FI62525B - Foerfarande foer framstaellning av en eldfast formad produkt med hoeg styrka innehaollande ligninhaltiga partiklar - Google Patents

Description

rel rt1xKUULUTUS)ULKAISU ,0r0c

Wjk W (11)utlAggningsskiuft 62525 40¾¾ C «aPatentti myönnetty 10 Cl 1933 t",Ck!dclat ^ ^ (51) K».ik?/ir*t.a.3 C 04 B 9/04 $UOM I—FI N LAN D (21) Pmnttihukumu» —PMwmwaknhn 790893 (22) HikumlipMvl — AmBknlngidac 16.03. 79 ^ ^ (23) Alkupllvt — GIMgh«tidi| ΐβ. 03.79 (41) Tulkit lulktMtal — BlWIt offumlli 21.09.79 FMantti- ]A r«ki«tf lh»intm /44) NlhttvtkilfMnon I· kuuL|ullulsun p*m. — 30.09.82

Patent- och ragiftarttyrelMn ' ' Aiwektn uttagd o*h uti.»krifun pubikwnd (32)(33)(31) ^T^uttjr ucuolkuut —Bugtrd pHorttat 20.03.78

Kanada(CA) 299288 (71)(72) Laszlo Paszner, 3906 West 33rd Avenue, Vancouver, B.C. V6N 2H8,

Kanada(CA) (7M Oy Jalo Ant-Wuorinen Ab (5^) Menetelmä hyvän lujuuden ja liekinkestäviä ominaisuuksia omaavan muotoillun ligniinipitoisia osasia sisältävän tuotteen valmistamiseksi - Förfarande för framställning av en eldfast formad produkt med hög styrka innehällande ligninhaltiga partiklar Tämä keksintö koskee menetelmää hyvän lujuuden ja liekinkestäviä ominaisuuksia omaavan muotoillun ligniinipitoisia osasia sisältävän tuotteen valmistamiseksi, joiden osasten huokostiloissa on ammoniumpoly-fosfaattisuolakerrostuma ja joiden pintatilan mikro-onteloissa ja syvennyksissä on kiteytyneenä polyfosforihapon magnesiumsuoloja, jolloin mainitut osaset sisältävät niihin tarttuneena mineraalisen pintakerrostuman, jossa on hienojakoisia mineraalisia kiintoaineita, 6 2 5 2 5 jotka ovat sidotut keskenään ja ligniinipitoisiin osasiin.

Aikaisemmin on paljon yritetty valmistaa painoltaan alhaisia ja kustannuksiltaan edullisia betonituotteita käyttäen täyteaineena lignoselluloosaosasia ja sideaineena jotakin mineraalisementtiä rakennusaineiden valmistamiseksi. Tyypillisiä sementtejä ovat olleet Portland- ja muut hydrauliset sementit ja potsolaanit, ja mag-nesiumoksidisementit, kuten Sorel-sementti. Riittävän lujuuden omaavien tuotteiden, joiden tiheys on alle 1, valmistukseen liittyy ongelmia johtuen huonosta liitossidoslujuudeta, eli mineraalimassan tarttuvuudesta puutäyteaineeseen. Seuraava esitys on tarkoitettu havainnollistamaan puuosasten koostumusta ja mineraalisen sidemas-san muodostavien reaktiokomponenttien kemiaa.

Puiset kasvirakenteet sisältävät joukon onttoja soluja (tra-keideja), joissa selluloosakuitukomponentteja, jotka ovat läsnä korkeapolymeerisena vahvana mikrofibrilli-seinämärakenteena, jota ympäröivät ei-kuitumaiset hiilihydraatit, kuten ligniinit, sokerit, tärkkelykset, uuteaineet, proteiinit, polyfenolit, hartsit, vahat, rasvamai.set aineet ja kumit. Siihen voi sisältyä myös erilaisia sekvestoituja mineraaleja, pääasiassa piidioksidia. Hienonnettaessa puukasviaineita mekaanisesti saadaan osasia, joilla on varsin vaihtelevat muodot, porositeetit, huokosaukko-pinta-alat, koot ja pinta-alan ja tilavuuden väliset suhteet; osaset voivat esimerkiksi olla sahaamalla valmistettuna puruna ja pölynä; karkeina kokkareina, vasaramyllyssä tai hakkurissa valmistettuina lastuina ja pölyinä; märkäjauhamalla valmistettuina massakuituina ja veitsityökaluilla valmistettuina lastuina, vii- 3 62525 luina, säikeinä, puuvillana ja lastuvillana.

Tunnetussa tekniikassa on runsaasti esimerkkejä siitä, että vaikkakin kooltaan vaihtelevia osasia voidaan sekoittaa pienemmän tilavuusmäärän kanssa sementtisideainetta, kuten hydraulista sementtiä tai magnesiumoksikloridisementtiä, valutuote voi olla käyttökelvoton johtuen geeliytyvän sidemassan ja osapintojen välisestä heikosta sidosvoimasta tai johtuen sideaineen reaktiokom-ponenttien huonosta kovettumisesta tai jopa kovettumisen puuttumisesta kokonaan. Esimerkiksi kaikki yritykset valmistaa kevyt-betonituote käyttämällä Western Red-seetripuun (Thuja Plicata) osasia kuorivapaista puunrungoista yhdessä Portland sementin kanssa, johtavat seoksen muodostumiseen joka ei koskaan kovetu eikä muodosta sidoksia. Kovettumisen epäonnistumisen on usein katsottu johtuvan tiettyjen uuteaineiden, pääasiassa puusokereiden ja po-lyfenolien epäedullisesta vaikutuksesta sementin hydraatiopro-sessiin. Huonoa kovettumista hydraulisten sementtien yhteydessä esiintyy myös monien muiden puulaatujen, erityisesti useimpien trooppisten puulaatujen kombinaatioissa, ja tällä hetkellä sementillä sidottujen koostumusten käyttö on rajoitettu vain muutamiin lajeihin, kuten kuusipuulajeihin (Picea Stitchensis), jalokuusi-lajeihin (Abies sp.), haapapuihin (Populus sp.) ja tiettyihin mäntylajeihin (Pinus palustris, Pinus Lambertiana). Kuitenkin myös edullisina pidettyjä lajeja, jotka sisältävät pienempiä määriä epäedullisesti reagoivia uuteaineita, on esipestävä ja niille on suoritettava migraatiota estävä käsittely joko inhiboivien aineiden poistamiseksi, tai osapintojen sulkemiseksi, tai lähellä pintaa olevien epäpuhtauksien muuttamiseksi vaarattomiksi jäännösaineiksi. Käsittelemättömissä osasissa läsnäolevat epäpuhtaudet liukenevat osittain sitä mukaa kun vettä sementtiliet-teestä virtaa osasaukkojen läpi, ja uutetulla aineella on riittävästi aikaa jakaantua lietteeseen vaikeuttaen tai estäen gee-liytymisen; on myös oletettavissa että osaspinnat tulevat pää-lystetyiksi uutetulla aineella mikä vaikeuttaa sidemassa tarttumista siihen.

Tyypillisiä tähän mennessä käytettyjä käsittelymenetelmiä ovat (a) osaspintojen kyllästäminen liukenevilla metallisuoloilla, kuten kalsium- tai magnesiumklorideilla, mikä nopeuttaa osasten läheisyydessä olevan hydraulisen sementtilietteen kovettumista; (b) uuteaineiden uuttaminen osasten pinnoilla tai lähellä niitä käsittelemällä kalkki- tai lipeäkylvyillä, mahdollisesti stabi- 4 62525 loimalla edelleen potsolaanilla tai polyvalenttisella metalli-suolalla; ja (c) osaspintojen kuormittaminen mineraaligeelillä, esim. natriumsilikaatilla. Huolimatta tällaisista kalliista esi-käsittelymenetelmistä, jotka tekevät ainakin yhden lisäkuivaus-vaiheen tarpeelliseksi, mineraalisen sidemassan tarttuvuus on verraten huono verrattuna esimerkiksi lämmössä kovettuviin hart-siliimoihin joita nykyään käytetään puuosasten sitomiseksi levyiksi. Tällaisten aikaisemmin käytettyjen liitossidemassojen huonon tarttuvuuden puuosasiin katsotaan johtuvan reagoivien sideaineiden epäonnistuneesta geelifaasin muodostumisesta joka ulottuu osaspinnoissa oleviin huokosiin ja luumenaukkoihin, mikä johtaa siihen että mineraalinen sidemassa muodostaa epäyhtenäisen kerrostuman kovettumisen jälkeen. Tällaisen sitomisen arvellaan johtuvan pääasiassa osasten sulkeutumisesta sisään sidemassan osittaiseen matriisiin. Esimerkkejä aikaisemmin tunnetuista ligno-selluloosa/mineraaliyhdistelmätuotteista on esitetty GB-patentti-julkaisussa 1 089 777, US-patenteissa 2,175,568, 2,837,435 ja 1,568,507. Naulattavia betoneja on selitetty USA:n sisäasiainministeriön "Bureau of Reclamation"-osaston julkaisussa "Concrete Manual", syyskuu 1949, s. 351-352.

Aikaisemmin on ehdotettu kuivia sementtikoostumuksia, jotka sisältävät fosforipitoisia yhdisteitä, myös fosforihappoa, ja emäksisiä metallioksideja, kuten aluminium- ja magnesiumoksideja ja niiden oksifosfaattiyhdisteitä, jotka kovettuvat sekoittamisen jälkeen veden kanssa betonisideaineeksi, kuten on selitetty US-patentissa 3,525,632. Tällaisia sementtejä on tarkoitus käyttää mineraalirunkoaineiden kanssa.

Aikaisemmin on myös yhdistetty veteen liukenevia tai liuenneita happofosfaatteja magnesiumoksidin kanssa nopeasti kovettuviksi koostumuksiksi, jotka sisältävät tulenkestäviä täyteaineita. US-patentin 2,456,138 mukaan tämäntyyppisessä valussa käytetään ammonium-dihappofosfaattia ja perkipoltettua magnesiumoksidia sementoivina aineosina, jotka nopeasti kovettuvat tulenkestäväksi kiintoaineeksi. Ruiskutettavissa seoksissa metallisulatusuunien vuorauksien korjaamista varten on käytetty aikalisiä polyfosfaat-teja, rautaoksidia yhdessä magnesiumoksidin tai kromiitin kanssa ei-happamina aineosina, vrt. US-patenttia 3 278 320. Ehdotettuja polyfosfaatteja ovat natrium- ja ammoniumpolyfosfaatit.

Toisen märkä-kemia-koostumuksen valu- tai puristusseosta varten uunivuorauksien korjaamiseksi ovat ehdottaneet Limes et ai 5 62525 US-patentissa 3 285 758, jonka mukaan käytetään ammonium-poly-fosfaatteja vesiliuoksina, jossa on 10 % ammoniakaalista typpeä ja 34 % ?2°5' ja joka on edelleen laimennettu ja sekoitettu pienemmän painomäärän kanssa magnesiumoksidia tai kalsinoitua mag-nesiittia ja suuremman määrän kanssa tulenkestäviä runkoaineita.

Vastaavanlaisessa koostumuksessa, joka on tarkoitettu erittäin nopeasti kemiallisesti reagoivaksi ja levitettäväksi ruiskuttamalla kuumille uuninseinämille ja joka on esitetty US-patentissa 3 413 385, käytetään seka-ammoniumfosfaatteja, jotka yhdistetään ruiskussa pienemmän painomäärän kanssa kuivaan runkoaineeseen dis-pergoitua magnesiumoksidia.

US-patentissa 3 821 006 on ehdotettu valettavan betonin valmistamista sekoittamalla vettä kuiviin aineosiin, nimittäin perki-poltettuun magnesiumoksidiin, happameen fosfaattisuolaan, kuten ammoniumortofosfaattiin ja hienojakoiseen inerttiin runko-aineeseen, käyttämällä magnesiumfosfaattisideaineen muodostusreaktion eksotermista reaktiolämpöä betonin jäykistämiseksi muutamassa minuutissa ja kovetuksen aikaansaamiseksi vuorokauden sisällä.

US-patentin 3 879 209 mukainen nopeasti kovettuva vähähuo-koinen betoni on valmistettu käyttämällä 15 paino-osaa, P2°5: een nähden 34 %:sta ammoniumpolyfosfaattiliuosta ja vastaavaa painomäärää -150 mesh'in magnesiumoksidia sekoitettuna 70 osan kanssa kalkkikiviä, dolomiittia, hiekkaa tai soraa, 3 osaa suolaa ja 15 osaa vettä; tällainen betoni kovettuu nopeasti ja saavuttaa suuren puristuslujuuden muutamassa tunnissa.

Pääasiassa kuiva sekoite, jossa yhtenä aineosana on happo joka on normaalisti nestemäinen, kuten kloorivety- tai fosfori-happo, tai ammoniumpolyfosfaattiliuos, ja toisena aineosana alu-miniumoksidi, perkipoltettu magnesiumoksidi tai kromiitti, on esitetty US-patentissa 3 475 188, jonka mukaan nestemäinen kemikaali adsorboidaan kemiallisesti inerttiin jauhemaiseen mineraaliseen kiintoaineeseen, kuten bentoniittiin tai piimäähän. Lisättäessä vettä kuivaan sekoitteeseen, sidoksen muodostava neste huuhtoutuu adsorboivasta mineraalista ja reagoi emäksisten aineosien kanssa tulenkestäväksi kiinteäksi aineeksi.

Vaikkakin aikaisemmin ehdotetut koostumukset ovat tehokkaita raemaisten mineraaliaggregaattien, kuten tulenkestävien aineiden sitomiseksi sellaisten tuotteiden valmistamiseksi, joiden tiheys on suuri, ei ole onnistuttu valmistamaan rakennustuotteita 6 62525 joilla on hyvä lujuus ja alhainen tiheys substituoimalla puu-osasia seoksiin. Ainoastaan käyttämällä mukana suurempaa tila-vuusmäärää mineraalista sementoivaa ainetta, jolloin saadaan huomattavasti yli 1,5 olevia tuotetiheyksiä ja jolloin kaikki osaset ovat melkein täydellisesti sulkeutuneet sisään mineraalimatriisiin, voidaan saada tuotteita, joilla onriittävä puristuslujuus. Yh-distelmätuotteen leikkaus- ja vetolujuus on kuitenkin huono johtuen huonosta sidosadheesiosta.

Mineraaliaineiden sitominen sementoivalla aineella edellyttää pääasiassa sen että tällainen aine on viskoottinen neste, tahna, tai liete, joka kykenee kostuttamaan mineraalikiintoaineen kaikki pinnat ollessaan plastinen, ja kykenee muodostamaan geelin ja aikaansaamaan yhteenkytkettyjä kideryhmiä jotka ovat kiinnittyneet ainakin osaan runkoaineista. Valukappaleilla on suuri puristuslujuus johtuen runkoainerakeita ympäröivän sementtimat-riisin tehokkaasta tukivaikutuksesta mutta alhainen vetolujuus johtuen sidosten suhteellisen pienistä leikkauslujuuksista.

Aikaisemmin ei ole käsitelty riittävän vahvan lignosellu-loosa/mineraali-yhdistelmätuotteen valmistukseen liittyviä ongelmia. Erittäin edullinen olisi sellaisten rakennustuotteiden valmistus, joiden paino on alhainen ja tiheys alle 0,8 ja mieluimmin alle 0,65, sekä staattisen taivutuksen murtomoduuli yli 10 kg/cm ja mieluimmin yli 100 kg/cm , jolloin saataisiin halpoja rakennusaineita käyttämällä hyväksi metsä- ja satojätteitä.

Suhteellinen raja normaalien puulaatujen kuitujen vetojännityk- 2 selle on yli 350 kg/cm ilmakuivana; heikoin on leikkauslujuus 2 yhdensuuntaisesti puunsyyn kanssa, yleensä yli 35 kg/cm . Mikäli siis aikaansaadaan riittävän vahva liitossidos puuosasten välillä voidaan valmistaa rakennustuotteita, joilla on erinomaisia murto-moduuli-lujuusominaisuuksia. Seuraavassa esitetään tällaisten rakenteiden valmistukseen liittyviä ongelmia.

Kun kooltaan vaihtelevia puuosasia yhdistetään yhdessä sideaineen kanssa tilavuussuhteessa jossa sideaineen tilavuus on murto-osa todellisesta puuntilavuudesta ja sideaine peittää osas-pinnat muodostaen liitoksia ja siltoja vierekkäisten muottipaineen avulla yhteenpuristettujen osasten välillä, tuote tulee aina sisältämään onttoja tiloja. Mikäli käytetään erittäin suuria pu-ristuspaineita, ontelotilavuus voi olla alle 10%; kuitenkin 62525 haluttaessa yhdistelmätuotteita, joiden tiheydet ovat 0,5 - 0,9, sisätilojen suhde muottikappaleen koko tilavuuteen voi olla 30 - 75 %, tai enemmän. On ilmeistä että tällaisten onteloiden läsnäolo heikentää rakenteen rasituskestävyyttä verrattuna koko-puuta olevaan kappaleeseen.

Muottivaletun yhdistelmätuotteen kyky vastustaa kuormitusta, kuten puhdasta vetovaikutusta, tai pylväänä puristuksessa, tai väännössä, tai päistään tuettuna palkkina jossa kuorma vaikuttaa päiden välissä, riippuu osasten asennoista ja liitossidosten läpileikkauksesta ja niiden kyvystä kestää paikallisia rasituksia. Merkittävien vetojännitySten ja puristusrasitusten suunnat eivät seuraa tasaisia käyriä, kuten homogeenisessa ideaalipalkissa johtuen onteloiden läsnäolosta. Kevyeissä valetuissa rakennustuotteissa sidosadheesio osaspintoihin sekä itse sideaineen todellinen lujuus ovat ne kriittiset parametrit jotka määräävät valu-tuotteen kuormituskestävyyden.

Paneeli-, arkki-, pylväs-, palkki- ja laattatuotemuodoissa joiden valmistus on keksinnön pääasiallisena kohteena, rasituksen alaisen, sivusuunnassa palkkina taivutettavan rakenteen analyysi osoittaa tärkeimmän vetojännityksen olevan suurimmillaan jännevälin puolessavälin ja yhdensuuntainen jännevälin pituuden kanssa, jolloin tämä rasitus pienenee ja sen suunta muuttuu yhä ylöspäin kaltevaksi kunnes se saavuttaa noin 45°:n kulman tukien kohdalla. Koska jännepituus on palkinsyvyyden suuri moninkerta paneeleissa ja levyissä ja koska sen sisältämien osasten paksuus on yleensä murto-osa palkinsyvyydestä, suuri lukumäärä yhteenkytkettyjä osasia sisältyy vetojännitystä vastustavaan kolmiulotteiseen ketjuun tai verkkorakenteeseen, jolloin ne osaset ja niihin liittyvät sidossillat, jotka sijaitsevat jännevälin keskiosan alapinnassa, kantavat suurimmat sidoskuormat. Vastaavanlainen ketju tai verkko lähellä palkin yläpintaa jännevälin keskiosassa vastustaa suurimpia puristusrasituksia. Päällystävän viilu- tai paperiarkin kiinnittäminen ilmeisesti suojaa uloimpia ketjuja osittain rasitusta vastaan.

Mielivaltaisessa, umpimähkään tiiviisti yhdistetyssä osas-joukossa jossa osaset päällystetään sellaisella tilavuusmäärällä sideainetta, joka on kaikkien välitilojen täyttämiseen tarvittavaa määrää pienempi, kuhunkin rasituksen alaisena olevaan ketjuun sisältyvän liitoksen todellinen poikkileikkauspinta-ala tulee f ‘ , 62525 olemaan pienempi kuin osasten poikkileikkauspinta-alat. On myös il-miestä että siltasidosten suunnat tulevat vaihtelemaan, ts. osasten kosketustasot eivät yleensä ole yhdensuuntaiset tärkemmän vetojännityksen suunnan kanssa, joten sillat tulevat vastustamaan eri suuria leikkaus- ja vetojännityksiä. Koska ketju ei ole sen heikointa lenkkiä vahvempi, pelkästään tai pääasiassa vetojännitykselle alttiit siltasidokset muodostavat konsentroiden rasituksien alueita, jotka rajoittavat tuotteen taivutuslujuutta.

Puumaisten kasvien ja puiden varsista, korsista, rungoista ja oksista murskaamalla tai leikkaamalla muodosteuissa osasissa, on kunkin fragmentin ulkopinta yleensä epäsäännöllinen ja sisältää osittain murskattuja, deformoituja ja halkinaisia kuituryhmiä, joissa puuosasten sisään ulottuvien aukkojen pinta-ala on suhteellisen suuri verrattuna osastilavuuden suljettuun minimipinta-alaan. Tällaiset erilliset osaset muodostavat täten lignoselluloosakuiturakenteen, joka on huomattavasti paljon heikompi kuin vastaava määrä puuta kasvissa tai puussa ennen osasen poistamista siitä. Täten on erikoisen toivottavaa että sidemassan kovettuminen osasen ympärille ja päälle parantaa taivutus- ja puristuslujuutta sekä myös taivutus- ja puris-tuskimmomoduleja.

Edullisen liitossidoksen luoteen tulisi erityisesti olla sellainen, että se sitoo osasten välillä ja ympärillä olevan sideaineen yhtenäisesti mahdollisimman suureen osaspinta-alaan; tämä edellyttää että huomattava osa sideaineesta tunkeutuu osaspintoihin avautuviin halkeamiin, aukkoihin ja huokosiin; mitkään kasviaineessa läsnäolevat uuteaineet eivät myöskään saa huonontaa sideaineen lujuutta.

Tämä keksintö koskee näin ollen menetelmää edellä määritellyn lignoselluloosapitoisen yhdistelmätuotteen valmistamiseksi, joka menetelmä tunnetaan siitä, että - ligniinipitoisen osasmassan pinnalle lisätään vesipitoinen liuos kostuttavan päällysteen muodostamiseksi, joka luovuttaa noin o 12-20 mg ?2°5 osasten pinta-alan cm kohti, ja - annetaan liuoksen absorboitua melkein täydellisesti kostean massan osasiin samalla säilyttäen kostea pinta, - kostutetuille osasille lisätään hienojakoisia mineraalisia sementtikiintoaineita määränä, joka on 0,93-5 kertainen lignosellu- 62525 loosa-aineen painoon nähden, ja joka sisältää noin 15-200 mg perki-poltettua magnesiumoksidia ligniinipitoisten osasten pinta-alan cm kohti sekoitettuna hienojakoisen mineraalisen täyteaineen kanssa, jolloin täyteainetta on läsnä määrässä, joka on hivenmäärästä aina 59 kertaa perkipoltetun magnesiumoksidin painosta, sementtikiinto-aineiden sisältäessä raekokoja, jotka vaihtelevat 53 mikronista aina noin 149 mikroniin, - päällystetyt osaset yhdistetään rakennusmuodoiksi ja tuote pidetään määrätyn puristuspaineen alaisena ainakin niin kauan, kunnes mineraalisideaine on jäykistynyt, ja - tuote kovetetaan 10-50°C:n lämpötilassa.

Keksinnön avulla aikaansaadaan parannettu sidosmuodostus mitä erilaisimpien luonnossa esiintyvien lignoselluloosa-aineiden sekä mineraalisten sideaineiden välillä, jotka sideaineet sementoivat tällaisten aineiden osaset yhteen huokoisiksi koostumuksiksi. Näin voidaan valmistaa betonoituja lignoselluloosaosasten yhdistelmätuottei-ta, joilla on poikkeuksellisen hyvät lujuusominaisuudet, kuten suuri sidosleikkauslujuus ja hyvä murtotaivutusmoduuli, sekä hyvä lie-kinkestävyys samalla kun niiden paino ja hinta ovat alhaiset.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä voidaan käyttää mitä erilaisimpia lignoselluloosa-aineita, kuten puumaisten kasvien kuituja, varsia, runkoja, oksia sekä metsä- ja satojätteitä, jotka saadaan murskaamalla tai leikkaamalla.

Keksinnön mukaisen menetelmän avulla muotoillut tuotteet voivat olla muodoltaan tavanomaisia ja mielivaltaisia, kuten levyjä, pane-leita, laattoja, palkkeja ja muotokappaleita ja muodostavat esimerkiksi runkoja, tukirakenteita, pylväitä, putkia tai käytännöllisesti katsoen mitä tahansa valettavia rakennustuotteita. Tällaiset tuotteet voidaan valmistaa taloudellisesti käyttäen vähäistä tai ei lainkaan sekoitusta, jolloin tuotetiheydet voivat vaihdella laajalla alueella riippuen kovettumisen aikana ylläpidetystä puristuspai-neesta. Muottivalu voidaan suorittaa atmosfääripaineessa alhaisen tiheyden omaavien rakennustuotteiden valmistamiseksi tai voidaan 5 käyttää esimerkiksi jopa 12-10 Pa:n puristuspaineita. Tuotteet vaativat erittäin lyhyitä valu- ja kovettumisaikoja ja kovettumisen jälkeen ne on liekinkestäviä, lahonkestäviä, säänkestäviä, eivätkä ne ole alttiita termiittien hyökkäyksille.

1 o 62525

Perkipoltetulla magnesiumoksidilla, ts. magnesiumoksidilla, joka on valmistettu kuumentamalla magnesiittia (MgCO^) tai magnesium-oksidia (MgO) yli 1400°C:n lämpötilaan, on erilainen kiderakenne ja reaktiviteetti kuin kalsinoidulla magnesiitilla, so. magnesiumoksidilla, joka saadaan kuumentamalla magnesiittia enintään 1200°C:n lämpötilaan. Perkipoltettu magnesiitti reagoi ammoniumpolyfosfaa-tin kanssa muodostaen geelin, joka ulottuu lignoselluloosaosasten syvennyksiin ja tämä geeli kovettuu jäykäksi kivimäiseksi sidosmas-saksi. Tämä reaktio on erittäin nopea mutta hallittavissa niin, että jää riittävästi aikaa sekoittaa komponentteja ja panna seos muottiin. Pelkkä kalsinoitu magnesiitti reagoi sitävastoin niin kiivaasti ammoniumpolyfosfaatin kanssa, ettei reaktio ole hallittavissa eikä voida valmistaa käyttökelpoisia tuotteita.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetty perkipoltettu mag-nesiumoksidi on mieluimmin perkipoltettua tiheälaatuista magnesiit-tiä, joka saadaan raskasvalssaamalla perkipoltettua magnesiittia.

Ammoniumpolyfosfaatin reaktio perkipoltetun magnesiumoksidin kanssa on erittäin eksoterminen ja vapauttaa vettä ja ammoniakkia. Saavutetaan 50-65°C:n huippulämpötila kun jopa pienet määrät perkipoltettua MgO:ta saatetaan reagoimaan ylimäärän kanssa ammoniumpolyfosf aattia samalla sekoittaen 10-20 minuuttia. Korkeimmissa lämpötiloissa myös täyteaineeseen sisältyvät magnesium- ja kalsiumkarbo-naatit reagoivat ammoniumpolyfosfaattiliuoksen kanssa niin, että CC^-kaasua vapautuu ja tuote saa suurhuokoisen rakenteen jos sen annetaan kovettua rauhassa. Reaktio muuttuu palautumattomaksi kun gee-lipiste on ohitettu, eikä sitä voida pysäyttää edes saattamalla reak-tiokomponentit suurille vesimäärille, esim. merivedelle alttiiksi. Geelin kovettuessa reaktiotuotteet saavuttavat 50-75 % lopullisesta lujuudestaan. Suurin lujuus saavutetaan kosteuspitoisuuden ollessa 8-10 % ja ammoniakin haihduttua suurimmaksi osaksi.

Keksinnön mukaan voidaan käyttää nestemäistä ammoniumpolyfos-faattia, jossa on 65-85 % ?2°5 polyfosfaatteina, ja 25-30 % orto-fosfaatteina, tai käytettäessä erilaista ammonointia, suolatuotetta, jonka PjOg-pitoisuus on vastaavasti jaettu orto- ja polyfosfaatti-suolojen välillä.

Inertteinä tai heikosti reagoivina kiinteinä täyteaineina voidaan käyttää raakaa magnesiittia, tai dolomiittia, tai muita sopivan 11 62525 partikkelikoon omaavia kiinteitä inerttejä aineita, kuten silikaa, sirkoniumoksidia, aluminiumoksidia ja maa-alkalimetallifosfaatteja ja silikaatteja ja niiden seoksia suhteessa, joka vaihtelee käytetyn MgO:n murto-osasta aine 59 kertaa käytettyä MgO-määrää.

Tutkimalla sellaisten kuivattujen puuosasten mikroläpileikkauk-sia, jotka oli kyllästetty ammoniumpolyfosfaattiliuoksella, jonka viskositeetti vaihteli noin 30-90 cP huoneen lämpötilassa, voitiin todeta mikrokiteisen suolakerrostuman ulottuvan puuonteloihin syvyydelle, joka oli muutamasta sadasta mikronista aine useisiin milli-metreihin asti täyttäen aukot, luumenit osittain tai kokonaan ja muodostaen päällysteen solun seinämille. Tällaiset kerrostumat sekä parantavat huomattavasti puuaineksen puristus- ja taivutuslujuutta että antavat puulle myös erittäin tarpeelliset palonkestävyys-ominaisuudet.

Ligniinipitoiselle aineelle ominaisista, sementtirakeisiin rajoittuvista huokossäiliöistä erittyvä neste sekä nesteen uudelleen-absorptio puuhun aikaansaa kolloidisen aineen huomattavan liikkumisen. Tämä mekanismi mahdollistaa reaktiotuotteiden jakautumisen ja puuaineksen huokostilojen täyttämisen näillä, tavalla joka täysin poikkeaa sidemassan muodostuksesta tulenkestävien runkoainepartikke-leihin ympärille ympäröivästä ammoniumpolyfosfaattiliuoksesta. Liuoksen muodostaessa puun onttojen trakeidien osittaisen täytteen ja puunpinnan sisältäessä MgO-rakeita ja mineraalisia täyteainera-keita tapahtuu nesteen virtaamista ulospäin, joka aikaansaa kostuttavien kalvojen vilkkaan paikallisen liikkumisen pitkin raepintoja kantaen mukanansa suspendoituja kolloidisia aineita. Liikkumiseen vaikuttavat ilmeisesti sekä suspendoivan nesteen kapillaarikuljetus tai siinä mekaanisesti indusoidut painegradientit, että elektrolyyt-tiliuoksissa vallitsevat elektrostaattiset voimat. Huomattavan laajan kuljetuksen seurauksena tällaiset massat laskeutuvat välimatkan päähän rakeista puun huokosten sisässä.

Seuraavat esimerkit on tarkoitettu havainnollistamaan keksinnön eräitä käytännön suoritusmuotuja, mutta ei rajoittamaan sitä millään tavalla.

12 62525

Esimerkki I

Magnesium-oksifosfaattireaktiosideaineiden kestokyvyn määrittämiseksi tällaisia vesiliukoisia kasviaineosia, kuten sokeria, polyfenoleja ja kumia vastaan valettiin sarja tappeja, joiden läpimitta oli 3 cm ja korkeus 8 cm, käyttäen vakiosuhteita sementti-kiintoaineiden (75 paino-%) ja polyfosfaattiliuoksen (25 paino-%) välillä ja vaihtelemalla dekstroosisokereiden prosenttimäärää välillä 0-5 %, ilmoitettuna prosentteina liuoksen ja sementtikiinto-aineiden yhteenlasketuista painoista. Sementtikiintoaineiden raekoko läpäisi 100 mesh'in seulan ja jäivät 200 mesh'in seulalle; 70 % läpäisi 150 mesh'in seulan (raekoko 0,074-0,149 mm). Sementti sisälsi 25 paino-% perkipoltettua magnesiumoksidia, jonka tiheys oli 3,26, ja 75 % jauhettua raakaa dolomiittia, jonka tiheys oli 2,62 ja sisälsi 45,1 MgCO^, loppuosan ollessa pääasiassa piidioksidia ja CaCO^. Kaikki tapit valettiin ilman kokoonpuristamista ja ne poistettiin sylinterivalumuoteista 15 minuutin sisällä kovettuneina ja niiden annettiin kuivua 7 vuorokautta ennen puristuskoetta. Todettiin mineraalisideaineen kovettuvan yhtä hyvin kosketuksessa sitka-kuusiviilujen pihkaontelon kanssa, jolloin adheesiolujuus oli sellainen, että kun sideaine revittiin pois, pihkaa jäi tarttuneena mineraaliin.

13 62525

Taulukko I

puristuslujuus

Koe no. dekstroosia murskausvoima MOE

105 Pa 105 Pa 1 nil 255 283,300 2 1 241 231,100 3 2 284 217,400 4 3 202 205,100 5 4 241 164,500

Kimmomodulin (MOE) jatkuvan pienenemisen sokeripitoisuuden kasvaessa katsotaan johtuvan mineraalisideaineeseen jakautuneen sokerin kidetilavuudesta.

Esimerkki II

Seulottuja kuusipuuosasia, jotka läpäisivät 10 mesh'in seulan ja jäivät 20 mesh'in seulalle (osaskoko 0,8-1,7 mm), ja joiden kosteuspitoisuus on 8,3 % ilmakuivina, käsiteltiin vaihte-levilla määrillä ammoniumpolyfosfaattia, jonka ominaispaino oli 1,4 ja analyysi 10-34-00. Kukin näyte päällystettiin sementti-kiintoaineilla, jotka läpäisivät 100 mesh'in seulan (< 0,149 mm) määränä, joka oli 3 kertaa puuosasten paino. Puristuspainetta ei käytetty tappien valmistamiseksi, joiden paksuus oli 7,7 cm ja läpimitta 3,03 cm. Puristuskoe aina tapin murtumiseen asti suoritettiin 30 minuuttia tappien valamisen jälkeen. Tulokset on annettu taulukossa II.

Taulukko II

Koe puun sementtikiintoaineet liuoksen tuote- puristus- paino dolomiittia MgO paino tiheys lujuus g/crrr 105 Pa 1 1 2,25 0,75 1,50 0,82 17,9 2 1 2,25 0,75 2,10 0,86 26,4 3 1 2,25 0,75 2,70 0,93 26,7 4 1 — 3,00 1,50 0,82 12,7 5 1 — 3,00 2,10 0,86 20,0 6 1 — 3,00 2,70 0,93 26,8 7 1 2,95 0,05 1,50 0,82 15,1 8 1 2,95 0,05 2,10 0,86 17,9 9 1 2,95 0,05 2,70 0,93 18,8 14 62525

Esimerkki III

Taulukossa III on annettu puristuslujuusarvot tapeille jotka on valettu edellisen esimerkin mukaisesti, ja joissa on käytetty joukko erilaisia ligniinipitoisia osasia, havainnollistamaan tämän sitomistekniikan eri käyttömahdollisuuksia. Puuosaset, jotka läpäisivät 10 mesh'in seulan, mutta jäivät 20 mesh'in seulalle (osastoko 0,8-1,7 nm), kuivattiin 8,3 %:n kosteuspitoisuuteen ja käsiteltiin punnituilla määrillä ammonium-polyfosfaattiliuosta, jonka analyysi oli 10:34:00 ja yhtenäisillä sementtipainomäärillä, jotka sisälsivät 75 % dolomiittia ja 25 % MgO:ta (perkipoltettua). Puu : sementtisuhde oli 1:3 ja puu : polyfosfaattisuhde oli 1:2,1 liuoksessa. Puris- 5 tuspaine muotissa oli 1-10 Pa ja puristuskoe suoritettiin 30 minuutin kuluttua, 15 minuutin kuluttua kuumennettuna 105°C:ssa ja 7 vuorokauden kuluttua 20°C:ssa alustavan sekoituksen jälkeen. Vaihtelut alkulujuuksissa johtuvat lähinnä partikkeleiden omi-naislujuudesta eikä niinkään jonkin puuaineosan vuorovaikutuksesta sidosprosessin kanssa, kuten on todettu aikaisemmissa menetelmissä Portland-sementin ja muiden magnesiittisementtien yhteydessä. Samaa puulaatua olevia näytteitä, joiden tuotetiheydet vaihtelivat, valmistettiin käyttämällä 1*10^ Pa, 2·10^ Pa ja 10-10^ Pa:n puristuspaineita valun yhteydessä.

Taulukko III

Koe lignosellu- tiheys puristuslujuus, 10^ Pa loosalaji g/cnP kovetus

30 min. 15 min <§ 105¾ 7 päivää £ 20°C

1 kuusi 0,87 23,2 26,4 57,3 2 kuusi 1,07 23,5 35,0 94,1 3 kuusi 1,30 28,6 46,6 114,7 4 kuusi-lastuvilla 0,45 — — 15,1 5 W. Red-seetri 0,50 11,8 16,8 20,1 6 W. Red-seetri 0,77 16,9 23,2 44,9 7 W. Red-seetri 0,96 25,5 33,2 48,8 8 W.-lehtikuusi 0,89 22,7 — 59,1 9 Johanneksen leipäp. 1,09 25,7 43,9 93,2 (Black Locust) 10 Keruing 1,23 33,0 48,8 92,4 11 pyökki 1,03 20,6 44,9 64,7 12 Hemlokki-ajopuuta 0,86 21,2 13 HemBalFir (märkä) 0,86 14,7 -- 36,6 14 kuori, Douglas-kuusL0,75 17,1 -- 23,6 15 puuvilla 0,58 18,0 19,2 28,5 16 riisikuorta 0,97 — 19,2 17 Bagassia 0,89 17,2 — 25,3 62525

Esimerkki IV

Sarja näytteitä ilmakuivista kuusiosasista, jotka läpäisivät 5 mesh'in seulan mutta jäivät 20 mesh'in seulalle, eripituisina, 2 noin 0,5-3 cm:n lastuina, läpileikkaus 0,8-4,0 nm , sekoitettiin airmoniumpoly-fosfaattiliuoksen ja sementtikiintoaineiden kanssa, joiden koostunus oli sama kuin edellisissä esimerkeissä, käyttämällä vakiosuhdetta liuoksen ja sementtikiintoaineiden välillä seuraavasti:

Taulukko IV

5

Koe puun sementti- liuos- tiheys puristuslujuus, 10 Pa paino kiintoaineita paino kovetus paino 15 min@ 105° 7 päiväät 20° 1 1 2,0 1,4 0,65 8,2 29,2 2 1 3,0 2,10 0,87 25,5 57,3 3 1 4,0 2,80 1,02 29,0 51,9 4 1 5,0 3,50 1,20 43,9 122,5 5

Näytteet valmistettiin käyttäen alhaista noin 0,5·10 Pa:n puristuspainetta jolloin tiheysvaihtelut pääasiassa johtuivat käytettyjen sementtikiintoaineiden vaihteluista. Kokeet 1 ja 2 osoittavat että voidaan valmistaa korkealuokkaisia tuotteita joiden tiheys on pieni, suhteellisen alhaisin reagenssikustannuksin. Esimerkki V

Levymäisiä tuotteita eri osastyypeistä, ligniinilajeista ja käyttäen erilaista tekniikkaa valmistettiin muoteissa kuten on selitetty taulukossa V. Punnittuja osasmassoja käsiteltiin ensin määrätyillä määrillä ammoniumpolyfosfaattia jonka analyysi oli 10:34:00 NPK ja annettiin liota kunnes liuos oli imeytynyt täydellisesti osasiin. Märät osaset pölytettiin sitten punnituilla määrillä, määrätyn koostumuksen omaavaa sementtipölyä ja massa kaadetiin muottiin jossa oli kiilloitetut, ruostumatonta terästä olevat pinnat. Muotit sijoitettiin kylmäpuristimeen ja massa puristettiin määrättyyn nimelliseen paksuuteen ja pidettiin paineen alaisena 5 minuuttia. Kovetetut levyt poistettiin muoteista ja ilmakuivattiin paineilmakaapissa huoneen lämpötilassa 7 päivää. Taivutuskappaleiden mitat olivat 6,4 cm x 25 cm kannatettuna, jännevälin ollessa 15 cm. f< o,15 mm)

Sementtitäyteaine oli -100 mesh/raakaa dolomiittia ja ammonium-polyfosfaatti oli joko märkä-prosessin vihreää tai mustaa happoa.

MgO oli joko perkipoltettua tai USP-raskasjauhelaatua jonka ominaispaino oli 3,54, kuten taulukossa on mainittu.

,6 62525 §J§j l||s| di aijs IH issl lii p ,0 *H EO ^ "H ^ *H χί "H ^ χί ·Η · flj *H ^

li r-jj3 ft P J3 :S -H (¾ ^ P 01 ^ P

,¾1 1^4 <*8& a'Sa ij 'S S 3 $ S 3 ·8 ά ij *8 ά $ ^ c£ <#? W ctP c*P E <#> <#> > df> i#> dP dp dp dP >## H > m m P m m m m oocm -mm -mm mm p - Γ' (n mr^cN -r>fN - σι x as xit^-oj - cn -h Λ P X!X3 S K r- J3 Ou — ft — 04 " CU ·· £L — Qj »* 04 m I 5·s $ I t« * I ,§·$

1 si s 3 s| »I s-s g-s «I

I IS . S IS IS IS IS IS

8 is 3 5 |.s is is IS f I

9 6 ·Η H ‘H £ *H c Ή #H ·Η rH ·Η £ *H

53 :l 3 -h 3 5^ 53 ft — P ·· P — p — p ··*-> — p — p ρ p p p p gj 4)41

$ oi oi 1 i si li oi II

έΡ ft O O O O O o o n ft (Ti 00 O VO (Ti O o fN σι o m o m n* ^ go n σι cn o cn r- co I Ή (0 Q ^ Λ ,.. σι σι m Ρ Ρ Ν' co νο * * v Η Όΐη v ~ o m σι 3 Qo τ“ rv o 00 (n m E E t- <N (N ^ . ω > £*i ro Φ E m o m m m o o _ p \ m n· m m m r-v cn

o ·η σ> vo VO VO VO VO 00 VO

2 §

P -S

2 li

•H W

(0 ^ ^ σ> <τ\ <j\ <r <T\ tn

Eh SSi6

S

? ύ 1 3®

E Ρω 5 PO

P cp tn S >i Q P £ P m m cn m m cn m m cn m m cn m m cn ooo mm cn O P 0) o moon moon incon moon moon ao cn τ -«too ro

KQiOmUi r- ΓΟ CN t— CO CN t— CO CN t- CO CN t— CO CN i— m CN i— ro CN

B»| Ö„f 5 «f |sl a |ss |s5 |s3 |sl pl 2 P |s p* is is 1 « t) "Ö * 1u * t) ft ftp 6Ήβ·§ β·§ β·§ 6-3 ν It <u« ajft 3ft mft *}J ft :ft Is

P -n P ·η p -ro P ·η P IT1 Q, > P

h ftpwp wp oi 3 5Π2 E pft is il *a ia la sa $ a» S a . . · o -U r- cn m “* v£> r- ΜΊ ' < 17 g, 62525 jsio oio fio

Ms Ms «ΰϊ q ·Η · ^ ·Η · d) "η co

45 I H c rH E r3 § 'H

%r-i J2 'S 5 JS tn ro ’> <3 J2 ^i1 2 3 ‘^'Sd ij >8 a 1¾ ^ *8 a

4J P <#> <*> >(#><#> 3 QjdPdP

+) <u m m to tn r- tn 0410 in •H -p <n ·· r~ 04 Ä «T o~ oi m O ·· CL m O O. * · · 2 .£+> &+> c 3 a "tn äo f ^ 1 fid 5¾ I H sf f 3 f f § fs Is sf s "a ^ I 33 ·® ä

SL ·· JJ n JJ ·· ·· m -4-J

Jj1 4J+) +J+) +> 4-> -P+> d s| si il li $ S S S® S-H tn® o® O® OQ O® (dl -H (O o o o o

O Q r-ι (¾ 04 'S· T- O

y/ E p Γ» I— ro LO

TJ E »öin ti-HQO 00 VO 00 t- tO _v* c T— t— t— •n ö —' I -r< Id

^ 43 p 00 LO O LO

** H 'ÖIO ». «· « ·» 3 QO m Ov o to O E e ^ _v tn ^ m M £ \ m in In o A & m m m m 3 +j vo vo 00 Μ δ

=5 -S

* «j a H 23 •H tn g ,y σν m in σν c au V- 04 04 r- i 8- t? C| -4-}

M -H -P

i ^3 1 Is

tn SS

83 eh m tn 04 m m 04 mmoj mm 3 B O moon moon moon com « a tn a t— ro 04 τ- m oi r n 04 r-m •H ·Η (d rH 0)

•ΓΊ (ϋ H

s -a .¾ li 1^ ^ & g

I rH ^ Cd ^4 j~L

& M ffi S ^ .2 2 S S . . · 3 O +J 00 σν O r— 18 62525

Esimerkki VI

Valmistettiin sarja levyjä käyttäen orientoituja ligniinipi-toisia osasia sokeriruokokuoresta joka muodostaa ulkonaisen kuitumaisen varsiosan, joka sijaitsee säteen suunnassa sisäänpäin kovasta vahamaisesta ja piidioksidipitoisesta kerroksesta, ja jonka paksuus on noin 1,3 - 2,8 mm. Sisäinen ydinosa ja ulkoiset vahamaiset kerrokset poistettiin mekaanisesti ja säikeet, joiden poikkileikkauspinta-ala oli 1,5 - 5 mm ja paksuus 1,0 - 2,0, leikattiin mekaanisesti 15-20 cm:n kappaleiksi.

Tunnettuja painomääriä säikeitä käsiteltiin vaihtelevilla määrillä ammoniumpolyfosfaattia (mustahappotyyppiä) ja sementti-kiintoaineilla joissa oli 0,75 osaa MgO jonka tiheys ja aktiviteetti olivat suuret, ja 2,25 osaa jauhettua dolomiittia, jonka analyysi oli 45,1 % MgCO-j loppuosan ollessa pääasiassa piidioksidia ja CaCO^. Kaikki sementtikiintoaineet läpäisivät 100 mesh1 in seulan (raekoko < 0,15 nm), Puristuspaineet valun aikana olivat 0,5, 0,7 ja 7,6 5 10 Pa ]a nimelliset levypaksuudet säädettiin 2,12 ja 1,19 emiksi. Vastaavat murtomoduli- (MOR) ja MOE-arvot on esitetty taulukossa VI. Levyt varastoitiin 7 vuorokautta ennen koetta. Taivutusnäytekoko 011 sama kuin edellisessä esimerkissä.

Taulukko VI

Levy säikeen sementti- poly- pur.- tiheys MDF Μ0Ε paksuus no. paino kiinto- fosf. paine q/cn? 105 -Pa 105 Pa cm _aineet_Pa_ 1 1,0 3,0 1,80 0,5 0,34 10,4 11,300 3,17 2 1,0 3,0 1,80 0,7 0,53 37,8 35,100 2,12 3 1,0 3,0 1,80 7,6 0,93 169,5 65,100 1,19 4 1,0 2,50 1,50 12,0 1,05 150,7 56,300 1,90 5 1,0 2,50 1,25 4,5 0,75 30,1 17,700 2,74 6 1,0 2,00 1,20 11,6 1,07 177,1 62,350 1,67 7 1,0 1,00 1,30 11,6 0,79 142,0 41,100 0,75 8 1,0 0,93 1,10 4,5 0,34 32,7 31,300 1,72

Esimerkki VII

Palonkestäviä rakennuslevytuotteita joiden tiheys oli pieni, valmistettiin sokeriruokojätteistä, ts. bagassista, joka saatiin sokeriruokonesteiden mekaanisen poispuristamisen jälkeen syöttämällä varret, joista lehdet oli poistettu, murs-kaustelojen väliin ja pesemällä vedellä. Puristetut varret jau- 19 62525 hettiin sitten vasaramyllyssä kooltaan vaihteleviksi partikkeleiksi, jotka sisälsivät kuorikuitua, ydintä ja kasvin kaikkia muita kuoressa esiintyviä komponentteja ts. normaalisti läsnäolevia vahoja ja piidioksidikerrostumia.

Vasaramyllyssä hienonnettujen osasten pituus oli enintään 8 can ja paksuus oli 1-4 nm. Pöly ja alle 20 mesh'in (alle 0,83 nm) osaset poistettiin seulomalla. Bagassin ominaispainoksi arvioitiin 0,21 ja pinta-alaksi mitattiin 19 000 cm per 100 g ilmakuivattuja osasia.

200 g:n koemäärä ilmakuivia osasia käsiteltiin 360 g;11a kaupallista lannoitelaatua olevaa ammoniumpolyfosfaattiliuosta, jonka ominaispaino oli 1,4 ja analyysi 10:34:00 NPK, käyttäen

O

noin 9,5 mg liuosta ympäröivän pinnan cm kohti, joka vastaa 2 68 mikron kalvopaksuutta, luovuttaen 3,23 mg ?2°5 osasPinnan cm kohti.

Sementtikiintoaineseos, jossa oli 150 g perkipoltettua mag-nesiumoksidia ja 450 g jauhettua dolomiittia, ja joka läpäisi 100 mesh'in seulan, siivilöitiin polyfosfaatilla kostutetuille osasille ja rumpusekoitettiin 22 sekuntia. Tämän MgO-raemäärän todettiin mitatun tiheysarvon 3,36 perusteella antavan 11,5 % tai 17,3 g reagoivaa MgO:ta oksifosfaattina; vastaavasti toimi 132,7 g pelkkänä tiheänä inerttinä täyteaineena. Vastaavasti laskettiin dolomiitin antavan 10,5 g MgO:ta reaktioon, loppuosan ollessa inerttinä täyteaineena (428 g).

Bagassisementtiseos kaadettiin heti laipoilla varustettuun levymuottiin, jonka mitat olivat 15 x 30 cm, tasoitettiin ja puristettiin puristuslevyllä käyttäen 7,5*io5 Pa:n painetta. Paksuus pidettiin arvossa 2,53 cm. Paine poistettiin 12 minuutin kuluttua ja levy ilmakuivattiin viisi päivää ennen koetta. Levyn lämpötila oli 54°C kun se poistettiin muotista. Saadun levytuot- 3 teen kovettunut tilavuus oli 1017 cm ja se painoi 998 g, eli sen tiheys oli 0,98. Staattisessa taivutuksessa saadut MOR- ja MOE-arvot olivat 79,4, vastaavasti 17 900*^0^ Pa·

Laskemalla jäännösammonium-polyfosfaattiliuos (jättämällä dolomiitista muodostuneen ammoniumkarbonaatin huomioimatta) joka jää jäljelle bagassin huokosissa kiteytyvänä kuivana suolana voidaan osoittaa että osasiin jäljelle jäänyt määrä on suurempi i.

20 6 2 5 2 5 kuin se määrä joka vaaditaan jotta lignoselluloosa-aineet täyttäisivät palonkestävyysnormin "Class A". Tuotteen liekinkestä-vyys kokeiltiin näin ollen kohdistamalla siihen suora liekki, jonka lämpötila oli 800°C, pinta-alalla, joka oli 4,5 x 4,5 cm, 15 minuutin ajaksi. Tämän ajan jälkeen havaittiin vain vähäistä pintakärventymistä ilman liekkejä. Vähäistä kaasun muodostusta ja höyrystymistä esiintyi alussa liekkipuolen muuttuessa hehkuvan punaiseksi kun taas vastakkainen puoli oli vain hiukan lämmin, noin 40°C. Toisessa kokeessa liekin lämpötila nostettiin 1200-1400°C:seen, jolloin käsitelty pinta muuttui hehkuvan kuumaksi noin 30 sekunnissa ja ainemassaan vähitellen muodostui syvennys.

3,5 minuutissa vastakkainen pinta alkoi hehkua ja 5 minuutissa 2,52 cm paksu levy oli palanut läpi.

Esimerkki VIII

Kiinteässä muodossa oleva ammonium-polyfosfaatti, kuten TVA:n 11:55:00 tai 12:54:00, on myös käyttökelpoinen impregnoivana suolana ja kalsium- ja magnesiumyhdisteiden sekoittamiseksi yksivaiheisessa menetelmässä osasten, suolan ja veden kanssa ja niiden sitomiseksi keskenään.

Ensimmäisessä kokeessa 69 g 11:55:00-suolaa lisättiin 215 g:aan ilma-kuivia punaleppälastuja, joiden paksuus oli 1,3 mm ja leveys ja pituus 2 cm, vastaavasti 6 cm. Seokseen lisättiin vielä 250 g hienojakoista sementtikiintoaineita, joissa oli 25 osaa perkipoltettua magnesiumoksidia ja 75 osaa jauhettua dolomiittia ja jotka läpäisivät 100 mesh'in seulan (raekoko <, 0,15 mm). Kuivat kiinteät aineet sekoitettiin huolellisesti, minkä jälkeen seoksen päälle ruiskutettiin 100 g vettä jatkuvasti pyörittäen rummussa ja 30 sekuntia myöhemmin erä kaadettiin muottiin, tasoitettiin ja puristettiin 3*10^ Pa:n paineessa 10 minuutin ajan, poistettiin ja ilmakuivattiin 7 vuorokautta ennen koetta. Levyn paksuus 3 säädettiin 1,9 cm:ksi, jolloin tiheydeksi saatiin 0,54 kg/cm .

MOR- ja MOE-arvot olivat 18,6 vastaavasti 10,200*10^ Pa.

Toisessa kokeessa, jossa kokeiltiin kiinteän ammoniumpoly-fosfaatin käyttämistä, suola liuotettiin ensin veteen ja saatu liuos lisättiin hiutaleisiin. Elektrolyytillä kostutetut hiutaleet pölytettiin samalla määrällä sementtikiintoaineita kuin edellisessä esimerkissä ja valettiin saman mittaiseksi levyksi.

7 vuorokauden konditioinnin jälkeen näytteiden tiheys oli 0,54 kg/ 3 5 cm , MOR 20,0 ja MOE 12 100*10 Pa. Samanpaksuisen, nestemäisellä r,;.: 21 62525 10:34:00-ammoniumpolyfosfaatilla valmistetun näytteen tiheys oli 0,87, MOE 36,9*10^ Pa ja MOE 17 500*10^ Pa,mikä osoittaa että kiinteä ammoniumpolyfosfaatti on sopiva korvike nestemäiselle suolalle.

Esimerkki IX

Yhdistelmäaineista valettujen tuotteiden kestävyyden kokeilemiseksi jotka tuotteet oli valmistettu käyttäen magnesiumoksi-fosfaatilla päällystettyjä puuosasia joissa jauhettua piidioksi-dihiekkaa käytettiin inerttinä täyteaineena, valmistettiin kaksi näytesarjaa, joiden keskimääräinen paksuus oli 2,12 ja tiheys 0,55.

Toista sarjaa kokeiltiin ilmakuivana 7 vuorokauden kovetta-misen jälkeen huoneen lämpötilassa. Näytteiden MOR oli 25,7*10^

Pa ja vastaava MOE-arvo määritettiin 12 340*10 5 Pa:ksi.

Toinen näytesarja upotettiin vuorottain vesijohto- ja meriveteen ilmakuivamalla näytteet liotusten välillä. Suoritettiin yhteensä 7 tällaista käsittelyjaksoa ja saatuja näytteitä testattiin lopuksi taivuttamalla ne ilmakuivina. MOR-arvo väheni 7 %:lla ja painohäviö oli 3 % ilmastetulle näytteelle.

Keksinnön avulla saavutettavat suhteellisen suuret sidos-arvot mahdollistavat sellaisten mineraalisidottujen puutuotteiden jatkuvan valamisen, joilla on suuri lujuus ja alhainen paino ja joilla on ontto rengasmainen tai suorakulmainen muoto ja joita käytetään esimerkiksi viemäriputkissa, rummuissa ja pi-temmissä putkikappaleissa. Tämän keksinnön soveltuvuus tällaisia tarkoituksia varten ilmenee erityisesti siinä että on teknisesti mahdollista tehdä tällaiset tuotteet nesteisiin nähden huokoisiksi ja läpäiseviksi valitsemalla sellaiset valmistusolosuhteet, joissa tällaisia kevytrakenteisia putkia voidaan valmistaa. Toisaalta, valitsemalla sellaiset olosuhteet jotka edistävät kolloidien siirtymistä tuotteen pintaan, esimerkiksi keskipakovalamalla, voidaan valmistaa tillejä ja putkia, joiden pinta on suljettu. Vastaavasti, haluttaessa valmistaa pilareita, joissa tärkeitä ominaisuuksia ovat suuri taivutuslujuus ja kevyt paino, jatkuva valumenetelmä voi käsittää muotin pyörittämisen alhaisella kierros-nopeudella valun aikana tai sen jälkeen, jolloin aikaansaadaan samanaikaisesti puu-sementtiseoksen tiivistymisen ja kolloidien liikkumisen pintaan keskipakovoimien vaikutuksesta. Muuntelemalla tätä tekniikkaa voidaan valmistaa joukko erityyppisiä muottituot-teita.

rii ,

Claims (7)

1. 22 6 2 5 2 5 Patenttivaatimukset;
2. 1. Menetelmä hyvän lujuuden ja liekinkestäviä ominaisuuksia omaavan muotoillun >' ligniinipitoisia osasia sisältävän tuotteen valmistamiseksi, joiden osasten huokostiloissa on anraoniunpolyfosfaattisuolakerrostu-ma ja joiden pintatilan mikro-onteloissa ja syvennyksissä on kiteytyneenä polyfosforihapon magnesiumsuoloja, jolloin mainitut osaset sisältävät niihin tarttuneena mineraalisen pintakerrostuman, jossa on hienojakoisia mineraalisia kiintoaineita, jotka ovat sidotut keskenään ja ligniinipitoisiin osasiin, tunnettu siitä, että - ligniinipitoisen osasmassan pinnalle lisätään vesipitoinen liuos kostuttavan päällysteen muodostamiseksi, joka luovuttaa noin 2 12-20 mg ?2°5 osasten pinta-alan cm kohti, ja - annetaan liuoksen absorboitua melkein täydellisesti kostean massan osasiin samalla säilyttäen kostea pinta, - kostutetuille osasille lisätään hienojakoisia mineraalisia sementtikiintoaineita määränä, joka on 0,93-5 kertainen lignosellu- loosa-aineen painoon nähden, ja joka sisältää noin 15-200 mg perki- 2 poltettua magnesiumoksidia ligniinipitoisten osasten pinta-alan cm kohti sekoitettuna hienojakoisen mineraalisen täyteaineen kanssa, jolloin täyteainetta on läsnä määrässä, joka on hivenmäärästä aina 59 kertaa perkipoltetun magnesiumoksidin painosta, sementtikiinto-aineiden sisältäessä raekokoja, jotka vaihtelevat 53 mikronista aina noin 149 mikroniin, - päällystetyt osaset yhdistetään rakennusmuodoiksi ja tuote pidetään määrätyn puristuspaineen alaisena ainakin niin kauan, kunnes mineraalisideaine on jäykistynyt, ja - tuote kovetetaan 10-50°C:n lämpötilassa.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ammoniumpolyfosfaattiliuos valmistetaan saattamalla konsentroitu ammoniumhydroksidiliuos reagoimaan polyfosforihapon kanssa, jonka P20^-pitoisuus on noin 83 %, vesipitoisen liuoksen valmistamiseksi, joka sisältää noin 28-37 paino-% P2°5*
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 ja 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että ammoniumpolyfosfaattiliuos sisältää seka-ammonium-fosfaatteja, joissa on noin 35-40 % ammoniumortofosfaattia, noin 45-50 % ammoniumpyrofosfaattia, noin 9-11 % ammonium-tripolyfosfaat- 23 62525 tia ja noin 2-5 % korkeampia ammoniumpolyfosfaatteja, ja liuoksen ammoniakkipitoisuus vastaa 10-11 % typpeä ja sen fosfaatti-ionipi-toisuus noin 34-37 paino-%:n PjO^-analyysiä.
5. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hienojakoinen mineraalinen sementtikiintoaine on perki-poltettua magnesiumoksidia ja kiinteitä täyteaineita, kuten magne-siittiä, kalkkikiveä, dolomiittiä, magnesiumsilikaattia, magnesium-fosfaattia, kalsiumsilikaattia, piidioksidia, aluminiumoksidia, sir-koniumoksidia, poltettua savikiveä ja jauhettua tiileskiveä.
6. 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valettu massa tiivistetään käyttäen hyväksi pelkkää vetovoiman osasille ja tartutetuille aineille indusoimia paineita.
7. 1. Förfarande för framställning av en eldfast formad produkt med hög styrka innehallande ligninhaltiga partiklar, vars porer innehäller en ammoniumpolyfosfatsaltbeläggning ooh vars mikrohäligheter och för-djupningar i ytskiktet innehäller utkristalliserade magnesiumsalter av polyfosforsyra, vilka partiklar uppbär ett vid dessa fäst mine-raliskt ytskikt av finfördelade mineraliska fasta ämnen, som är för-bundna med varandra och med de ligninhaltiga partiklatna, k ä n -netecknat därav, - att man pä ytan av en massa av ligninhaltiga partiklar an- bringar en vattenlösning, som bildar en vätande ytbeläggning, som 2 avger omkring 12-20 mg ^2^5 Per cm av massans yta, ocb - att man later den fuktade massan stä sä länge att lösningen nästan helt och halier absorberas i partiklarna, medan ytan halls fuktig, - att man belägger de fuktade partiklarna med ett finfördelat fast mineralcement i en mängd som är 0,93-5 faldig i förhällande tili lignocellulosapartiklarnas vikt och vilken innehäller 15-200 mg dödbränd magnesiumoxid per cm av de ligninhaltiga partiklarnas yta blandad med ett finfördelat mineralfyllnadsmedel,vilket fyllnads-medel föreligger i en mängd av endast spär tili 59 ganger den dödbrända magneslumoxiden, varvid cementet innehäller korn med en storlek av omkring 53 tili omkring 149 mikroner,