FI58788C - Bindemedel bestaoende av enligt molekylvikten fraktionerade ligninderivater och foerfarande foer framstaellning av detsamma - Google Patents

Description

E5F*1 rB] (11)KUULUTU$)ULKAISU

.(M A lJ ' ' UTLÄQGNI NGSSKKI FT 00/00 ^(45) Patentti myönnetty 10 04 1931 ' Patent neddelat ^ ^ (51) Kv.ik.3/int.a.3 0 09 J 3/28, 3/16 SUOMI —FINLAND (21) P*t«nuis*k.mu*-Pit»t«»eknln| 773091* (22) HakamlipltvtAiMttkninpdag 18.10.77 ^ ' (23) Alkupllvl—Glltl|h#ti4»g 18.10.77 (41) Tullut luikituksi — Bllvlt offuncllg 19. OU. 79

Patentti· je rekisterihallitus .... , , . .....

_ ,_ . , . _. , (44) NlhtJvikilpunon ft kuuL|ullaitun pvm. —

Patent· och reglsterityrelsen AnaSfcan uttegd odt uti.*krifun puMieurad 31.12.80 (32)(33)(31) Pyydetty «tuoikuus —Saglrd prlorlut (71) Metsäliiton Teollisuus Oy, Revontulentie 6, 02100 Espoo 10, Suomi-Finland(FI) (72) Kaj G. Forss, Helsinki, Agnete G.M. Fuhrmann, Helsinki,

Suomi-Fin1and(FI) (7*0 Berggren Oy Ab (5I+) Sideaine, joka koostuu molekyylipainon mukaan fraktioiduista ligniinijohdannaisista, ja menetelmä sen valmistamiseksi -Bindemedel bestäende av enligt molekylvikten fraktionerade ligninderivater och förfarande för framställning av detsamma

Keksinnön kohteena on sideaine vaneri-, lastu ja kuitulevyjen sekä vastaavien tuotteiden valmistamiseksi, joka sideaine koostuu fenoli-formaldehydihartsista ja molekyylipainon mukaan fraktioiduista ligniinijohdannaisista. Edelleen keksinnön kohteena on menetelmä keksinnön mukaisen sideaineen valmistamiseksi, jossa menetelmässä fenoli-formaldehydihartsi sekoitetaan molekyylipainon mukaan fraktioitujen ligniinijohdannaisten kanssa käytettäväksi sideaineena vaneri-, lastu- ja kuitulevyjen sekä vastaavien tuotteiden valmistuksessa mahdollisesti muiden aineiden, kuten täyteaineiden kanssa.

2 58788

Ligniinijohdannaisista ja fenoli-formaldehydihartsista valmistettavia, .aueri-, lastu- ja kuitulevyjen tuotantoon tarkoitettuja liima-aineita tunnetaan .mu. tanskalaisesta patenttijulkaisusta 10098U, suomalaisista patenttihakemuksista 965/69 ja 1965/72, kanadalaisesta patenttijulkaisusta 735389, amerikkalaisista patenttijulkaisuista 2786008 ja 318565k sekä artikkeleista Thermosetting adhesives from electrodialyzed lignosulfonates, Tappi 50 (1967), 92-9U A ja heactive Lignin-Derived Products in Phenolic High-Pressure Laminates, Tappi Μ» (1961), 823-830. Edelleen säänkestäviä, fraktioiduista ligniinijohdannaisista ja fenoli-formaldehydihartsista valmistettavia sideaineita tunnetaan hakijan aikaisemmista suomalaisista patenttijulkaisuista 51105 ja 519^6. Viimeksi mainituissa julkaisuissa esitettyjen keksintöjen mukaan sideaineen valmistukseen Käytetyistä ligniinijohdannaisista, lignosulfonaateista tai vastaavasti aika-11 ligniineistä, yli 50 % on molekyylipainoltaan yli 5 000. Tällaiset fraktioiduista ligniinijohdannaisista valmistetut sideaineet ovat osoittautunee! -ri-r,y\eesti säänkesto-orainaisuuksiltaan aiemmin ligniinijohdannaisista valmistettuja sideaineita merkittävästi paremmiksi niiden lujuusominaisuuksien vastatessa täysin kaupallisten, fenoli-formaldehydihartsiliimojen lujuusominaisuuksia.

/ilä esitettyjä sideaineita, joiden sisältämistä ligniini johdannaisista yli 5*'· t on molekyylipainoltaan yli 5 000, valmistetaan molekyylipainon perusteella fraktioiduista, selluloosan keitosta saatavista ligniinijohdannaisista. Fraktiointi suoritetaan tavallisesti ultrasuodattamalla keitosta saatavaa jätelientä puoliläpäisevän kalvon avulla. Muita fraktiointimenetelmiä on kuvattu mm. suomalaisessa patenttihakemuksessa 3626/72.

Pyrittäessä kehittämään yllä mainittuja, fraktioiduista ligniinijohdannaisista valmistettavia sideaineita teolliseen suurtuotantoon soveltuviksi, sideaineen valmistuksessa välttämätön, runsaasti suurimolekyylisiä ligniinijohdannaisia sisältävä fraktio muodostaa suhteellisen pienen osan selluloosan keitosta saatavan jäteliemen kuiva-aineesta, koska esim. sulfaattikeitosta saatavista alkalilignii-neistä tavallisesti vain noin 25 - 30 p-£ omaa molekyylipainon yli 5 000. Mikäli pyritään siihen, että sideaineen valmistukseen käytetyistä ligniinijohdannaisista 50 ρ-ϊ on molekyylipainoltaan yli 5 000, ainoastaan pieni osa jäteliemen alkuperäisestä kuiva-aineesta tulee käyttöön, mikä tietenkin vähentää keksinnön merkitystä jäteliemen ja puun kokonaiskäyttöä ajatellen.

osilla olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa yllä esitetyt epäkohdat. Keksinnöllä tunnusomaiset seikat on esitetty patenttivaatimuksissa.

3 58788

Keksintö perustuu siihen yllättävään, viimeisimmissä tutkimuksissa havaittuun tosiasiaan, että fraktioiduista alkaliligniineistä, joista jopa vain 35 p-%, edullisesti 1*0 p-Z omaa molekyylipainon yli 5 000, voidaan valmistaa erinomaisen lujuuden omaavaa, säänkestävää sideainetta käytettäväksi vaneri-, lastu- ja kuitulevyjen sekä vastaavien tuotteiden valmistuksessa. Sideaineessa käytetyn fenoli-formaldehydihartsin valmistuksessa käytetään fenolia ja formaldehydia edullisesti moolisuhteessa 1:1,8 - 1:3.

Keksinnön ansiosta ligniinijohdannaisia tarvitsee fraktioida ainoastaan niin pit-Källe, että vähintään 35 V~%> edullisesti 1*0 p-$ ligniinijohdannaisista omaa molekyylipainon yli 5 000. Keksinnön mukaisen sideaineen valmistus on tällöin huomattavasti edullisempaa ja halvempaa verrattuna esim. suomalaisissa patenttijulkaisuissa 51105 ja 519½ esitettyjen sideaineiden valmistukseen, joihin käytetyt ligniinijohdannaiset on jouduttu fraktioimaan huomattavasti pitemmälle niin, että yli 50 ·ρ-% mainituista ligniinijohdannaisista omaa molekyylipainon yli 5 000. Keksinnön mukaisen sideaineen valmistus on esitettyjen tosiasioiden perusteella huomattavasti yksinkertaisempaa ja halvempaa kuin tunnettujen, samantyyppisten sideaineiden valmistus.

Lignosulfonaattien ja alkaliligniinin molekyylipainojakaumat voidaan määrittää geelikromatografiamenetelmän avulla, kuten ovat esittäneet esim. Whitaker, J.R., Anal. Chem. 35. (1963):12, 1950-1953, Forss., K.G. ja Stenlund, B.C., Paperi ja Puu (1966):9, 565-57li ja 11, 673_676, sekä Forss, K.G., Stenlund, B.C. ja Sägfors, P-E., Applied Polymer Symposium No. 28 (1976), 1185-119^, John Wiley & Sons, Inc. Näissä menetelmissä näytteet eluoidaan geelikromatografiapylvään läpi. Molekyylipainojakaumat määritetään molekyylipainojen ja vastaavien reten-tiotilavuuksien korrelaation perusteella. Tämä korrelaatio voidaan asettaa määrittämällä eri fraktioiden molekyylipainoja valonsirontamenetelmän avulla tai Käyttämällä osmometriaa tai ultrasentrifugointitekniikkaa. Nämä menetelmät ovat kuitenkin hyvin työläitä ja käytännön kannalta on siitä syystä tarkoituksenmukaisempaa kalibroida geelikromatografiapylväs helposti saatavilla aineilla, joilla on tunnettuja molekyylipainoja. Tällainen aine on esim. glukagon, jonka molekyylipaino on 31*83· Siten keksinnön mukaisessa sideaineessa käytettyjen ligniinijoh-dannaisten molekyylipainoja voidaan verrata myös glukagoniin. Tämän mukaan yli 1*5 p-Z keksinnön mukaiseen liimaan käytetystä ligniinijohdannaisista omaa gluka-gonia korkeamman molekyylipainon.

k 58788

Keksinnön mukaiseen liiman valmistukseen käytettävät ligniinijohdannaiset voivat olla lignoselluloosaa sisältävän raaka-aineen alkalisesta keitosta, esim. sooda-prosessista (keittoliuos sisältää natriumhydroksidia), sulfaattiproseesista (keittoliuos sisältää natriumhydroksidia, natriumsulfidia ja -hydrosulfidia) tai happi-alkali prosessista (keitto suoritetaan natriumhydroksidilla hapen läsnäollessa) saatavia alkaliligniinejä.

Keksinnön mukaisen sideaineen vesiliuoksen pH on 8 - 1U. Valmistettaessa sideaine happamista ligniinijohdannaisista sideaineeseen voidaan edullisesti lisätä esim. alkali- tai maa-alkali hydroksidi a pH:n nostamiseksi 8 - lH:aan. Ligniinijohdannai-set käytetään sopivimmin alkali- tai maa-alkali suolojen muodossa mahdollisesti sisältäen ylimäärän vastaavaa alkalia. Sideaineen emäksisyys on edullista myös siksi, että emäksinen sideaine aiheuttaa korroosiota vähemmän kuin hapan sideaine. Lisäksi lisättäessä esim. natriumhydroksidia sideaineeseen, natriumhydroksidi alentaa sideaineen viskositeettia, mikä helpottaa sideaineen valmistusta ja edelleenkäsit-telyä.

Ligniinijohdannaisten fraktiointi voidaan suorittaa millä tahansa sinänsä tunnetulla fraktiointimenetelmällä, kuten seostamalla, uuttomenetelmällä tai ultrasuo-datuksella. Tällaisia fraktiointimenetelmiä on kuvattu mm. amerikkalaisessa patentti julkaisussa 3825526 sekä suomalaisessa patenttihakemuksessa 3626/72.

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisesti suoritusesimerkkien avulla ja viitaten oheisiin piirroksiin, joissa kuvat 1 ja 2 esittävät vertailuaineiden eluoitumista eräiden, molekyylipainojakautumien määrityksissä käytettyjen, puskuriliuosta sisältäneiden pylväiden lävitse, absorbanssi retentiotilavuuden funktiona, kuvat 3 ja U esittävät vertailuaineiden molekyylipainoja retentiotilavuuden funktiona määrättyinä eluoi nt imenet elmällä ja valonsirontamenetelmällä, kuvat 5a, 5b ja 6 esittävät eräiden ligniinijohdannaisten eluoitumista käytettyjen puskuriliuosta sisältäneiden pylväiden lävitse, ja kuva 7 esittää eräiden tutkittujen ligniinijohdannaisten kumulatiivista molekyyli-paino j akautumia.

5 58788

Alkaliligniinien ja eräiden lignosulfonaattien molekyylipainojakaumat määritettiin suoritusesimerkeissä seuraavan menetelmän mukaan:

Lignosulfonaatti ja alkaliligniininäytteet analysoitiin geelikromatografisesti "Sephadex"-pylväitä käyttäen (pituus 150 cm, halkaisija 1 cm). Lignosulfonaatit eluoitiin "Sephadex G-75".sisältävän pylvään läpi käyttäen eluenttina "Tris"/HCl-puskuriliuosta (pH 8,0, 0,1 M), joka sisälsi NaCl (0,5 M), kun taas alkalilignii-nit liuotettuna natriumhydroksidi-vesiliuokseen, eluoitiin "Sephadex G-50" pylvään läpi eluenttina NaOH (0,5 M). Eluointinopeus oli 20 ral/h.

Ligniinin väkevyys eluenttifraktioissa määritettiin absorhanssimittausten avulla (280 nm). Retentiotilavuus määritettiin punnitsemalla eluenttifraktiot.

Geelin täyttötiheydestä riippumattomien tulosten saamiseksi otettiin käyttöön suhteellinen retentiotilavuusskaala käyttämällä kahta kalibrointiainetta sisäisinä standardeina. Aineen "Blue Dextran" (M 2.10^) antama retentiotilavuuspiikki otettiin retentiotilavuusskaalan ensimmäiseksi vertailupisteeksi antaen arvon 0. Toinen vertailupiste antaen arvon 1, saatiin määrittämällä sulfosalisyylihapon (M « 218) antama retentiotilavuuspiikki (kuva 1 "Sephadex G-75" ja kuva 2 "Sephadex G-50").

Pylväiden kalibrointi suoritettiin samanaikaisesti määrittämällä molekyylipaino-logaritmin ja suhteellisen retentiotilavuuden suhde helposti saataville, tunnetun molekyylipainon omaaville aineille. "Sephadex G-75"-pylväs kalibroitiin käyttäen vertailuaineena muna-albumiinia (M = U5 000), "Chymotrypsinogenia A" (M = 25 000), "Cytochrom C":a.(M * 12 500) ja glukagonia (M « 3 U83) sekä eluenttina "Tris"/HCl -puskuriliuosta (pH 8,0, 0,1 M) sisältäen NaCl:a (0,5 M) (kuvat 1 ja 3). "Sephadex G-50" -pylväs kalibroitiin käyttäen vertailuaineina "Cytochrom C":a, glukagonia ja "Bacitracinia" (M 1 U23) sekä eluenttina NaOH:a (0,5 M) (kuvat 2 ja U). Tällöin glukagonia nopeammin geelikrcmatografiapylvään läpi eluoituvat ligniinijohdannaiset (alhaisempi suhteellinen retentiotilavuus) koostuvat molekyyleistä, joiden molekyylipaino on korkeampi kuin 3 U83 (glukagon).

Esimerkki 1.

Mäntysulfaattikeitosta (Pinus Silvestris) saatu sulfaattijäteliemi haihdutettiin kuiva-ainepitoisuuteen 33 %· Liuoksen pH oli 12,7. Molekyylipainojakauma määritettiin "Sephadex G-50" -pylvästä käyttäen yllä kuvatun menetelmän mukaisesti. Saatu 58788 έ kromatogrammi on esitetty kuvassa 6 (A). Molekyylipainojakauma, kuva 7 (A), laskettiin kuvassa k esitetyn kalibrointikäyrän avulla. Tämän mukaan 25,3 T?-% sulfaatti-jäteliemen alkaliligniineistä oli molekyylipainoltaan yli 5 000 ja 32,9 p-/S yli 3 *+83 (glukagon).

Fenoli-formaldehydihartsin valmistuksessa käytetiin fenolin ja formaldehydin mooli-suhdetta 1:2,5· Hartsin kuiva-ainepitoisuus oli k6 % ja pH 11,1. Sideaine valmistettiin sekoittamalla valmistettua fenolihartsia (1+50 g) haihdutettuun sulfaattijä-teliemeen (1»18 g). Seosta sekoitettiin 10 min ja tämän jälkeen siihen lisättiin 132 g täyteaineseosta joka koostui vehnäjauhosta (13 g), quebrachösta (32 g), liidusta (61 g) ja puujauhosta (26 g). Sideaineen viskositeetti oli 2k0 mPa.s ja pH 12,1.

Sideainetta käytettiin 3-ply koivuvanerilevyjen valmistukseen. Levitysmäärä oli 150 g/m , esipuristuspaine 0,7 MPa ja esipuristusaika 6 min. Levyt kuumapuristet-tiin lämpötilassa 135 °C, paineessa 1,7 MPa, käytetyt puristueajat olivat 2, 3 ja 1+ min. Levyjen ominaisuudet määritettiin kuivana sekä keiton jälkeen suomalaisen vaneristandardin SFS 2U16 mukaan. Levyjen ominaisuudet on esitetty taulukossa 1, jossa jokainen arvo on 5 koepalan keskiarvo.

Esimerkki 2.

Esimerkissä 1 käytetty sulfaattijäteliemi ultrasuodatettiin, jolloin saatiin alka-liligniinituote, jonka molekyylipainojakauma on esitetty kuvassa 7, käyrä B (geeli-kromatogrammi kuvassa 6, B). Tämän mukaan 30,9 p~£ ligniinijohdannaisista oli molekyylipainoltaan yli 5 000 sekä U0,0 p-Jf yli 3 UÖ3 (glukagon). Sideaine valmistettiin kuten esimerkissä 1, samaa fenolihartsia käyttäen. Viskositeetti oli täyteainelisäyk-sen jälkeen 320 mPa.s.

Sideainetta käyttäen valmistettiin 3-ply vanerilevyjä samoissa olosuhteissa kuin esimerkissä 1. Levyjen ominaisuudet on esitetty taulukossa 1.

Esimerkki 3·

Alkaliligniinituote eristettiin uitrasuodattemalia erästä sulfaattijätelientä. Sen molekyylipainojakauma määritettiin geelikromatografisesti, kromatogrammi on esitetty kuvassa 6, C ja molekyylipaino jakauma kuvassa 7, C. Tämän mukaan 36,0 % sulfaat-tiligniineistä omasi molekyylipainon yli 5 000, sekä 1+6,5 p-% molekyylipainon yli 3 1*83 (glukagon). Sideaine valmistettiin kuten esimerkissä 1. Sideaineen viskosi- 58788 τ teetti oli 1+20 mPa.s ja pH 12,0.

Sideainetta käyttäen valmistettiin 3“ply koivuvanerilevyjä kuten esimerkissä 1, levyjen ominaisuudet on esitetty taulukossa 1.

Esimerkki k, aUltrasuodattamalla valmistettiin alkaliligniinifraktio, jonka geelikromatogrammi on esitetty kuvassa 6, D ja molekyylipainojakauma kuvassa 7, D. Tämän mukaan U3»2 p-/5 alkaliligniineistä oli molekyylipainoltaan yli 5 000 ja 5^*1 P~f yli 3 1+83 (glukagon).

Sideaine valmistettiin kuten esimerkissä 1, sen viskositeetti oli 1+70 mPa.s ja pH 12,0.

Sideainetta käyttäen valmistettiin 3~ply koivuvanerilevyjä kuten esimerkissä 1. Levyjen ominaisuudet on esitetty taulukossa 1.

Esimerkki 5·

Esimerkissä 1 käytetty sulfaattijäteliemi ultrasuodatettiin, jolloin saatiin alkaliligniinifraktio, jonka geelikromatogrammi on esitetty kuvassa 6, E. Sen molekyyli paino jakauma on esitetty kuvassa 7, E. Tämän mukaan 1+6,9 p-/t ligniinijohdannaisis-ta oli molekyylipainoltaan yli 5 000 ja 57*7 P~% yli 3 1+83 glukagon).

♦ .... .... . .

Alkaliligniinifraktio käytettiin sideaineen valmistukseen esimerkin 1 mukaisesti.

Viskositeetti täyteainelisäyksen jälkeen oli 560 mPa.s ja pH 11,9·

Sideainetta käyttäen valmistettiin 3**ply vanerilevyjä kuten esimerkissä 1. Levyjen ominaisuudet on esitetty taulukossa 1.

Esimerkki 6.

Ultrasuodattamalla eristettiin esimerkissä 1 käytetystä sulfaattijäteliemestä suuri-molekyylinen alkaliligniinifraktio, jonka geelikromatogrammi on esitetty kuvassa 6, F ja molekyylipainojakauma kuvassa 7» F, jonka mukaan 53,1+ P~% alkaliligniineistä oli molekyylipaino yli 5 000 sekä 61+,7 p~% yli 3 1+83 (glukagon).

k

Sideaine valmistettiin kuten esimerkissä 1. Sen viskositeetti oli 680 mPa.s 25 °C:ssa ja pH 11,8.

8 58788

Sideainetta käytettiin 3-ply koivuvanerilevyjen valmistukseen samoja olosuhteita käyttäen kuten esimerkissä 1. Levyjen ominaisuudet on esitetty taulukossa 1.

Taulukko 1. Sulfaattijäteliemen ja erilaisten alkaliligniinifraktioiden liimausominaisuuksien vertailu

Esimerkki Puristusaika Kuivana Keiton jälkeen ___ _· leikk.luj. puustamurt. leikk.luj. puustamurt.

n:°_min R/mm2 %_N/mm2 % 1 2 1,80 57 0,55 8

3 1,81* 70 0,63 1U

1* 1,98 73 0,71 12 2 2 2,00 63 1,37 38 3 2,10 80 1,38 39 1» 2,08 90 1,50 82 3 2 2,20 88 1,1*3 71 3 2,1*2 93 1,55 89 1* 2,39 98 1,71 91* 1* 2 2,35 90 1,1*9 88 3 2,1*0 92 1,68 97 1* 2,1*2 92 1,65 98 5 2 2,1*6 98 1,58 90 3 2,55 96 1,63 93 1* 2,1*3 99 1,70 96 6 2 2,57 100 1,65 99 3 2,60 100 1,76 100 1* 2,58 98 1,72 92

Suomalaisen vaneristandardin SFS 2l*15 mukaan pitää leikkauslujuus kuivana olla o o vähintään 2,10 N/mm , keiton jälkeen vähintään 1,1*0 N/mm ja mikäli arvot jäävät tätä pienemmäksi, on puuetamurtuma oltava vähintään 50 %. Käytännössä vaaditaan kuitenkin huomattavasti korkeampia puustamurtumia, eli yli 80 % myös keiton jälkeen.

Taulukossa 1 esitettyjen levyjen ominaisuuksia tutkittaessa todetaan, että vaatimukset täyttyivät esimerkkien 3-6 kohdalla jo puristusajoilla 2 ja 3 min. Esimerkin 2 mukainen sideaine vaati pidemmän puristus ajan, jotta vaatimukset täyttyi- . J

S- 9 58788 sivät. Esimerkin 1 kohdalla ei puristusajan pidentäminen enää auta, liimasauma ei kovetu vedenkestäväksi.

Esimerkki 7.

Sideaineen raaka-aineena käytettiin sulfaattiligniiniä, jossa suurimolekyylisen osan paino-osuus (Mv > 5 000 ) oli 40 p-JJ kaikista ligniinijohdannaisista ja 50 p-J omasi glukagonia korkeamman molekyylipainon.

Fenoli-formaldehydihartsina käytettiin tuotetta, joka oli valmistettu fenolista ja formaldehydista mooli suhteessa 1:2,5 ja sisälsi 2,1 p—>C vapaata formaldehydi a. Liuokseen lisättiin 3 p—Jt ureaa/hartsin kuiva-ainetta. Seos lämmitettiin 30 °C:en ja sekoitettiin 3 tuntia. Formaldehydipitoisuus laski tämän jälkeen 0,4 %:in.

Käsitelty 46 % fenoli-formaldehydihartsi (520 g) sekoitettiin sulfaattiligniini-liuokseen (340 g), jonka kuiva-ainepitoisuus oli 30 %. Liiman pH oli 11,8 ja viskositeetti 160 mPa.s. Tämän jälkeen siihen lisättiin 140 g täyteaineseosta, joka sisälsi vehnäjauhoa 14 g, liitua 58 g quebrachoa 35 ja puujauhoa 35 g, viskositeetti oli 30 min sekoituksen jälkeen 640 mPa.s.

Liimaseos käytettiin 3-ply koivuvanerilevyjen valmistukseen. Levitysmäärä oli o 150 g/m , esipuristusaika 6 min ja -paine 0,8 MPa. Levyt kuumapuristettiin lämpötilassa 135 °C, paineessa 1,8 MPa. Puristusajat olivat 2, 2 1/2, 3 ja 4 min. Levyjen ominaisuudet määritettiin kuivana sekä keiton jälkeen. Alla olevassa taulukossa (taulukko 2) jokainen arvo on 5 levyn, eli 25 koepalan keskiarvo.

Taulukko 2. 3-ply koivuvanerilevyjen ominaisuudet

Puristusaika kuivana keiton jälkeen (min) N/mm2 % N/mm2 % 2 3,31 93 1,58 81 2 1/2 2,95 100 1,62 92 3 3,06 98 1,88 94 4 3,21 97 1,66 91

Myös normaalia lyhemmillä puristueajoi11a (2 ja 2 1/2 min) saatiin hyviä tuloksia 10 58788 tällä sideaineella.

Esimerkki 8.

Sideaineen valmistukseen käytettiin alkaliligniiniä, jossa suurimolekyylisen osan (Mw > 5 000) paino-osuus oli U8 % kaikista ligniinijohdannaisista ja 59 P“Ä emäsi glukagonia korkeamman molekyylipainbn.

Fenoli-formaldehydihartsi oli valmistettu moolisuhteessa 1:2,2 ja sisälsi vapaata formaldehydia 1,7 Hartsiin lisättiin 5 % ureaa/hartsin kuiva-ainetta. Seosta sekoitettiin huoneenlämmössä 5 tuntia. Tämän jälkeen oli vapaa formaldehydimäärä laskenut arvoon 0,08 %. Hartsi-ureaseos lisättiin alkaliligniiniliuokseen, jonka kuiva-ainepitoisuus oli k2 % (h32 g 51 % hartsia/52U g ligniiniliuosta). 50 % nat-riumhydroksidiliuosta lisättiin UU g. Seosta sekoitettiin 30 min, pH oli 11,8. Viskositeetti oli 25 °C:ssa 320 mPa.s.

Lastulevyjä valmistettiin käyttäen valmistettua sideainetta. Siihen lisättiin tämän jälkeen lisäksi 10 % parafiiniemulsiota kuiva-aineena laskettuna/liima-kuiva-aine.

Sideainetta käyttäen valmistettiin 15, 20 ja 30 mm paksuisia lastulevyjä, joiden nimellistilavuuspaino oli 750 g/m^. Lastuihin ruiskutettu sideainemäärä oli 10 p-J kuiva-aineesta laskettuna. Lastulevyn kuumapuristamiseen käytettiin yhdistettyä kontakti- ja suurjaksokuumennusta. Purietinlevyjen lämpötilat olivat 180 °C ja pu-ristuspaine 2,65 N/mm . Puristusajat ja levyjen ominaisuudet ilmenevät seuraavasta taulukosta.

«

Taulukko 3· Lastulevyjen ominaisuudet yhdistettyä kontakti- ja suurjaksokuumennusta käyttäen.

Levyn käyt.pur.aika taiv.lujuus vetolujuus paks.turp. V 100 paksuus 2 h 2k h mm min s/mm N/mm^ N/mm^ % % N/mm^ 15 U 1/2 18 19,8 0,1*7 2,3 .11,5 0,21 20 5 15 19,2 0,52 1,8 10,8 0,19 30 5 1/2 11 19,2 0,U9 2,2 11,1 0,23 DIN 68761 > 17,7 > 0,3¾ < 6,0 < 12,0 > 0,15 vaatimus 11 58788

Levyt täyttivät täysin saksalaisen standardin DIN 68761 asettamat vaatimukset feno-liliimatulle lastulevylle. Levyt olivat täysin formaldehydivapaita kuumapuristamir sen jälkeen.

Esimerkki 9.

Sideainetta varten valmistettiin fenoli-formaldehydihartsi, jonka moolisuhde fenoli: formaldehydi oli 1:3. Valmistuksen jälkeen se sisälsi 1*,8 % vapaata formaldehydia. Hartsiin lisättiin 10 % ureaa ja seosta sekoitettiin 25 °C:ssa n. 1* tuntia. Seos sai tämän jälkeen seistä vielä vuorokauden, jonka jälkeen määritettiin vapaa folmaldehydi. Tämä oli laskenut arvoon 0,1 %. .

Alkaliligniinifraktio, jonka ominaisuudet on esitetty esimerkissä 9, käytettiin sideaineen valmistukseen. 61*0 g alkaliligniiniliuokseen, kuiva-ainepitoisuus 1*2 %, lisättiin 360 g yllä mainittua fenoli-formaldehydi-urea-hartsiä, jonka kuiva-ainepitoisuus oli 50 %. Ligniinin suhde fenoli-formaldehydihartsiin oli 60:U0. Sideaineen pH oli 11,0.

Sideaine käytettiin formaldehydivapaiden lastulevyjen valmistukseen.

Sideainemäärä oli 8 % kuiva-aineena laskettuna kuivien keskilastujen painosta ja 10 % pintalastujen painosta. Lastuihin ruiskutettiin tämän lisäksi 50 % parafiini-emulsiota 1 % kuiva-ainetta kuivien lastujen painosta. Sideainetta käyttäen valmis-tettiin 15 mm 3-kerros-lastulevyjä, joiden tilavuuspaino oli 750 kg/m . Puristinle-vyjen lämpötila oli 215 °C, puristuspaine 2,9** MPa ja puristusaika 20 s/mm. Kuuma-puristuksen jälkeen levyt jälkikovetettiin 180 °C:ssa.

Levyjen ominaisuudet on esitetty taulukossa U.

Taulukko U. Lastulevyjen ominaisuudet jälkikovetusta käyttäen.

Levy paksuus tilav.paino taiv.lujuus vetolujuus paks.turp. V 100 n:o mm kg/m^ N/mm^ N/mm^ jj ** ^ ** N/mm^ 1 15,08- 760 20,6 0,1*7 2,U 9,8 0,18 2 15,10 758 20,3 0,1*6 2,5 10,2 , 0,19 3 15,08 756 20,5 0,55 1,9 10,5 0,21 1* 15,09 762 20,9 0,51* 2,8 11,0 0,20 5- 15,10 755_12aJ*_0.1*6 2,5 10,8 0.15 58788 12

Levyt täyttivät DIN 68761 asettamat vaatimukset. Formaldehydin hajua ei tuntunut valmistuksen aikana eikä formaldehydi vapautunut levyistä jälkeenpäin.

Suoritusesimerkeissä mainitut viskositeettiarvot on mitattu Brookfield-viskosi-metrillä, 25 °C, 50 rpm.

Keksintö ei luonnollisesti rajoitu esitettyihin suoritusesimerkkeihin, vaan sen 'sovellutukset voivat vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa. Tällöin sideaineen sisältämien ligniinijohdannaisten ja fenoliformaldehydihartsin kuiva-painosuhde voi vaihdella esim. välillä 90:10 - 20:10. Edelleen fenolin ja formaldehydin moolisuhde fenolihartsissa voi vaihdella esim. välillä 1:1 ,U - 3. Edelleen sideaineesta valmistettavaan liimaan voidaan lisätä sinänsä tunnettuja täyteaineita» kuten liitua, puujauhoa, quebrachoa, vehnäjauhoja jne.

v*.

Claims (6)

13 58788

1. Sideaine vaneri-, lastu- ja kuitulevyjen sekä vastaavien tuotteiden valmistamiseksi, joka sideaine koostuu fenoli-formaldehydi hartsi s ta ja molekyylipainon mukaan fraktioiduista 1igniinijohdannaisista, tunnettu siitä, että vähintään 35 P“% käytetyistä 1igniinijohdannaisista omaa molekyylipainon yli 5 000 sekä alle 50 p-$ käytetyistä 1 igni ini johdannaisista omaa molekyyl i painon yli 5 000, ja että käytetyt 1 igni ini johdannaiset ovat aikai 1 Htjni inejä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sideaine, tunnettu siitä, että sideaineen pH on 8 - IA.

3· Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen sideaine, tunnettu siltä, että yli AO p-% käytetyistä 1igniinijohdannaisista omaa molekyylipainon yli 5 000. A. Jonkin patenttivaatimuksista 1 - 3 mukainen sideaine, tunnettu siitä, että yli A5 p-% käytetyistä ligni{n|johdannaisista omaa glukagonia korkeamman mo-1ekyy1i pa inon.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1 -A mukainen sideaine, tunnettu siitä, että käytetyt 1 igni irti johdannaiset ovat emäksisen alkalisuolan muodossa.

6. Menetelmä jonkin patenttivaatimuksista 1 - 5 mukaisen sideaineen valmistamiseksi, jossa menetelmässä fenoli-formaldehydihartsi sekoitetaan molekyylipainon mukaan fraktioitujen 1igniinijohdannaisten kanssa käytettäväksi liima-aineena vaneri-, lastu- ja kuitulevyjen sekä vastaavien tuotteiden valmistuksessa vesi-seoksena mahdollisesti täyteaineiden kanssa, tunnettu siitä, että vähintään 35 p-% käytetyistä 1igniinijohdannaisista omaa molekyylipainon yli 5 000 sekä alle 50 p-% käytetyistä 1igniinijohdannaisista omaa molekyylipainon yli 5 000, että sideaineen pH asetetaan välille 8 - 1A, edullisesti 9 - 13, että käytetyt 1igniinijohdannaiset ovat aikai 11igniinejä, ja että fenoli-formaldehydihartsi valmistetaan fenolista ja formaldehydista moolisuhteessa 1:1,4-1:3, edullisesti 1:1,8-1:3. ¥