FI64568C

FI64568C - Eldfast bauxitblandningsskiva

Info

Publication number: FI64568C
Application number: FI762939A
Authority: FI
Inventors: James R Roberts
Original assignee: Eucatex Sa
Priority date: 1975-11-10
Filing date: 1976-10-14
Publication date: 1983-12-12
Also published as: FI762939A; FI64568B; SE7609449L; JPS5274661A; FR2330752B1; FR2330752A1; DE2649724A1; BR7600777A

Description

I- rRl rt1. KUULUTUSJULKAISU . c, o ® * UTLÄGG NI NGSSKRI FT 64568 JS® 1451 iic-a------------ '- ^ (51) Kv.lk.-jlin.CI.3 C 04 B 43/16 SUOMI — FINLAND (21) ******««" - Pw-n^knlnj 762 939 (22) Htkemlipllvi — AnsOknlngidag ^ q ^

(23) Alkupllv» —Glltlghet*l*f ^ 1Q

(41) Tullut Julkiseksi— Blivtt offentllg ^ ^

Patentti- ja rekisterlhallltu* (44) Nlhtivlkslpanon ja kuuL|ulk»lsun pvm.—

Patent· och registerstyrelaen Ansakin utiagd och uil.skriften publicerad 31.08.83 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird prloritet 10.11.75 USA(US) 630615 (71) fiucatex S.A. Industria e Comercio, Av. Francisco Matarazzo, 58U, £jao Paulo, Brasilia-Brasilien(BR) (7?) James R. Roberts, Palatine, Illinois, USA(US) (7I) Leitzinger Oy (5I*) Tulenkestävä bauksiittiseoslevy - Eldfast bauxitblandningsskiva Tämän keksinnön kohteena on tulenkestävä bauksiittia sisältävä seos-levy. Se kohdistuu erityisesti tulenkestävään liqnoselluloosapitoi-seen levyyn, joka sisältää bauksiittia pääasiallisimpana aineosana.

Eräässä laajalti käytetyssä kaupallisessa prosessissa seoslevvn valmistamiseksi kuitumaisen selluloosamassan lietettä juoksutetaan tasoviirakoneen viiralle ja muodostetaan tyhjö märkään rainaan.

Tämä raina valssataan puristaen haluttuun paksuuteen ia uunikuiva-taan.

Tulenkestävä seoslevy tehdään samalla tavalla käyttäen huomattavassa määrässä lietteessä mineraalista ainesosaa. Niinpä käytettyihin mineraaliaineosiin kuuluvat kipsi, perliitti, mineraalikuidut, lasikuidut ja vermikuliitti.

Viime aikoina on myös ehdotettu käyttää tällaisissa levyissä alumi-niumhydraattia (aluminiumhydroksidi) ja bauksiittia (hydratoitu 2 64568 aluminiumoksidi) mineraalisena ainesosana. Tyypillisiä seoslevyjä, jotka sisältävät näitä aineita, on esitetty USA-patenteissa 570,361, 1,907,711 ja 2,108,761.

Kuitenkin aikaisemmat tutkijat ovat käyttäneet yksinomaan aluminium-hydraattia tai hydratoitua aluminiumoksidia johtuen niiden palamattomasta luonteesta. Erityistä arvoa ei ole annettu bauksiitin (hyd-ratoitu aluminiumoksidi) lignoselluloosaseoslevvn osasten käytölle tulenkestävänä aineosana, jolle on tunnusomaista sellainen fysikaalinen tila ja kemiallinen koostumus, että vaikka se on kestävä valmistuksen, varastoimisen ja käytön tavallisissa olosuhteissa, joutuessaan paloympäristöön, se vapauttaa vesihöyryä määrässä, joka on riittävä olemaan merkityksellinen ja usein määräävä tekijä vähennettäessä sitä sisältävän levyn palavuusominaisuuksia, jolloin levyn tulenkestävyys paranne.

Tässä käytetty termi "bauksiitti" tarkoittaa seuraavan kaavan mukaista aluminiumoksididihydraattia: A1203 * 2H20

Bauksiitin hydraattiveden teoreettinen määrä on 26 paino-%. Lisäksi sille on ominaista, että se on kestävä lämpötiloissa alle noin 200°C, ts. lämpötiloissa, jotka vallitsevat seoslevvjen valmistuksen, varastoimisen ja käytön aikana. Kuitenkin tulipalo-olosuhteissa sille on ominaista sen hydraattiveden huomattava kokonaisvapautumi-nen, joka vesi muuttuu vesihöyryksi, kun hauksiittia kuumennetaan lämpötilaan yli noin 200°C.

Tämä vesihöyry, ollen palamaton kaasu, hidastaa seoslevyn palamista. Myöskin tulipalosta aiheutuvan lämmön absorptio hydraattiveden muuttuessa höyryksi edelleen hidastaa seoslevyn palamista. Seurauksena on se, että seoslevyillä, jotka sisältävät bauksiittia, on tulenkes-tävyyden merkitykselliset ja ainutlaatuiset ominaisuudet, jotka tekevät ne arvokkaiksi kauppa-artikkeleiksi.

Niinpä tämän keksinnön päätarkoituksena on aikaansaada tulenkestävä 64568 seoslevy, erityisesti bauksiittia sisältävä tulenkestävä levy, jolla on erittäin korkea-asteinen tulenkestävyys, joka on valmistettavissa helposti tavallisilla menetelmillä huokeine, helposti saatavine tulenkestävine aineosineen (bauksiitti), joka siten voidaan valmistaa taloudellisesti, jolla on tulenkestävyyslaadut, jotka ovat hyväksyttäviä eri kokeissa ja standardien mukaan, joita vaaditaan tulenkestäville levyille, joilla on miellyttävä ulkonäkö, hyvä pinnan laatu ja sopivat laadut koneistusta ja työstöä varten ja joka ei ole kohtuuttoman painava niin, että sen kuljetus ja käyttö tuottaisi ongelmia.

Edellä esitetty tulenkestävä bauksiittiseoslevy käsittää huopautetun kuivatun arkin, joka sisältää dispergoituna seoksena lignosellu-loosaosasia, bauksiittiosasia ja sideainetta bauksiitti- ja ligno-selluloosaosasia varten.

Ollakseen sopiva käytettäväksi, levyn bauksiittiaineosan täytyy sisältää sen tavallinen määrä kemiallisesti sidottua hydraattivettä. Levylle täytyy myöskin olla ominaista huomattava kestävyys lämpötiloissa alle noin 200°C ja sen hydraattiveden melkein täydellinen muuttuminen vapautuvan vesihöyryn muotoon lämpötiloissa yli noin 200°C.

Keksinnön mukaiselle seokselle on tunnusomaista se, että se käsittää huopautetun kuivatun arkin, joka sisältää dispergoituna seoksena: paino-% ilmakuivasta arkista lignoselluloosaosasia 10 - 85 bauksiittiosasia 65 - 20 bauksiitin- ja lignoselluloosan sideainetta 5 - 25 jolloin bauksiitti sisältää ainakin 20 paino-% kemiallisesti yhtynyttä hydraattivettä, jolloin seos lisäksi mahdollisesti sisältää vermikuliittia ja/tai savea.

4 64568

Lignoselluloosaosaset, jotka ovat edellä esitettyjen tiheydeltään keskisuurten seoslevyjen päärakenneaineosana, voivat olla peräisin hyvin erilaisista lähteistä. Tyypillisiin lähteisiin kuuluvat bagassi ja sellaiset puut kuin eukalyptus, puuvillapuu, raita, leppä, douglaskuusi ja mänty.

Kun käytetään puuaineksia, niitä voidaan käyttää hakkeena, höyläys-lastuina, liuskoina tai sahanpuruna. Mikä hyvänsä niiden lähde pienennetään ensin sopivimmin kuiduttamalla 1ignoselluloosakuitujen ja kuitukimppujen muotoon. Tämä aikaansaadaan sopivilla laitteilla, kuten Bauerin tai Sprout-Waldronin mekaanisilla raffinööreillä. Sopivaan kuidutusjärjestelmään kuuluu tavallinen Asplundin kuidutin, jossa puukappaleet saatetaan hiomisvaikutuksen alaiseksi höyry-ympäristössä, paineessa noin 2,8 - 15,5 kp/cm2. Jos halutaan tai on välttämätöntä, Asplundin koneen kuitumainen tuote voidaan johtaa toiseen raffinööriin, kuten Asplundin raffinööriin lopuksi pienentämiseksi osaskoon, josta korkeintaan 10 % jää 12 meshin seulalle, U.S. Sieve Series.

Edellä esitettyjen tulenkestävien seoslevyjen toisena pääaineosana on edellä mainitun mukaan bauksiitti (aluminiumoksididihydraatti).

Tätä mineraalia on laajalle levinneenä moniin maantieteellisiin paikkoihin ja sitä on helposti saatavissa kaupan olevana artikkelina. Sitä on saatavissa hydratoidussa muodossa, jossa se sisältää ainakin noin 26 paino-% hydraattivettä. Sille on ominaista kestävyys lämpötilassa alle 200°C ja myöskin kyky vapauttaa hydraattivesi vesihöyryn muodossa kuumennettaessa lämpötiloihin yli 200°C. Tyypillinen näyte alkaa vapauttaa hydraattivetensä lämpötilassa noin 250°c ja se vapauttaa kaiken hydraattivetensä lämpötilassa noin 450°C. Huomattava määrä lämpöä tarvitaan tätä muutosta varten ia tämä on se tekijä, joka on tärkeä bauksiittia sisältävien seoslevyjen lisääntymiselle tulenkestävyydelle.

Bauksiitin (aluminiumoksidihydraatti) tämä käyttäytyminen on erotettava kipsin (kalsiumsulfaattidihydratti), joka on kipsilevyn pää-aineosa, käyttäytymisestä. Samoinkuin bauksiitti, kipsi vapauttaa 64568 hydraattivetensä kuumennettaessa. Kuitenkin kipsi vapauttaa hydraat-tivetensä lämpötilassa 49°C, kun taas bauksiitti lämpötilassa yli 200°C. Tämä johtaa kipsilevyn kahteen vakavaan epäkohtaan.

Ellei suoriteta erikoisia varovaisuustoimenpiteitä, kipsilevyn kip-sisisältö tulee vapauttamaan hydraattivetensä kuivausuunissa levyn valmistuksen aikana. Niinpä levy on kuivattava hyvin hitaasti, mikä hidastaa tuotantonopeutta ja supistaa myllyn tuotantoa. Toisaalta bauksiittilevy voidaan kuivata nopeasti korkeassa lämpötilassa, mikä lisää tuotantonopeutta ja vastaavasti laitteiston tuotantokykyä.

Käytössä kipsilevyn kipsisisältö tulee vapauttamaan hydraattivetensä käytettynä korkealämpötilaisissa ympäristöissä, kuten kattilahuoneissa ja muissa paikoissa, joissa lämpötilat ovat hyvin korkeita, mistä on seurauksena levyn luhistuminen. Seoslevyissä, jotka sisältävät bauksiittia, ei esiinny tätä epäkohtaa.

Ollakseen sopiva käytettäväksi juuri selitetyssä seoslevyssä, bauk-siitin täytyy olla tilassa, jossa se on yhteensopiva levyn valmistuc-raaka-aineiden muiden ainesosien kanssa. Sen täytyy myöskin olla muodossa, jossa se vapauttaa hydraattivetensä nopeasti ja tehokkaasti joutuessaan tulipalotilanteeseen. Tämä saavutetaan aikaansaamalla bauksiittituote, jonka osaskoko on 325 - 12 mesh - 12 - 200 mesh, U.S. Sieve Series. Esillä olevaan tarkoitukseen sopivan tyypillisen bauksiittituotteen seula-analyysi osoittaa, että 0,6 % jää 35 meshin seulalle, 18,62 % 120 meshin seulalle ja 80,72 menee 120 meshin seulan läpi.

Sekoitettuna levyn valmistusraaka-aineisiin bauksiittiainesosan täytyy myöskin sisältää ainakin 20 paino-% kemiallisesti sidottua hvd-raattivettä. Ottaen huomioon, että 100 %:sesti puhdas bauksiitti sisältää teoreettisesti 26 % hydraattivettä, tämä alempi arvo 20 % ottaa lukuun epäpuhtaan bauksiitin tai bauksiitin, joka on epätäydel-lisesti hydratoitu, käytön. Käytännössä kaupan oleva bauksiitti voi sisältää 28 - 32 % vettä, johtuen todennäköisesti lisämäärän absorboitunutta kosteutta tai erittäin hydratoitujen mineraaliepäpuhtauksien 6 läsnäolosta. 64 5^8

Bauksiittituotetta, joka soveltuu hyvin esillä olevaan tarkoitukseen, on kaupan hyvin alhaiseen hintaan seulontajätteinä, jotka ovat peräisin sen bauksiittimineraalin valmistuksesta, jota käytetään valmistettaessa aluminiumoksidia.

Sideaineena lignoselluloosa- ja bauksiittiosasia varten, jota käytetään valmistettaessa edellä selitettyjä tulenkestäviä seoslevyjä, on laajasti ottaen erittäin pitkälle hydratoitu selluloosageeli, tärkkelys tai näiden kahden sideaineen seos. Pitkälle hydratoitu selluloosa-geeli on erittäin mielenkiintoinen, koska se on ainutlaatuisen sopiva käytettäväksi tulenkestävässä levyssä, joka sisältää pääosan bauksiit-tia.

Geeli on erinomainen bauksiitti- ja lignoselluloosaosasten sideaine. Levyä valmistettaessa geelin päätehtävänä on pidättää bauksiittiosaset levyn valmistuslietteessä niin, että ne eivät mene hukkaan veden poistuessa muodostusviiralta. Geeli auttaa bauksiittiosasia dispergoitu-maan läpeensä levyn valmistusraaka-aineisiin ja pitää ne tasaisena dispersiona. Geeli ei vaikuta epäedullisesti olosuhteisiin, jotka vallitsevat uunissa levytuotteiden kuivauksen aikana.

Geelillä on myöskin erittäin pieni osaskoko ja se peittää tehokkaasti ja tasaisesti lignoselluloosan, bauksiitin ja saven hienot osaset sekä sitoo nämä varmasti ja pysyvästi yhteen valmiissa levyssä.

Käytetty geeli eroaa aikaisempia laatuja olevista hydratoiduista sel-luloosageeleistä siinä, että se on täydellisesti hydratoitu tilaan, jossa sillä olennaisesti ei ole mitään kuiturakennetta. Eroavaisuus tulee selvästi, kun geelit saatetaan tavalliseen Schopper-Rieglerin jauhautumisasteen määrityskokeeseen tai TAPPI Standard T221-OS-63-kokeeseen.

TAPPI Standard T221-OS-63 mukaan, jota käytetään erilaisten massojen jauhautumisas teen määritykseen, jotka tulevat tässä kysymykseen, massa muodostetaan Williamsin arkkimuotissa arkiksi, jonka läpimitta on noin 15,9 cm. Muotissa muodostettu arkki sisä]tää 1,2 g kuivaa massaa tai geeliä. Tarvittava valumisaika arkin muodostamiseksi mitataan ja se ilmaisee aineen hydratoimisasteen.

7 64568 Käytettäessä tätä koetta on helposti mahdollista erottaa edellä selitetyt pitkälle hydratoidut selluloosageelisideaineet laadultaan aikaisemmista hydratoiduista selluloosageelituotteista, joita käytetään valmistettaessa kiilloitettua pergamiinipaperia ja aikaisemman laatuisia seoslevytuotteita, joita on esitetty Robertein USA-paten-tissa 3 379 608-9. Molemmissa näissä käytetään hydratoituja sellu-loosageelejä, joiden valumisaika mitattuna edellä mainitun TAPPI Standard T221-OS-63 mukaan on noin 300 sekuntia.

Kuitenkin keksinnön mukaan on huomattu, että on mahdollista hydratoida selluloosageeli asteeseen, joka on paljon korkeampi kuin mikä on ominaista geeleille, joita käytetään joko kiilloitetussa pergamiinipa-perissa tai edellä mainitun patentin mukaisissa seos levyissä. Niinpä kun mainittujen aikaisemman laatuisten geelien TAPPI-standardi-jauhautumisaste, jonka määrittää noin 300 sekunnin valumisaika, tämän keksinnön mukaan käytetään valumisaikoja ainakin 350 sekuntia, sopivasti 900 sekuntia ja sopivimmin 900 - 2000 sekuntia.

Muita koestusmenetelmiä voidaan käyttää edellä selitettyjen täydellisesti hydratoitujen selluloosageelisideaineiden indentifioimiseen ja kuvaamiseen.

Eräänä tällaisena menetelmänä on määrätä kutistuminen kuivaamalla käsin tehty arkki, joka on valmistettu edellä esitetyn TAPPI-kokeen mukaan. Sopiva hydratoitu geeli tulee muodostamaan käsin tehdyn arkin, joka kutistuu kuivattaessa läpimittaan, joka on ainakin 35 % pienempi kuin alkuperäinen läpimitta.

Kolmannessa menetelmässä käsin tehty arkki kuivataan ja pieni liekki kohdistetaan sen alapintaan. Jos selluloosa on riittävästi hydratoitu, liekki tulee heti muodostamaan kuplan levyyn.

Neljännessä koestusmenetelmässä 250 ml jauhettua massa lietettä kuivataan jähmeäksi palloksi. Jos geeli on riittävästi hydratoitu esillä olevia tarkoituksia varten, pallo tulee uppoamaan, kun se pudotetaan veteen ja sen jälkeen pysyy kovana paisumatta rajoittamattoman upotus-ajan .

Näin luonnehdittujen, täydellisesti hydratoitujen selluloosageeliside-aineiden käyttö keksinnön mukaisissa, tiheydeltään keskitiheissä !. / 8 64568 seoslevyissä on kriittisen merkityksellinen useista syistä.

Ensiksikin geeli toimii erittäin tehokkaana sideaineena, joka sitoo lignoselluloosakuidut yhteen valmiissa tuotteessa. Kuivattaessa geelisideaine kutistuu huomattavasti, vetää osaset yhteen ja sulkee ne palautumattomasti lujitettuun tilaansa. Tämä tekijä on ensiarvoisen tärkeä määrättäessä levytuotteen lisääntynyttä lujuutta.

Geeli toimii myös sideaineena, joka vaikuttaa hyvin nopeasti huopautetun arkin paksuuteen ja tiheyteen, kun se johdetaan puristimeen. Tämä'tekee mahdolliseksi nopean puristustoiminnan, ts. vaatii puristusajan ainoastaan 10 sekunnista kolmeen minuuttiin, sopivimmin 10 sekunnista 60 sekuntiin. Tämä puolestaan merkitsee huomattavaa taloudellisuutta, koska tarvitaan ainoastaan yksi suhteellisen kallis yksiaukkoinen puristin, joka helposti on sovitettavissa tavallisten laitteistojen tuotantolinjojen yhteyteen.

Edellä selitetyn uuden selluloosasideaineen käytöllä saavutetaan useita muita tärkeitä etuja. Sideaine antaa sitä sisältävälle levytuotteelle vedenkestävyyden. Kuten huomataan, tällaiset tuötteet sisältävät 5-40 painoprosenttia sideainetta ja tämä on niin voimakkaasti hydra-toitu, että se on pääasiallisesti veteen liukenematon. Tämä antaa seostuotteelle korkea-asteisen sideaineen vedenkestävyyden. Geelisideaine on erinomainen tässä suhteessa tavallisiin kuitulevysideainei-siin, kuten kuumassa kovettuviin karbamidiformaldehydihartseihin nähden.

Vielä lisäksi geeli on erittäin tehokas dispergoiva aine muodostettaessa kuitulietteitä, joista valmistetaan levyjä. Tämän keksinnön mukaan se hajottaa lietteen sisältämät puukuiturykelmät erillisiksi kuiduiksi. Se sakeuttaa myöskin lietettä niin, että tämä kulkee viiralla sakeudessa noin 5 %, jolloin lietteen sisältämillä kevyillä osasilla on pieni pyrkimys kellumiseen ja painavilla osasilla laskeutumiseen. Vielä edelleen se on vastuussa erittäin kestävän lietteen muodostamisesta, joka muutetaan poikkileikkaukseltaan täysin homogeeniseksi valmiiksi levytuotteeksi.

Neljänneksi geeli toimii hienojen osasten pidätysaineena. Tämä on erittäin tärkeää levyn tyhjömuodostuksen aikana massal hetteen virratessa viiralla. Tämän vaiheen aikana lietteessä olevat hienojakoiset 64568 osaset pyrkivät poistumaan muodostetusta arkista veden poisvalumisen vaikutuksesta. Pidätysaineena geeli aikaansaa hienojen aineosien arvokkaan pysymisen arkissa, mikä säästää raaka-aineita, parantaa levyn ominaisuuksia ja vähentää jätteen sijoitusongelmaa.

Hydratoidut selluloosageelit, jotka soveltuvat tarkoitettuun tarkoitukseen, ovat tuotteita, joissa hydraattivettä lisätään selluloosa-molekyyliin pääasiallisesti jauhamalla tai hienontamalla täydellisesti selluloosa vesiväliaineessa. Tällöin selluloosa muutetaan kuohkeasta, kuitumaisesta tilasta geelimäiseen tilaan, muutosasteen riippuessa sellaisista muuttujista kuin jauhatusaika, jauhatuslaitteiden laatu, vieraiden kemikaalien läsnäolo tai puuttuminen jne. Tavallisesti muutos toteutetaan selluloosamassan mekaanisella käsittelyllä vesiväliaineessa levytyyppisissä raffinööreissä, jotka on varustettu laavajauhimilla tai kartiomaisissa raffinööreissä, kuten jordan-myllyssä.

Selluloosamas^ geelin valmistamiseksi voi olla peräisin useista lähteistä, esimerkiksi valkaistuista tai valkaisemattomista puu- tai ba-gassimassoista, jotka on valmistettu tavallisilla sulfaatti- tai sul-fiittikeittomenetelmillä. Jos raaka-aineena käytetään bagassia, on sopivinta kuoria se ennen kuidutusta. Massat soveltuvat suuressa kaupallisessa mittakaavassa kuivattujen massa-arkkien valmistukseen.

Valmistettaessa edellä selitettyjä geelituotteita selluloosamassa jauhetaan ja hydratoidaan täydellisesti korkeaan asteeseen, jossa kui-turakenne on melkein kokonaan kadonnut. Tämä aikaansaadaan hajottamalla selluloosamassa-arkit eri kuiduiksi tai kuiturykelmiksi, sopivimmin lisäämällä kuivat arkit ja vettä tavalliseen märkäkuiduttimeen (hydra-pulperiin) ja märkähajotetaan massan sakeudessa 1 - 10 %, sopivimmin 6 - 8 %. Tämä vaatii aikaa noin 30 minuuttia.

Sitten saatu massa pumputaan varastosäiliöön ja syötetään säädettävänä virtana valittuun levy- tai kartiotyyppiseen raffinööriin. Sopivimmin kolme tällaista raffinööriä on sovitettu sarjaan virtausta rajoitta-vine venttiileineen, jotka on sovitettu myötävirtaan viimeisestä raffinööristä sopivan raffinöörissä viipymisajan takaamiseksi. Nämä raffinöörit hiovat massaa ja hydratoivat sen korkeaan asteeseen.

Saatu osittain jauhettu ja hydratoitu massa johdetaan toiseen varasto-säiliöön, joka syöttää saman tavallisen luokan raffinööriä kuin ensim- 10 64568 mäinen raffinööri, mutta joka on tehokas täydentämään hydratointia ja massan koon pienenemistä arvoihin, jotka antavat massalle TAPPI-standardivalumisajat ainakin 350 sekuntia, sopivimmin yli 900 sekuntia. Tämä aikaansaadaan hiertovaikutuksella, joka melkein täydellisesti hajottaa massan kuiturakenteen, saattaa vettä seiluloosamole-kyyleihin ja hydratoi massan täydellisesti. Tämä lisäjauhatus ja täydentävä jauhatus parantaa suuresti massan laatuja sideaineena, dispergoivana aineena ja pidätysaineena, käytettäessä edellä selitettyjen tulenkestävien seoslevyjen valmistukseen.

Erityisesti se tekee geelistä "palautumattoman" sideaineen. Tämä tarkoittaa sitä, että seoslevy, joka on valmistettu käyttäen edellä selitettyä tehokkaasti jauhettua geelisideainetta, voidaan saattaa kiehuvan veden vaikutuksen alaiseksi useiksi tunneiksi, jolloin sidottujen kuitujen välillä esiintyy ainoastaan liimasidoksen vähäistä pehmenemistä tai höltymistä. Jos levy kuivataan sen jälkeen, kun se on saatettu tällaiseen keittokokeeseen, se on aivan yhtä luja kuin ennen keittämistä. Tämä sama ominaisuus esiintyy fenolihartseilla, kun niitä käytetään sideaineina. Ei ole mitään epäilystä keksinnön mukaisten seoslevyjen parantuneesta vedenkestävyydestä.

Hydratoidun selluloosageelisideaineen sidosvaikutuksen lisäämiseksi tai sen korvaamiseksi kokonaan eräissä tapauksissa, keksinnön mukaisiin levytuotteisiin voi kuulua 1-20 painoprosenttia tärkkelystyyppisen sideaineen kuivia kiinteitä aineita, jona tärkkelyksenä on joko tnais-sitärkkelys tai tapiokatärkkelys. Tapiokatärkkelys on edullisin. Johtuen alhaisesta geeliytymislämpötilasta noin 74°C tapiokatärkkelys keit-tämättömänä käytettäessä ei valu hitaasti viiralla olevista raaka-aineista pois.

Tärkkelys lisätään raaka-aineisiin keittämättömänä, kaupan saatavissa olevana kuivana jauheena. Se kehittää liimausominaisuutensa, kun se kiehuu märkämuodostetun maton kulkiessa uunin läpi.

Tapioka- ja maissitärkkelyksen käytöllä määrässä 1-3 painoprosenttia on etuna levyn vähän lisääntynyt kovuus. Suuremman kuin 3 %:n tärkkelyksen käytöllä on etuna levyn uunissa kuivausnopeuden huomattava aleneminen. Märän levyn vesipitoisuuden huomattavan määrän sitoo tärkkelys kemiallisesti kiehuessaan.

11 64568

Edellä selitetyn tulenkestävän seoslevyn edellä mainittujen pääaine-osien, ts. lignoselluloosaosasten, bauksiittiosasten ja sideaineen lisäksi voidaan edullisesti lisätä tiettyjä lisäaineita.

Eräänä tällaisena lisäaineena on lämmössä laajenevat vermikuliitti-osaset, joita lisätään määrässä 10 - 50 painoprosenttia ilmakuivan levyn painosta. Paisunut vermikuliitti on verraten kuohkeaa ainetta ja sen tehtävänä on vähentää levyn painoa, samalla kun se ylläpitää levyn korkeaa tulenkestävyysastetta.

Vermikuliittia voidaan lisätä sellaisessa muodossa ja sillä tavalla kuin on esitetty edellä mainitussa, vireillä olevassa suomalaisessa patenttihakemuksessa 761973.

Toisena lisäaineena, jota voidaan edullisesti lisätä, on sopiva savi, erityisesti sellaiset savet, jotka tunnetaan markkinoilla keraamisina savina. Näillä on yhteinen sintrautumisominaisuus saatettuna korotettuihin lämpötiloihin. Ollakseen sopivia niiden sintrautumislämpötilojen pitäisi olla alle sen lämpötilan, joka kehittyy puun tai muiden orgaanisten aineiden palaessa, sopivimmin alle noin 1093°C. Niiden osaskoko ei saa olla yli 50 mesliiä, U.S. Sieve Series.

Sopiviin saviin, jotka soveltuvat käytettäviksi tämän keksinnön mukaisissa seoslevyissä, kuuluvat laajasti ottaen laajalle levinneiden esiintymien alumiinioksidin vesipitoiset silikaatit. Eräs tällainen on kaupan.' saatavissa oleva aluminiumoksidin vesipitoinen silikaatti, joka sisältää 57 % piidioksidia, 27,9 % aluminiumoksidia ja 9,8 kemiallisesti yhtynyttä vettä. Toisena sopivana savituotteenä on kaupan saatavissa oleva aluminiumoksidin vesipitoinen silikaatti, joka sisältää 63 % piidioksidia, 26 % aluminiumoksidia ja 8,4 % kemiallisesti yhtynyttä vettä.

Näitä ja muita savia käytetään keksinnön mukaisissa seoslevyissä hienojakoisessa muodossa ja määrässä 5-20 painoprosenttia kuivan levyn painosta.

Vielä muihin lisäaineisiin, joita voidaan lisätä, kuuluvat liimausaineet, esimerkiksi tavallinen vahapitoinen liima, jota käytetään 0,5 - 3 painoprosenttia, kuten Petrolatum tai Hercules Paracol vaha, levyjen vedenkestävyyden parantamiseksi. Muita tulta hidastavia aineita, kuten booraksia, boorihappoa tai lasikuituja käytetään määrässä 5 - J5 ’* le- 64568 12 vyn sitkeyden ja iskulujuuden lisäämiseksi, pigmenttejä sekä eräissä tapauksissa lisäksi fenolihartsisideaineita käytetään määrässä, joka on sopiva haluttujen ominaisuuksien aikaansaamiseksi.

Keksinnön mukaista tulenkestävää bauksiittiseoslevyä valmistettaessa levyn valmistusraaka-aineet valmistetaan panemalla ensin veden ennalta määrätty kokonaismäärä halutun raaka-ainesakeuden 6 - 8 % saamiseksi säiliöön, joka on varustettu sekoituslaitteella. Sitten lisätään hydra-toitu selluloosageeli, minkä jälkeen lisätään tärkkelys, jos sitä käytetään, savi, jos sitä käytetään ja lignoselluloosaosaset. Viimeksi lisätään ennalta määrätty määrä bauksiittia, sen jälkeen, kun muut aineosat on perusteellisesti sekoitettu ja dispergoitu keskenään.

Sen jälkeen näin valmistettu raaka-aine juoksutetaan tasoviirakoneen tai muun tavallisen levyn valmistuslaitteen, joka on varustettu puris-tusteloilla märän massan arkin puristamiseksi ennalta määrättyyn paksuuteen, muodostusviiralle.

Raina tyhjömuodostetaan ja puristetaan valsseilla kiinteäainepitoi-suuteen noin 30 painoprosenttia, minkä jälkeen se leikataan arkeiksi ja siirretään nämä kolmen vyöhykkeen uuniin.

Uunin ensimmäisessä vyöhykkeessä ylläpidetään lämpötila noin 315 -371°C maton tärkkelyssisällön keittämiseksi ja sen liimausominaisuuk-sien kehittämiseksi. Toisessa ja kolmannessa vyöhykkeessä, joissa tapahtuu maton huomattava kuivuminen, lämpötilat säädetään arvoihin 232 - 288°C ja vastaavasti noin 204 - 260°C.

Kuivausta jatketaan lopulliseen levyn kosteuspitoisuuteen alle noin 1 painoprosenttia, sopivimmin noin 1/2 painoprosenttia. Tämä on tärkeää, koska jos pieni vesiylimäärä on läsnä, esimerkiksi levyn kosteuspitoisuus on 3 painoprosenttia, tämä kosteus tiivistyy levyn keskiosaan "märkäviivaksi". Tämä merkitsee sitä, että kosteuspitoisuus pitkin levyn neutraaliakselia voi olla niinkin korkea kuin 15 - 20 %. Tällaisessa tapauksessa uunista poistetut levyt ovat heikkoja ja voivat vahingoittua hyvin helposti seuraavissa käsittelytoiminnoissa, kun arkkeja liikutellaan käsin tai ne saatetaan sellaisen lävistyspuristi-men vaikutuksen alaiseksi, jota käytetään pienien reikien lävistämiseksi levyn pintaan valmistettaessa ääneneristyslevyä.

13 6 4 5 6 8

Muodostuksen ja kuivauksen jälkeen levyt jäähdytetään, syrjätään ja viimeistellään halutun tuotteen aikaansaamiseksi sekä pakataan kuljetusta varten.

Tuloksena edellä olevasta on valmistettu yhdenmukaisia levyjä, joiden kosteuspitoisuudet ovat alle 1 % ja joilla on haluttu tiheys. Tällä tavalla voidaan valmistaa esimerkiksi eristys levyjä, joiden tiheys on 3 noin 0,22 - 0,29 g/cm . Tällaisia tuotteita varten tavallisesti käytetyillä menetelmillä voidaan valmistaa myös keskitiheyden omaavia 3 levyjä, joiden tiheydet ovat noin 0,6 - 0,7 g/cm ja tosi kovia levyjä, ~ 3 joiden tiheydet ovat noin 0,9 - 1,2 g/cm .

Edellä selitettyjä bauksiittia sisältäviä tulenkestäviä seoslevyjä havainnollistetaan seuraavissa esimerkeissä, joissa osat on ilmoitettu painoprosentteina kuivan levyn painosta.

Esimerkki 1

Bauksiitin tehokkuuden todistamiseksi puuseoslevyjen tulenkestävänä aineosana valmistettiin sarja levyjä, joiden tiheydet olivat välillä

O

0,3 ja 0,9 g/cm ja joilla oli eristyslevyn ominaisuudet, keskisuuren tiheyden omaavia levyjä sekä tosi kovia levyjä. Tarkistusta varten yksi levy, joka vastaa kaupan olevaa erityslevyä, ei sisältänyt bauksiittia.

Jokaisen levyn lignoselluloosa-aineosana oli eukalyptuspuu, joka oli 2 kuidutettu Asplundin kuiduttimessa höyryn paineessa noin 10,6 kp/cm kuitukokoon, josta 20 % jäi 12 meshin seulalle, mitä seurasi jauhatus Asplundin raffinöörissä. Tarkistuslevyn tapauksessa jauhettuun puuhun kuului sideainetta.

Levyjen bauksiittiaineosana oli mineraalinen bauksiitti, jonka seulo-misanalyysissä 0,6 % jäi 35 meshin seulalle, 18,6 % 120 meshin seulalle ja 80,7 % meni 120 meshin seulan läpi. Se sisälsi 28 - 32 painoprosenttia kemiallisesti yhtynyttä hydraattivettä. Kokeet osoittavat, että kuumennettaessa bauksiittia se alkaa vapauttaa hydraattivettään 250°C:ssa ja on vapauttanut sen täydellisesti 450°C:ssa.

Jokaisessa tapauksessa levyn valmistusraaka-aineet valmistettiin pane malla koko vesimäärä ensin raaka-ainesakeuden 4 - 5 % saavuttamiseksi 64568 14 säiliöön, joka oli varustettu sekoittime 11a. Sitten lisättiin hydra-toitu selluloosageelisideaine ja tärkkelyssideaine tässä järjestyksessä. Tämä esti bauksiitin kiinnittymisen sekoittimeen.

Näin valmistetut raaka-aineet juoksutettiin heti tasoviirakoneen muo-dostusviiralle, jolla se muodostui märäksi massarainaksi, joka puristettiin valsseilla haluttuun paksuuteen, leikattiin arkeiksi ja uuni-kuivattiin. Keskisuuren ja erittäin suuren tiheyden omaavien levyjen tapauksessa arkit puristettiin märkänä haluttuun tiheyteen.

Sitten näin valmistetut levyiiäytteet saatettiin ASTM Standard Test SSA-118-b kokeen alaiseksi liekin leviämisen mittaamiseksi levytuot-teiden pinnalla. Koe käsittää levynäytteiden saattamisen alttiiksi alkoholiliekille kahdeksi minuutiksi ja hiiltymisalueen muistiin merkitsemisen neliösenttimetreissä. Hiiltymisalue, joka on pienempi kuin 2 öO cm , määrittää levyn tulenkestävyysluokan A. Kuudelle levynäyt-teelle testatut tulokset on luetteloitu seuraavassa taulukossa, jossa seosarvot on ilmoitettu painoprosentteina.

Levyn numero _JL _2 3 _4 _S 6

Kuidutettu puu 82 33 35 28 23 48

Jauhettu puu 15

Bauksiitti 50 50 50 50 30

Selluloosageeli* 15 20 25 20

Tapiokatärkkelys 2 13

Paracol-vahaenuilsio 1 2 2 2 2' 2 /

Tiheys g/cm3 0,26 0,29 0,50 0,49 0,88 0,48''

Paksuus, mm 12,7 12,7 12,7 12,7 12,7 12,7

Murtomoduli, kp/cm2 16,9 27,1 45,7 73,8 240,4 128,5

Liekin hiiltoalue, cm2 280 61,4 73,2 42,3 28,2 75,4 * TAPPI-valumisaika 800 sekuntia'

Edellä olevien tulosten tarkastelu osoittaa, että kaikki keksinnön mukaiset levyt, ts. levyt 2-6, kuuluvat luokkaan A, luokiteltu liekin hiiltokokeen perusteella, samalla kun tarkistuslevyllä oli epätyydyttävät tulenkestävyysominaisuudet. Tämä vastaa säännöllistä puukuitu-erityslevyä.

13 64568

Tuloksena edellä olevasta on valmistettu yhdenmukaisia levyjä, joiden kosteuspitoisuudet ovat alle 1 % ja joilla on haluttu tiheys. Tällä tavalla voidaan valmistaa esimerkiksi eristys levyjä, joiden tiheys on 3 noin 0,22 - 0,29 g/cm . Tällaisia tuotteita varten tavallisesti käytetyillä menetelmillä voidaan valmistaa myös keskitiheyden omaavia 3 levyjä, joiden tiheydet ovat noin 0,6 - 0,7 g/cm ja tosi kovia levyjä, " 3 joiden tiheydet ovat noin 0,9 - 1,2 g/cm .

Esimerkki 1

Bauksiitin tehokkuuden todistamiseksi puuseoslevyjen tulenkestävänä aineosana valmistettiin sarja levyjä, joiden tiheydet olivat välillä 3 0,3 ja 0,9 g/cm ja joilla oli eristyslevyn ominaisuudet, keskisuuren tiheyden omaavia levyjä sekä tosi kovia levyjä. Tarkistusta varten yksi levy, joka vastaa kaupan olevaa erityslevyä, ei sisältänyt bauksiittia.

Jokaisessa tapauksessa levyn valmistusraaka-aineet valmistettiin pane malla koko vesimäärä ensin raaka-ainesakeuden 4 - 5 % saavuttamiseksi 14 64568 säiliöön, joka oli varustettu sekoittime 11a. Sitten lisättiin hydra-toitu selluloosageelisideaine ja tärkkelyssideaine tässä järjestyksessä. Tämä esti bauksiitin kiinnittymisen sekoittimeen.

Levyn numero _JL _J2 3 _4 _3 6

Kuidutettu puu 82 33 35 28 23 48

Jauhettu puu 15

Bauksiitti 50 50 50 50 30

Selluloosageeli* 15 20 25 20

Tapiokatärkkelys 2 13

Paracol-vahaemillsio 1 2 2 2 2' 2 s

Tiheys g/cm3 0,26 0,29 0,50 0,49 0,88 0,48'

Paksuus, mm 12,7 12,7 12,7 12,7 12,7 12,7

Murtomoduli, kp/cm2 16,9 27,1 45,7 73,8 240,4 128,5

Liekin hiiltoalue, cm2 280 61,4 73,2 42,3 28,2 75,4 * TAPPI-valumisaika 800 sekuntia*

15 64568

Levy n:o 2 edustaa parannusta tulenkestävyydessä, joka on saatu lisäämällä 50 % bauksiittia. On huomattava, että tämä ja tietyt muut koestetut levyt, jotka sisältävät 50 % bauksiittia, sisältävät noin 15 % bauksiitista peräisin olevaa hydraattivettä kuivan levyn painosta, joka hydraattivesi vapautuu palo-olosuhteissa.

Levy n:o 3, jossa tapiokatärkkelys korvaa selluloosageelisideaineen, todistaa viimeksi mainitun bauksiitin ainutlaatuisen levyssä pidättämisen. Kuten huomataan, bauksiittia käytetään hyvin hienojakoisessa muodossa, joka pyrkii huuhtoutumaan valumisveden mukana muodostusviiralta pois. Tämä hienojakoinen aine pysyy arkissa selluloosageelin ansiosta ja aikaansaa siten lisääntyneen vaikutuksen tulenkestävyyteen (levy n:o 4). Kun tapiokatärkkelys korvaa geelin (levy n:o 3), melkoinen määrä bauksiittia menee hukkaan niin, että saadun levyn tulenkestä-vyysominaisuus huomattavasti pienenee, kuten ilmenee huomattavasti suurentuneesta hiiltoalueesta.

Levy n:o 5 sisältää 50 % palavaa ainetta ja 50 % bauksiittia. Tästä huolimatta sen tulenkestävyys on erinomainen.

Levyssä n:o 6 on noin 70 % palavia aineita. Tästä huolimatta sillä on liekin hiiltoalue, joka rajoittuu siihen, mitä vaaditaan luokan A levyltä.

Esimerkki 2

Esimerkin 1 mukainen menetelmä toistettiin muuten samalla tavalla paitsi, että vermikuliittia sisällytettiin kaavoihin. Tämä alensi huomattavasti levyn painoa.

Koestettaessa levyjä esimerkin 1 mukaisella tavalla, saatiin seuraavat tulokset.

64568 16

Levyn numero 1 2

Kuidutettu puu 10 19

Bauksiitti 25

Vermikuliitti 56 35

Selluloosageeli * 20* 12**

Tapiokatärkkelys 4 3

Savi 10 6

Tiheys, g/cm^ 0,30 0,34

Paksuus, mm 15,9 15,9 2

Murtomoduli, kp/cm 16,9 25,0 2

Liekin hiiltoalue, cm (ASTM-koe SSA-118-b) 70 49

Polttoaineen vaikutus 14,7 2,6

Hakijan lab.koe n:o R-5551 TAPPI-valumisaika 350 sekuntia TAPPI-valumisaika 1200 sekuntia

Edellä olevan taulukon tarkastelu osoittaa, että vermikuliitti tulee aikaansaamaan levyn, jossa on 34 % palavia aineita, mikä saavuttaa tulenkestävyysstandardien luokan A kapealla alueella. Levy n:o 2 havainnollistaa vaikutusta, kun 25 % bauksiittia lisätään levyn raaka-aineisiin tietyn määrän vermikuliittia sijasta, palavien aineiden määrän ollessa 34 %. Sekä hiiltoalue että polttoaineen vaikutus ovat huomattavasti pienentyneet.

/

Claims

17 64568

1. Tulenkestävä, bauksiittia sisältävä seoslevy, tunnettu siitä, että se käsittää huopautetun kuivatun arkin, ioka sisältää dispergoituna seoksena: painoprosenttia ilmakuivasta arkista lignoselluloosaosasia 10 - 85 bauksiittiosasia 65 - 20 bauksiitin ja lignoselluloosan sideainetta 5-25 jolloin bauksiitti sisältää ainakin 20 paino-% kemiallisesti yhtynyttä hydraattivettä, jolloin seos lisäksi mahdollisesti sisältää vermikuliittia ja/tai savea.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen seoslevy, tunnettu siitä, että se sisältää: painoprosenttia ilmakuivasta arkista lignoselluloosaosasia 20 - 65 bauksiittiosasia 65 - 20 bauksiitin ja lignoselluloosaosasten sideainetta 5 - 25.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen seoslevy, joka sideaineena käsittää jäsenen ryhmästä, johon kuuluu hydratoitu selluloosageeli, tärkkelys ja näiden seokset, jolloin hydratoitu selluloosageelisideaine on geelimäisessä tilassaan, tunnettu siitä, että TAPPI-valu-misaika on ainakin 350 sekuntia.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen seoslevy, tunnettu siitä, että sideaine sisältää tärkkelystä.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen seoslevy, tunnettu siitä, että se sideaineena sisältää hydratoitua seiluloosageeliä.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen seoslevy, tunnettu siitä, että hydratoidun selluloosageelisideaineen TAPPI-valumisaika on ainakin 900 sekuntia. 18 6 4 5 6 8

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen seoslevy, tunnettu siitä, että hydratoidun selluloosageelisideaineen TAPPI-valumisaika on 900 - 2000 sekuntia.

8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen seoslevy, tunnettu siitä, että lignoselluloosaosasina ovat puuosaset.

9. Patenttivaatimuksen 5 mukainen seoslevy, tunnettu siitä, että lignoselluloosaosasina ovat bagassiosaset.

10. Patenttivaatimuksen 5 mukainen seoslevy, tunnettu siitä, että lignoselluloosaosasina ovat puuosaset, joiden TAPPI-jauhautumisaste on pienempi kuin 750.

11. Patenttivaatimuksen 5 mukainen seoslevy, tunnettu siitä, että bauksiittiosasten osaskoko on sellainen, että ne lävistävät seulan, jonka silmukkakoko on 0,044 - 1,68 mm.

12. Patenttivaatimuksen 5 mukainen seoslevy, tunnettu siitä,/ että se sisältää 10 - 50 painoprosenttia vermikuliittia. ^

13. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tulenkestävä, bauksiittia sisältävä seoslevy, tunnettu siitä, että se käsittää huopautetun kuivatun arkin, joka sisältää dispergoituna seoksena: paino-% ilmakuivasta arkista lignoselluloosaosasia 20 - 65 bauksiittiosasia 65 - 20 hydratoitua selluloosageelisideainetta 5-25 jolloin lignoselluloosaosasina ovat kuidutetut puuosaset, joiden TAPPI-jauhautumisaste on pienempi kuin 750, että bauksiittiosasten osaskoko on sellainen, että ne lävistävät seulan, jonka silmukkakoko on 0,044 - 1,68 mm ja että hydratoidun selluloosa-geeliside-aineen TAPPI-valumisaika on 900 - 2000 sekuntia.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen seoslevy, joka soveltuu käytettäväksi tulenkestävänä sydänlevynä, tunnettu siitä, että se sisältää lisäksi tärkkelyssideainetta ja sillä on seuraava kokoomus: 19 64568 paino-% ilmakuivasta arkista kuidutettuja puukuituja 35 bauksiittiosasia 50 hydratoitua selluloosageeliä 12 tärkkelystä 3.

15. Patenttivaatimuksen 13 mukainen seoslevy, joka soveltuu varsinkin käytettäväksi tulenkestävänä sydänlevynä seinäpaneelilevyissä ja ovissa, tunnettu siitä, että se sisältää lisäaineosina vermikuliittia, savea ja tärkkelystä, jolloin levyn aineosilla on pääasiallisesti seuraavat osuudet: paino-% ilmakuivasta arkista kuidutetut puukuidut 19 bauksiittiosaset 25 hydratoitu selluloosageeli 12 tärkkelys 3 paisunut vermikuliitti 35 savi 6. 64568 20