksi, etenkin niiden mittapysyvyyden ja lujuusominaisuuksien parantamiseksi.
10 Tällaisen menetelmän mukaan hienojakoinen lignoselluloosapitoinen materiaali sekoitetaan modifiointikemikaalin ja sideaineen kanssa muotoiltavan seoksen tuottamiseksi, ja sitten sanottu seos saatetaan haluttuun muotoon.
Puu soveltuu keveytensä, kaunnin ulkonäkönsä, lämmöneristyskykynsä ynnä muiden 15 hyvien ominaisuuksien vuoksi hyvin rakennusmateriaaliksi. Puulla on kuitenkin ominaisuuksia, jotka rajoittavat sen käyttöä. Näitä ovat mm. herkkyys biologisille vaurioille ja kosteuselämiselle.
Tunnettua on, että puun pääkomponentteja, eli ligniiniä, selluloosaa ja hemiselluloosaa, 20 modifioimalla voidaan puun ja vastaavan koostumuksen omaavien materiaalien, kuten ^: oljen, pellavan, juutin ja bagassin, sekä näistä valmistettujen tuotteiden ominaisuuksia muuttaa edullisemmiksi. Orgaanisten happoanhydridien käyttöä lignoselluloosapohjaisten materiaalien modifioimiseen on tutkittu jo usean vuosikymmenen ajan. Yleisin tähän tarkoitetukseen käytetty anhydridi on etikkahappoanhydridi, jolla käsiteltiin saha-ja puu-25 jauhoa jo niinkin aikaisin kuin 1928 (Fuchs 1928). Myöhemmin kyseistä kemikaalia on 4käytetty myös massiivipuun modifioimiseen (Goldstein et ai. 1961). Yksinkertaistetussa asetylointimenetelmässä (Rowell et ai. 1986) lignoselluloosapohjainen materiaali käsitellään etikkahappoanhydridillä, minkä jälkeen materiaalia lämmitetään 120 °C:ssa materiaalin dimensioiden mukaan eripituisia aikoja.
Tunnetaan myös ratkaisuja, joissa puumateriaalia on käsitelty glyseroliin liuotetulla maleiinihappoanhydridillä (MAH).
30 2 106300
Tunnettuun tekniikkaa liittyy tiettyjä epäkohtia. Niinpä sekä etikkahappoanhydridi että glyseroliini liuotettu MAH ovat nestemäisiä tuotteita, joiden käyttö mm. hienojakoisen kuitu- tai jauhemateriaalin yhteydessä tuottaa vaikeuksia. Kuidut paakkuuntuvat, jolloin niiden erottamiseksi toisistaan käsittelyn jälkeen tarvitaan erillinen prosessi.
5
Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnettuun tekniikkaan liittyvät epäkohdat ja saada aikaan aivan uudenlainen ratkaisu lignoselluloosapohjaisten levyjen, muoto-puristeiden ja muiden vastaavien komposiittituotteiden ominaisuuksien parantamiseksi.
10 Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että lignoselluloosapohjainen materiaali modifioidaan kiinteässä faasissa. Tällöin kiinteässä olomuodossa oleva modifiointikemikaali sekoitetaan lignoselluloosapohjaisen materiaalin ja sideaineen kanssa homogeeniseksi seokseksi, joka voidaan muotoilla esim. levyksi tai sentapaiseksi kuitukomposiitiksi, joka kovetetaan lämmössä. Lämpökäsittelyn yhteydessä modifiointikemikaali reagoi lignoselluloosamate-15 riaalin kanssa muodostaen sidoksia siihen. Esillä olevassa keksinnössä kiinteässä olomuodossa olevana modifiointikemikaalina käytetään kuitu- tai lastumaisen lignoselluloosapohjaisen materiaalin modifioimiseen etenkin jauhemaisia anhydridejä (esim. maleiinihappo-tai meripihkahappoanhydriidiä) tai näiden kiinteitä lähtöaineita.
20 Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti tun-:· j nusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.
Keksinnön avulla saadaan aikaan huomattavia etuja. Niinpä esillä olevalla ratkaisulla voidaan merkittävästi pienentää lignoselluloosapitoisia kuituja sisältävien levyjen pak- 25 suusturpoamaa ja kasvattaa niiden poikittaista vetolujuutta. Nämä asiat käyvät myös ilmi ’; seuraavasta sovellutusesimerkistä. Huomautettakoon vielä, että modifiointi tehokkaasti » estää vesimolekyylien sitoutumisen puun soluseinämän komponenttien kanssa. Vaikka kuitujen huokoset voivat sisältää vettä, niin alentunut kosteuspitoisuus itse soluseinässä, samoin kuin modifioinnin seurauksena syntynyt “suljettu soluseinärakenne, estää osaltaan 30 lahottajasienten entsymaattisen toiminnan. Keksinnön avulla voidaan siten parantaa lig-noselluloosapitoisten tuotteiden lahonkestoa.
106300 Λ
J
Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan yksityiskohtaisen selityksen ja sovellutusesimerkin avulla.
Selityksessä ja esimerkissä viitataan oheisiin kuvioihin, joista 5 kuviossa 1 on esitetty lastulevyn valmistukseen soveltuvan prosessin kaavio, kuviossa 2 on esitetty hartsin ja modifiointiaineen vaikutus MDF-kuiduista valmistetun levyn taivutuslujuuteen, kuviossa 3 on esitetty hartsin ja modifiointiaineen vaikutus MDF-kuiduista valmistetun levyn kimmomoduuliin, 10 kuviossa 4 on esitetty hartsin ja modifiointiaineen vaikutus MDF-kuiduista valmistetun levyn poikittaiseen vetolujuuteen ja kuviossa 5 on esitetty hartsin ja modifiointiaineen vaikutus MDF-kuiduista valmistetun levyn paksuusturpoamaan.
15 Määritelmät ja koostumusten komponentit:
Keksinnön mukaisessa menetelmässä lignoselluloosapohjaisena aineksena käytetään esim. puukuitua, selluloosakuitua, puujauhoa, puulastuja ja/tai yksi- tai monivuotisten kasvien kuituja. Puuraaka-aine on sopivimmin ’’hienojakoista”, millä tarkoitetaan sitä, 20 että puujauhon hiukkaskoot ovat noin 0,01 - 10 mm, sopivimmin noin 0,05 - 5 mm.
\ Puukuidut ja puulastut ovat poikkileikkaukseltaan tai vastaaasti paksuudeltaan samoin noin 0,01 - 10 mm, edullisesti noin 0,05 - 5 mm, ja pituudeltaan noin 1 - 200 mm, sopivimmin noin 5 - 100 mm.
25 Erään edullisen sovellutusmuodon mukaan sopivat puu- tai selluloosakuidut valmistetaan ' hiertämällä lignoselluloosapitoista lähtöainetta. Hiertävä jauhatusvaikutus saadaan aikaan esim. uritetuilla terillä varustetuilla jauhimilla, kuten levy- tai kartiojauhimilla.
Esimerkkinä sopivista materiaaleista mainittakoon kuitutuotteiden valmistukseen käytet-30 tävä puuaines, kuten MDF-levyihin käytettävät puukuidut, mekaanisen selluloosamassan valmistuksesta saatavat selluloosakuidut, kierrätysmassojen kuidut sekä sahapuru. Puu-ja selluloosakuidut ovat erityisen edullisia.
4 106300 “Lignoselluloosapitoinen” aines voi olla peräisin puusta, esim. kuusesta, männystä koivusta tai haavasta, tai yksi- tai monivuotisista kasveista. Lähtöaineeksi sopii siten myös olki, pellava, hamppu, juutti, ruokohelpi, kaisla ja bagassi yms.
5 Tämän keksinnön puitteissa "puukomposiittituotteet" käsittävät lastu- ja kuitulevyt sekä myös muotopuristeet ja nk. non-woven-tuotteet.
Lignoselluloosamateriaalin modifioimiseen käytetään keksinnön mukaan orgaanista “happoanhydridiä, joka on kiinteä ainakin huoneenlämpötilassa”. Tällaisia sopiva hap-10 poanhydridejä ovat esim. maleiinihappo- ja meripihkahappoanhydridi sekä ftaalihappo-anhydridi. Myös yhdisteiden kiinteät lähtöaineet, kuten omena-, fumaari- ja maleiinihappo soveltuvat käsittelyyn, koska niistä muodostuu tuotteen käsittelyn aikana yleensä lämmön vaikutuksesta halutut anhydridit.
15 Komposiitin “sideaine” on nestemäinen tai kiinteä aine, joka sitoo yhteen komposiitin muut komponentit. Sopivimmin käytetään sideainetta, joka happoanhydridin lailla on kiinteässä olomuodossa huoneen lämpötilassa, jolloin saadaan aikaan kiinteäfaasimene-telmä. Tunnetusti monet sideaineet/Iiimat, jotka on tarkoitettu käytettäviksi vesiliuosten muodossa, on saatettu kiinteään olomuotoon niiden säilyvyyden ja kuljetuksen helpotta-20 miseksi. Esillä olevan keksinnön yhteydessä tämänkinkaltaisia sideaineita voidaan useimmiten sekoittaa kuivana kuitujen joukkoon. Kiinteä sideaine voi olla jauheen tai kuitujen muodossa. Tyypillisesti sideaineena käytetään fenoli-, urea- tai melamiinipohjaista hartsia tai ligniini- tai mineraalipohjaista sideainetta, isosyanaatti-, tärkkelys-, kaseiini- tai gluteiiniliimaa. Erityisen sopivia hartseja ovat esim. fenoliformaldehydihartsi, ureafor-25 maldehydihartsi, melamiiniformaldehydihartsi, vinyylihartsit, kuten polyvinyylikloridi ja ABS-kopolymeerit, styreenibutadieenihartsi, poly styreeni, akryylihappohartsi, polyesterit, kuten tereftaalihapon, polyamidin ja polyasetaalin glykoliesteri. Tavallisten lastulevyjen ja sentapaisten sideaineina käytetään ureaformaldehydiä, kun taas kosteisiin olosuhteisiin tarkoitettujen lastulevyjen liimauksessa käytetään tyypillisesti fenoli- tai 30 ureamelamiinihartsia.
Mainitun sideaineen lisäksi tai sen sijasta voidaan myös käyttää sopivaa kestomuovia, 5 106300 kertamuovia tai näiden seosta. Niinpä jälkimmäisestä vaihtoehdosta voidaan esimerkkinä mainita kestomuovin ja fenoli-, urea- tai melamiinipohjaisen hartsin seos. jossa kesto-muovin osuus seoksesta on 1 - 99 paino% ja hartsin osuus 99-1 paino-%. Edullisia . ovat esim. fenolihartsin ja polypropeenin seokset, joissa näiden suhteet ovat 1:10- 10:1.
5
Erityisen edullisesti muovisideaineena käytetään polyolefiinia, kuten polyeteeniä tai polypropeeniä, mutta voidaan myös käyttää muita muovisideainetyyppejä, kuten polyes-tereitä (esim. polyalkyleenitereftalaatteja, PET, PBT), polylaktidia ja ns. bikomponentti-kuituja, joissa ulko-osa on alhaisemmassa lämpötilassa sulavaa muovimateriaalia kuin 10 ydinosa. Myös kierrätettyjä muovilaatuja voidaan käyttää. Muovit käytetään sopivimmin kuituina tai lastuina, jotta ne olisi helppo sekoittaa lignoselluloosakomponentin kanssa. Kierrätetty kestomuovi revitään siksi ennen sekoittamista lignoselluloosapitoiseen aineeseen.
15 Erään edullisen sovellutusmuodon mukaan käytetään kuitumaisia lähtöaineita, eli lig-noselluloosapitoista raaka-ainetta ja sideainetta mukaan lukien muovit, joiden kuitujen kuitupituuden ovat keskenään samaa suuruusluokkaa. Kuitujen pituudet ovat tällöin sopivimmin noin 0,1 - 100 mm, tyypillisesti noin 0,5 - 50 mm. Tällöin voidaan välttää seoksen luokittuminen ja siten saada aikaan ainakin oleellisesti homogeenisen seoksen 20 tuottamiseksi. Tämä vaihtoehto soveltuu etenkin kuitumattojen valmistukseen. Käyttämällä sideaineena kuitumaista kestomuovia, joka kuidut ovat keskimäärin lignosellu-Ioosapitoisen aineen kuituja pitemmät, voidaan puolestaan valmistaa non-woven -tuotteita.
25 Tuotteiden valmistus: *
Muotoiltava seos puristetaan levyksi tai muotopuristeeksi tai siitä muodostetaan non- ψ woven-tuote. Keksinnöllä voidaan valmistaa valmiita tuotteita, jotka kovetetaan haluttuun muotoon, mutta sitä voidaan myös soveltaa välituotteiden, aihioiden jne. valmistuk-30 seen, jolloin aikaansaatavat tuotteet ovat kovettamattomassa muodossa.
Erään edullisen sovellutusmuodon mukaan levyä tai muotopuristetta jälkikäsitellään 106300
O
huoneen lämpötilaa korkeammassa lämpötilassa.
Yksi modifioinnin sovellutuskohde on kuitu-ja lastulevyjen ja flakeboardien valmistus. Levyistä mainittakoon HDF-ja MDF-levyt (High ja vastaavasti Medium Density Fiber 5 Board) ja OSB-levyt (Oriented Strand Board).
Eräs keksinnön mukaisen lastulevyn valmistusprosessin sovellutusmuoto on kuvattu tarkemmin kuviossa 1. Tällaisen prosessin mukaan sopiva puuhake (esim. havu-ja/tai lehti-puuhake) seulotaan ensin, jolloin raaka-aine jaetaan koon mukaan kolmeen osaan. Kar-10 keasta hakkeesta valmistetaan lastulevyn keskiosa, kun taas hienojakoisin osa käytetään pintakerroksen muodostamiseen. Seulonnan karkein osa, tikut, epäpuhtaudet ja sentapaiset poistetaan jätteenä. Seulottu hake ja vastaavasti puru käsitellään toisistaan erillään, kunnes niistä muodostetaan kuumapuristuksella haluttu lastulevy. Hake ja puru jauhetaan, kuivatetaan, seula-annostellaan ja varastoidaan, kuten kuvioista käy ilmi. Sitten hakkeen ja vas-15 taavasti purun joukkoon lisätään liima-aine (=sideaine) ja mahdolliset apuaineet kuten parafiinia (parafiinidispersiota), ammoniumkloridia, tetrametyleeniheksamiinia tai que-brachoa. Kolmea viimeksi mainittua ainetta voidaan käyttää lähinnä sideaineiden/liimojen ominaisuuksien säätelyyn.
20 Sideaineen jälkeen lisätään jauhemainen modifiointiaine, joka sekoitetaan tasaisesti kuitu- ainekseen. Sideaineen, apuaineiden ja modifiointiaineen lisäykseen voidaan käyttää liimoi- tusrumpua tai jotain vastaavaa laitetta, jossa on siivekkeillä varustettu sekoitin. Tyypillisesti hakkeen tai purun kosteuspitoisuus on pienempi kuin 10 % siinä vaiheessa, kun sen joukkoon sekoitetaan jauhemainen anhydridimodifiointikemikaali tai vastaava happo-25 lähtöaine. Anhydridin lisäyksen jälkeen fraktiot yhdistetään ja sirotellaan sopivalle alustalle, esim. nauhalle. Siroteltu massa eli kuitujen, hakkeen ja/tai purun, modifiointiaineen ja sidenaineen seos puristetaan levyksi käyttämällä levyn dimensioille ja materiaaleille soveltuvia parametreja (puristuslämpötila, puristuaika jne.). Levy muotoillaan esim. sahaamalla. Jätteet poistetaan ja halutunkokoiset levytuotteet otetaan talteen.
Anhydridin tai vastaavan modifiointiaineen vaikutus levyn ominaisuuksien parantajana tehostuu, kun levyä jälkikäsitellään huoneen lämpötilaa korkeammassa lämmössä (> 60 30 106300 7 °C, edullisesti n. 70 - 150 °C). Jälkikäsittelyn kesto vaihtelee lämpötilan mukaan ja se voidaan suorittaa kuumapuristuksen jälkeen ennen sahausta tai tämän jälkeen. Eräs vaihtoehto jälkikäsittelyn suorittamiseksi on kuumapuristuksen keston pidentäminen 1,1-...10-kertaiseksi.
5
Huomautettakoon, että yllä mainitussa prosessissa voidaan kiinteiden sideaineiden tilalla käyttää nestemäisiä. Tällöin puuaineksen tai kuitumaisten aineosien joukkoon lisätään nestemäinen sideaine, annetaan kuivua mikäli tarpeen ja lisätään kiinteä modifiointiaine. Mikäli puuaineksen tai kuitumaisten aineosien kosteuspitoisuus ei nouse liikaa,niitä ei 10 kuitenkaan tarvitse kuivata ennen jatkokäsittelyä; aivan absoluuttisen kuivan puun kanssa anhydridit saattavat näet reagoida huonommin kuin sellaisen kuidun kanssa, jossa on muutama prosentti (tyypillisesti 0,1-5 p-%) kosteutta.
Keksinnön mukaan käytetään levyjen valmistukseen sopivimmin 50 - 90 paino-% lig-15 noselluloosapitoista ainetta, 1-30 paino-% modifiointikemikaalia ja 5-40 % sideainetta.
Kuten edellä todettiin, modifiointimenetelmä soveltuu myös ns. muotopuristeiden valmistukseen. Tällöin muotopuristeiden esituotteiden, kuten kuitumattojen ja -aihioiden, valmis-20 tuksessa käytetään synteettisiä kuituja ja luonnonkuituja, joiden joukkoon on lisätty jauhemainen anhydridi ja joissakin tapauksissa myös liima. Muotopuristeet jälkikäsitellään lämmössä kuten levymäisetkin tuotteet. Muotopuristeiden koostumukset ovat tyypillisesti: 50 - 90 paino-% lignoselluloosapitoista ainetta, 1 - 30 paino-% modifiointikemikaalia ja 5 - 40 % sideainetta.
25
Keksintö saa myös aikaan menetelmän non-woven tuotteen valmistamiseksi, jolloin sideaineena käytetään kuitumaista kestomuovia. Kestomuovin funktio non-woven tuotteissa on sitoa non-woven-matto värisemättömäksi. Sitominen maton valmistusvaiheessa tapahtuu joko “neulonnan” avulla tai osittaisella kestomuovin sulattamisella.
Seuraava sovellutusesimerkki kuvaa keksintöä tarkemmin.
30 8 106300
Esimerkki
Valmistettiin komposiittilevyjä muodostamalla lignoselluloosapitoisesta aineesta, modifi-ointikemikaalista ja sideaineesta seoksia, jotka puristettiin levyiksi seuraavissa olosuhteis-5 sa: - levyn koko: 400 mm x 400 mm x 4 mm - tavoitetiheys: 750 kg/m3
- puristuslämpötila: 180 °C
- puristusaika: 60 s/mm 10
Puristuksen jälkeen levyjä käsiteltiin 2 tuntia 170 °C:ssa.
Sideaineina käytettiin jauhemaisia sideaineita: fenolihartsia (Peracit 888412) ja mela-miiniureaformaldehydihartsia (Dynomel) sekä polypropeeni-muovia, sekä kuitumaisina 15 sideaineina polypropeenia. Käytettiin sekä hartsia että polypropeenia sellaisenaan että niiden seoksia. Hartsisideaineen määrä oli 10 p-% ja polypropeenin 20 p-% lignosellu-loosapohjaisen materiaalin kuivapainosta. Hartsin ja polypropeenin seoksen seossuhde oli 1:1 ja sitä oli lisätty niin, että seoksen määrä oli 20 p-% lignoselluloosapohjaisen materiaalin kuivapainsosta.
20
Modifiointikemikaaleina käytettiin kiinteässä faasissa olevaa meripihkahappoanhydridiä ja maleiinihappoanhydridiä sekä nestefaasissa olevaa etikkahappoanhydridiä ja etanoliin liuotettua maleiinihappo-glyseroli-seosta (MG/etanoli). Maleiinihappo-glyseroli-seoksen konsentraatio etanoliliuoksessa oli 20 % ja kyseistä liuosta oli lisätty kuituihin niin, että 25 maleiinihappo-glyseroli-seoksen pitoisuus kuiduissa oli 15 % kuitujen kuivapainosta laskettuna.
Tehtiin myös vertailukokeet, joissa anhydridiä ei käytetty lainkaan.
30 Levyistä määritettiin tuotteiden taivutuslujuus, kimmomoduuli, poikittainen vetolujuus ja paksuusturpoamat. Tulokset on esitetty kuvioissa 1 - 4.
9 106300
Kuten kuvioista käy ilmi, lisättäessä kiinteässä faasissa meripihkahappoanhydridiä tai maleiioihappoanhydridiä levyjen paksuusturpoamat pienenivät yli 75 %:lla. Modifioitujen levyjen poikittainen vetolujuus kasvoi 45 - 130 %:lla verrattuna käsittelemättömiin levyihin.
5
Verrattuna etikkahappoanhydridillä modifioituihin levyihin keksinnön mukaisella ratkaisulla saatiin kaikki neljä mainittua parametriä paranemaan merkittävästi, kun sideaineena oli käytetty pelkästään polypropeenia.
10 Keksinnön mukainen modifiointi maleiinihappo- tai meripihkahappoanhydridillä paransi levyjen kimmomoduulia muutamasta prosentista noin 25 %:iin asti. Vertailulevyihin verrattuna modifioitujen levyjen lujuus- ja turpoamaominaisuudet paranivat merkittävästi, kun sideaineena oli käytetty pelkästään polypropeenia (PP). Anhydrideillä on tavallaan adhesion promoter-vaikutus luonnonkuitujen ja PP:n väliseen tartuntaan. Male-15 iinihappoanhydridimodiointi heikensi levyjen taivutuslujuutta jonkin verran, kun sideaineena oli käytetty fenoliformaldehydihartsia (PF) tai PF:n ja PP:n seosta, kun taas meri-pihkahappoanhydridimodifioinnilla oli positiivinen vaikutus taivutuslujuuteen.
Claims (20)
106300 l. Menetelmä lignoselluloosapohjaisten komposiittituotteiden valmistamiseksi, jonka menetelmän mukaan 5 hienojakoinen lignoselluloosapitoinen materiaali sekoitetaan modifiointikemikaalin ja sideaineen kanssa muotoiltavan seoksen tuottamiseksi, minkä jälkeen sanottu seos saatetaan haluttuun muotoon, tunnettu siitä yhdistelmästä, että modifiointikemikaalina käytetään kiinteää happoanhydridiä tai tämän kiinteää läh-10 töainetta, ja sideaineena käytetään kestomuovia tai kestomuovin ja kertamuovin seosta.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että modifiointikemikaalina käytetään happoanhydridiä tai vastaavaa happoa, joka on kiinteä ainakin huo- 15 neenlämpötilassa.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että modifiointikemikaalina käytetään maleiinihappo- tai meripihkahappoanhydridiä
20. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tuote kovetetaan modifiointikäsittelyn jälkeen. 9 · ·
5. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ligno-selluloosapitoisena materiaalina käytetään puupartikkeleja, kuten puukuiluja, puulastuja, 25 puujauhetta, sellukuiluja, lastuvillaa tai yksi- tai monivuotisten kasvien kuituja. • »1
6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kestomuovin lisäksi käytetään huoneen lämpötilassa kiinteässä olomuodossa olevaa sideainetta. 30
7. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kesto-muovin lisäksi käytetään huoneen lämpötilassa nestemäisessä olomuodossa olevaa sideainetta. " 106300
8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sideaineena käytetään fenoli-, urea-, melamiini- tai isosyanaattipohjaista hartsia.
9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kestomuoviside- aineena käytetään kierrätettyä kestomuovia.
10. Patenttivaatimuksen 1 tai 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kestomuoviside-aineena käytetään polyeteeniä, polypropeenia, polyesteriä tai polylaktidia. 10
11. Patenttivaatimuksen 1, 9 tai 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kesto-muovia käytetään kuituina, rouheena tai lastuina.
12. Patenttivaatimuksen 1,9, 10 tai 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kier-15 rätetty kestomuovi revitään ennen sekoittamista lignoselluloosapitoiseen aineeseen.
13. Jonkin patenttivaatimuksen 1 tai 7 - 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sideaineena käytetään kestomuovin ja fenoli-, urea-, isosyanaatti- tai melamiinipohjaisen hartsin seosta, jolloin kestomuovin osuus seoksesta on 1 - 99 paino% ja hartsin osuus 99 - 20. paino-%.
14. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että modifioimikemikaali lisätään lignoselluloosapitoiseen aineeseen samanaikaisesti sideaineen kanssa. 25
15. Jonkin patenttivaatimuksen 1-13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sideaine lisätään lignoselluloosapitoiseen aineeseen ennen modifiointikemikaalia.
16. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 30 sekoitetaan keskenään 50 - 90 paino-% lignoselluloosapitoista ainetta, 1 - 30 paino-% modifiointikemikaalia ja 5 - 40 % sideainetta.
7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, t u n n e t t u siitä, että muotoiltava seos puristetaan levyksi tai muotopuristeeksi. 12 106300
18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että levyä tai muoto-puristetta jälkikäsillään huoneen lämpötilaa korkeammassa lämpötilassa tai pidentämällä kuumapuristuksen kestoa. 5
19. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valmistetaan HDF-, MDF- tai OSB-levyjä.
20. Jonkin patenttivaatimuksen 1-17 mukainen menetelmä non-woven tuotteen valmistalo miseksi, tunnettu siitä, että sideaineena käytetään kuitumaista kestomuovia. * a 13 106300
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI964965A FI106300B (fi) | 1996-12-11 | 1996-12-11 | Menetelmä lignoselluloosapohjaisten komposiittituotteiden valmistamiseksi |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI964965 | 1996-12-11 | ||
| FI964965A FI106300B (fi) | 1996-12-11 | 1996-12-11 | Menetelmä lignoselluloosapohjaisten komposiittituotteiden valmistamiseksi |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI964965A0 FI964965A0 (fi) | 1996-12-11 |
| FI964965L FI964965L (fi) | 1998-06-12 |
| FI106300B true FI106300B (fi) | 2001-01-15 |
Family
ID=8547250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI964965A FI106300B (fi) | 1996-12-11 | 1996-12-11 | Menetelmä lignoselluloosapohjaisten komposiittituotteiden valmistamiseksi |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FI (1) | FI106300B (fi) |
-
1996
- 1996-12-11 FI FI964965A patent/FI106300B/fi not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI964965A0 (fi) | 1996-12-11 |
| FI964965L (fi) | 1998-06-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Grigoriou | Straw-wood composites bonded with various adhesive systems | |
| US6346165B1 (en) | Method for production of lignocellulosic composite materials | |
| US8377564B2 (en) | Cellulosic composite | |
| Akinyemi et al. | Durability and strength properties of particle boards from polystyrene–wood wastes | |
| US5520777A (en) | Method of manufacturing fiberboard and fiberboard produced thereby | |
| EP1858677A1 (de) | Herstellung von formkörpern aus feinteiligen materialien auf basis von lignocellulose | |
| WO2007073218A1 (en) | Method for producing wood fibre composite products | |
| WO2006001717A1 (en) | Method for producing wood fibre pellets | |
| AU638729B2 (en) | Improved sheeting material and method of manufacturing the same | |
| US2817617A (en) | Process of manufacturing board-like articles | |
| Nourbakhsh et al. | Particleboard made from waste paper treated with maleic anhydride | |
| US6368528B1 (en) | Method of making molded composite articles | |
| US4405542A (en) | Method for the production of a composite material | |
| English et al. | Processing into composites | |
| CN1329534A (zh) | 从处理过的木质纤维素颗粒和粘合剂制造制品的方法 | |
| Park et al. | Effect of wood-fiber characteristics on medium density fiberboard (MDF) performance | |
| Awang et al. | Medium density fibreboard (MDF) from oil palm fibre: a review | |
| AU661417B2 (en) | Resorcinol-glutaraldehyde resin as an accelerator for curing phenol-formaldehyde resins | |
| EP0873829B1 (en) | Process for preparing cellulosic composites | |
| FI106300B (fi) | Menetelmä lignoselluloosapohjaisten komposiittituotteiden valmistamiseksi | |
| DE102004024566B4 (de) | Holzwerkstoff und Verfahren zu dessen Herstellung | |
| US5677369A (en) | Composite article including modified wax, and method of making same | |
| English et al. | Lignocellulosic composites | |
| DE102005033687A1 (de) | Holzfaserplatte und Verfahren zur Herstellung einer Holzfaserplatte | |
| FI104569B (fi) | Menetelmä selluloosapohjaisia kuituja sisältävien koostumusten valmistamiseksi |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MA | Patent expired |