FI70243C - Foerfarande foer framstaellning av en traeblandning - Google Patents

Description

1 70243

Menetelmä puuseoksen valmistamiseksi - Förfarande för framställniny av en träblandning

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä puuseoksen valmistamiseksi, jossa puukuidut tai -lastut päällystetään 1iimaseoksella, joka sisältää ligniiniä, orgaanista poly-isosyanaattia ja mahdollisesti formaldehydia.

Ligniiniä sisältävät orgaaniset polyisosyanaattihartsit eivät ole tällä alalla uusia.

US-patentissa 2,854,422, Nichols, on esitetty seos, jossa on di-isosyanaattisidottuja elastomeerejä ja ligniiniä, jolloin ligniini lisätään muodostuneeseen polyuretaaniin ja sitä on läsnä ainoastaan täyteaineena.

US-patentissa 2,906,718, Mills et ai, on esitetty ligniinillä vahvistettavia, vulkanoitavia kumiaineita, joissa ligniini korvaa tavallisen nokivahvistusmateriaalin.

US-patentissa 3,519,581, Moorer et ai, on esitetty menetelmä liimoina käyttökelpoisten synteettisten 1igniini-polyiso-syanaattihartsien valmistamiseksi liuottamalla ligniini glykoliliuottimeen ja saattamalla se reagoimaan orgaanisen polyisosyanaatin kanssa.

US-patentissa 3,577,358, Santelli et ai, on esitetty isosyanaattiligniinireaktiotuotteita, joita voidaan myös käyttää liimoina ja jotka muodostetaan saattamalla orgaaninen polyisosyanaatti reagoimaan ei-vesipitoiseen liuottimeen liuotetun ligniinin kanssa, jolloin liuotin on jälleen glykoli tai dioksaani.

2 70243

Tunnettuja polyisosyanaatti-ligniiniliimoja ei kuitenkaan ole tarkoitettu eivätkä ne ole sopivia laajamittaiseen käyttöön puutuotteiden liima- tai sideaineina erityisesti puuhiukkasten tai kuitujen sitomiseksi yhteen puuseoslevyn valmistuksessa. Syynä tähän on se seikka, että patenttien haltijat pyrkivät sitkeästi välttämään veden mukanaolon keksintöjensä mukaisissa 1iimaseoksissa liiallisen ure-taanimuodostuksen ja vaahtoamisen välttämiseksi valmistuksen ja käytön aikana. US-patentissa 3,519,581, Moorer et ai, sanotaan esimerkiksi sarakkeessa 6, riveillä 21-28 seuraavaa : "Vesi on alka1 imet a 11 in ja ligniinin ammoniumsuolojen liuotin. Vesi reagoi kuitenkin niin äärimmäisen helposti poly isosyanaattien kanssa, että vedestä ei ole hyötyä ligniinin liuottimena, vaan mikäli sitä käytetään, sitä käytetään vain vähäisenä määränä reaqoimaan polyisosyanaatin osan kanssa hiilidioksidin valmistamiseksi sivutuotteena, jolloin hiilidioksidin muodostuminen aikaansaa vaahdon muodostumista . "

Tekniikan tasossa siis mainitaan veden käyttö polyisosyanaat-ti-1igniiniseosten yhteydessä ainoastaan viimeisenä vaahdotus tai paisuttimena haluttaessa saada aikaan vaahdotettu uretaanituote. Tunnetuissa liimoissa ei ole ligniinin vesipitoista liuotinta, vaan pikemminkin osa glykolia, eetteriä tai jotakin muuta vedetöntä liuotinta. Tästä syystä ne eivät lainkaan sovi käytettäviksi puun sidelii-moina.

Puuliimojen pitää ennen kaikkea sietää vettä johtuen keittojäteliuosten luontaisesta vesipitoisuudesta, jotka liuokset ovat liimoissa käytettyjen kiinteiden ligniini-ainesten pääasiallisia lähteitä ja toiseksi, koska liimattavissa puukappaleissa on tavallisesti huomattava vesipitoisuus. Tästä syystä on epäkäytännöllistä, jopa

II

3 70243 mahdotonta käyttää vesiherkkiä polyisosyanaatteja myös vesipitoisia ligniiniliuoksia sisältävien liimaseosten ainesosina, joita liimaseoksia on tarkoitus käyttää märkien puukappaleiden liimaamisessa yhteen.

Edelleen puuliimausalalla puun liimauksessa käytettyjen liimojen pitää olla suhteellisen alhaista viskositeettia, jotta niitä voidaan levittää puukappaleisiin sellaisilla standardimenetelmillä, kuten suihke-, valssaus- tai verho-päällystyksellä. Tällä tavoin levitettyinä niiden pitää peittää puukappaleet yhtenäisesti ja liimata ne yhteen tehokkaasti.

Tätä haluttua tulosta ei voida saavuttaa tunnetulla poly-isosyanaatti-ligniiniliimalla. Tunnetut liimat ovat kumi-maisia tuotteita, joilla on erittäin suuri viskositeetti. Esimerkiksi US-patentissa 3,577,358, Santelli et ai, sarake 8, rivit 16-30 esitetty polyisosyanaatti-ligniiniliima on tahna, jonka pehmenemispiste on yli 270°C. Tämä tahna on esitetty lasin liimana. Se on täysin sopimaton käytettäväksi puun liimaukseen. Sen suuri viskositeetti estää sen tehokkaan levityksen.

Keksinnön mukaisesti on nyt havaittu, että tietyissä olosuhteissa vettä todellakin voidaan käyttää suuressa määrin liimattujen puutuotteiden valmistuksessa käytettävinä orgaanisina polyisosyanaatti-ligniiniliimoina, erityisesti seospuulevyjen valmistuksessa, joita ovat esimerkiksi lastulevyt ja kuitulevyt. Tämä keksintö perustuu kolmeen pääasialliseen havaintoon.

Ensinnäkin vesi on erinomainen ligniinin liuotin ja sitä voidaan käyttää tässä mielessä keksinnön mukaisen liiman seoksessa.

Toiseksi molekyylipainoalueella 200 - 10.000 ovat polyiso- 4 70243 syanaatit öljymäisiä, voimakkaasti hydrofobisia nesteitä, jotka ympäröivässä lämpötilassa reagoivat vain hyvin hitaasti veden kanssa uretaanien ja hi il idioksidikaasun muodostamiseksi. Tämä reaktio tapahtuu vain rajoitetussa raja- tai jakopinnassa öljyisen polyisosyanaattifaasin ja vesifaasin välillä. Jopa silloin, kun polyisosyanaatti on emulgoitu vedellä, reaktio tapahtuu niin hitaasti tavanomaisissa seosolosuhteissa, että kaasun muodostus ei ole ongelma. Tällöin voidaan 1ignoselluloosan kemiallisesta keitosta saadun tavanomaisen jäteliuoksen muodostamaa vesipitoista ligniiniliuosta käyttää ligniinin vesiliuoksena ilman minkäänlaisia muutoksia.

Kolmanneksi kaasunmuodostus, jota vähäisessä määrin kuitenkin tapahtuu liimattaessa puukappaleita keksinnön mukaisella liimalla, saadaan täysin kompensoiduksi huokoisella matriisilla, johon liima levitetään. Tarkemmin sanoen matriisi, joka käsittää seospuulevyn raaka-aineen, on riittävän huokoinen absorboimaan täysin poly isosyanaattien ja veden välisen reaktion kehittämän hiilidioksidikaasun vaikuttamatta haitallisesti tuotteen ominaisuuksiin.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, se että polyisosyanaatti on polyisosyanaattipolymeeri, jonka molekyylipaino on 200 - 10,000 sekä ligniini on lignosellu-loosan kemiallisesta keitosta saatu kiinteän ligniinin vesiliuos, jolloin mukana on mahdollisesti formaldehydiä suhteessa 3-6 paino-osaa polyisosyanaattipolymeeriä per paino-osa formaldehydiä, ja että päällystetyt puukuidut tai -lastut tämän jälkeen puristetaan kuumapuristimessa haluttuun paksuuteen ja tiheyteen.

Keksinnössä käytetyn liiman olennaiset li 5 70243 ainesosat ovat polyisosyanaatti, ligniini ja vesi. Näitä käytetään seuraavina yleisinä ja edullisina suhteina, jotka on ilmaistu paino-osina.

Yleensä Edullisesti

Orgaaninen polyisosyanaatti (molekyy1ipaino 200-10.000) 20-95 50-80

Kiinteitä 1igniiniaineksia vesiliuoksena 5-80 20-50

Vesi 5-1000 20-500

Ensiksi tarkastellaan liiman orqaanista polyisosyanaatti-komponentt ia:

Orgaaniset poly isosyanaatit ovat yleisesti ottaen käyttökelpoisia keksinnön mukaisisa liimoissa. Näihin kuuluu alifaat-tiset, alisykliset ja aromaattiset polyisosyanaatit, joille on tunnusomaista se, että ne sisältävät kaksi tai useampia isosyanaattoryhmiä. Esimerkkejä näistä yhdisteistä ovat seuraavat: m ja p fenyleenidi-isosyanaatit Tolueeni - 2, 4- ja 2, 6-di-isosyanaatit*

Difenyylimetaani - 4, 4 - di-isosyanaatti* 4 kloori-1, 3-fenyleenidi-isosyanaatti Naftaleeni-1, 5- di-isosyanaatti Difenyleeni-4, 4- di-isosyanaatti 3, 3' - dimetyylidifenyylimetaani-4 , 4'-di-isosyanaatti 3- metyylidifenyylimetaani-4, 4'-di-isosyanaatti

Difenyylieetteridi-isosyanaatti

Sykloheksaani-2 , 4- ja 2,3-di-isosyanaatit l-metyylisykloheksyyli-2, 4- ja 2, 6-di-isosyanaatit

Bis(isosyanaattosykloheksyyli-) metaani 2,4,6- tri-isosyanaattotolueeni 2,4,4- tri-isosyanaattodifenyylieetteri

Polymetyleenipolyfenyylipolyisosyanaatit*

Metyleenidifenyylidi-isosyanaatti

Trifenyylimetaanitri-isosynaatti* 70243 3,3'-ditolyleeni-4, 4-di-isosyanaatti 4,4' metyleenibis (2-metyy1i-fenyy1i-isosyanaatti)

Heksametyleenidi-isosyanaati

Sykloheksyleeni-1,3 ja 1,2-di-isosyanaatti

Edeliä mainituista ovat edullisia tähdellä (*) merkityt siitä syystä, että niitä on nykyisin kaupallisesti hyvin saatavissa ja niiden vaikutus on tehokas. Erityisen tärkeitä ovat poly isosyanaatit, joita myydään tuotenimillä "PBA 1042" (The Rubivon Chemicals Inc.) ja "Papi" (The Upjohn Co.). Nämä ovat pääasiallisesti polymetyleenipolyfenyyli-polyisosyanaatteja, joiden keskimääräinen molekyylipaino on 340 - 400.

Esitettyjen polyisosyanaattiliimakomponenttien menestykselliselle käytölle on ratkaisevan tärkeätä, että niiden molekyylipaino on 200 - 10.000, edullisesti 300 - 2000.

Liian alhaisen molekyylipainon omaavat polyisosyanaatit muodostavat seoksia, joilla on liian alhaiset viskositeetit ja liian suuret substraattiin tunkeutumisominaisuudet, jotta ne olisivat käyttökelpoisia liimoina. Samoin ne ovat liian haihtuvia, varsin myrkyllisiä ja tästä syystä liian vaarallisia käytettäviksi kuumapuristimessa.

Liian suuren molekyylipainon omaavat polyisosyanaatit pyrkivät muodostamaan liimaseoksia, jotka ovat liian viskooseja käsiteltäviksi ja käytettäviksi helposti puulii-moina. Tämä pitää paikkansa, vaikka liimaseoksen viskositeettia voidaankin alentaa lisäämällä vettä tai vesipitoisia ligniiniliuoksia suoraan hydrofobisiin polyisosyanaatteihin ja emulgoimalla ne alhaisen viskositeetin omaavan tuotteen muodostamiseksi. Kun liian suuren molekyylipainon omaavia poly isosyanaatteja käsitellään tällä tavoin, ovat saadut emulsiot tosin viskositeetiltaan alhaisia, mutta liian epävakaita tai epästabiileja ollakseen käyttökelpoisia, koska niiden käyttöikä on vain muutamia minuutteja.

Il 7 70243

Sopivan suuren molekyylipainon omaavia polyisosyanaatteja voidaan valmistaa käyttämällä suurimolekyylisiä isosyanaatti-monomeerejä. Vaihtoehtoisesti niitä voidaan valmistaa tunnetulla tavalla käyttämällä hyväksi monomeerin reagoivia isosyanaattiryhmiä ja muodostamalla monimolekyyliyksiköitä, joilla on suurempi molekyylipaino.

Tähän tarkoitukseen käyttökelpoiset "ketjurakenneaineet" ovat niitä, jotka sisältävät aktiivisia vetyatomeja, erityisesti polyesterit ja polyolit, kuten glykolit ja glykolieetterit, joita käytetään ennalta määrättynä määränä, joka määrä riittää muodostamaan halutun molekyylipainon omaavia reaktiokykyisiä polyisosyanaattiesipolymeerejä, joilla on huomattava ylimääräinen isosyanaattitoimivuus.

Esimerkkejä glykoleista ja glykolieettereistä ovat seuraavat: Polyetyleeniglykolit aina molekyylipainoon 6000 (200 - 2000 edullinen)*

Polypropyleeniglykolit molekyylipainoon 6000 asti (200 - 2000 edullinen)* ityleeniglykolimonobutyylieetteri ("Butyylisellosolve")

Dietyleeniglykolimonobutyylieetteri ("Butyylikarbitoli")*

Etyleeniglykolimonoetyylieetteri ("Cellosoive")*

Dietyleeniglykolimonoetyylieetteri ("Carbitol")

Sellosolviasetaatti

Dimetoksitetraglykoli

Dipropyleeniglykolimetyylieetteri

Etyleeniglykolimonometyylieetteri ("metyylisellosolvi") Sorbitoli*

Fenyylisellusolvi

Propyleeniglykolimetyylieetteri

Trietyleeniglykoli

Tripropyleeniglykolimetyylieetteri

Glykolit tai polyglykölit, jotka on osittain esteröity orgaanisilla polykarboksyylihapoilla, kuten adipiini, sebasiini, meripihka, oksaali jne.

8 2,4,6- heksaantrioli 70243 ♦Glyseroli*

Osittain adipiinihapolla esteröity propyleeniglykoli* Trimetylolipropaani*

Akryyli- ja metakryylihappoesterit

Yllä mainitun ryhmän edullisia jäseniä on merkitty tähdellä (*).

Polyisosyanaattimateriaaleja olipa mukana ketjurakenne-addukteja tai ei, valmistetaan tavanomaisilla menetelmillä. Ne sisältävät tavallisesti voittopuolisesti dimeerejä ja trimeerejä ja vähäisempiä määriä korkeampia polymeerejä. Ne suorittavat liimaustehtävän reagoimalla kuumapuristimessa eri reaktiokykyisten tai funktionaalisten ryhmien kanssa ligniinimolekyyleihin, uretaanimatriisiin ja itse puun sekä selluloosa- että luonnonligiiniin muodostaen erittäin tehokkaan aineen puun tai jonkun muun substraatin palojen liimaamiseksi yhteen.

Seuraavaksi tarkastellaan kuvattujen liimojen ligniinikompo- nenttia :

Useista eri lähteistä saatua ligniiniä voidaan käyttää liimojen valmistuksessa. Edullinen lähde on lignosellulosan kemiallisesta keitosta saatu jäteliemi tai eri jätelienten seos. Esimerkkejä ovat:

Voimapaperin jäteliemi Soodajäteliemi

Kalsiumpohjainen sulfiittijäteliemi Magnesiumpohjainen sulfiittijäteliemi Ammoniumpohjainen sulfiittijäteliemi Natriumpohjainen sulfiittij äte1iemi Magnafiittijäteliemi Soodafiittijäteliemi 9

Klooratut jäteliemet 70243

Bromatut jäteliemet

Kova- ja pehmeäpuulähteiden ligniinejä voidaan myös käyttää samoinkuin ligniininejä, joita saadaan happosaostetuista ja alkalikootuista voimapaperiliemistä. Samoin voidaan käyttää ligniinejä, joista on poistettu sokeri.

Paperitehtaan valkaisulaitoksilta saadut klooratut jäteliemet ovat erityisen tärkeitä, koska niitä on runsaasti ja niiden kaupallinen arvo on nykyisin vähäinen. Sekä klooratut että bromatut jäteliemet (1 - 30 painoprosenttia halidi-ionia, kiinteä ligniiniperusta) ovat niinikään tärkeitä johtuen niiden tulenkesto-ominaisuuksista. Samoin klooraus ja bromaus tekevät ligniinit entistä reaktiokvkyisimmiksi kemiallisesti isosyanaattien ja muiden synteettisten hartsipolymeerien kannalta.

Olipa niiden alkulähde mikä tahansa, jäteliemiä voidaan käyttää niiden alkuperäisessä prosessi-pH-arvossa, nimittäin kokonais pH-alueella 1 - 13. Niitä voidaan myös käyttää useissa laimennuksissa lähtien niiden alkuperäisestä prosessikuiva-ainepitoisuudesta 10 tai 12 painoprosenttia aina väkevöityyn kuiva-ainepitoisuuteen 20 - 55 painoprosenttia asti.

Ligniinijätteet lisätään tehokkaasti isosyanaattipolymeeri-matriisiin sen kuivuessa, jolloin niistä muodostuu integraa-linen osa liimarakennetta. Itse asiassa ligniinijätteitä voidaan käyttää muodostamaan suuremman molekyylipainon omaavia ligniini-isosyanaattipolymeerejä, jotka korvaavat normaalisti tähän tarkoitukseen käytetyt polyolit ja käyttäytyvät samalla tavoin.

Seuraavaksi tarkastellaan keksinnön mukaisten liimojen vesikomponenttia: 10 702 4 3

Kuten yllä on todettu, huomattava määrä vettä käytetään liimojen valmistuksessa huolimatta siitä, että tavallisesti poly isosyanaatteja pidetään erittäin voimakkaasti veteen reagoivina. Vesi suorittaa useita tärkeitä ja olennaisia tehtäviä.

Se toimii kuivan ligniinin liuottimena korvaten kalliit ja toisinaan myrkylliset orqaaniset liuottimet, jotka pitää lähes täysin poistaa haihduttamalla ennen kuumapuris-tusta ja jotka siten lisäävät jätteitä ja kustannuksia.

Vesi toimii tärkeänä viskositeetin ohjausaineena liimojen valmistuksessa, jotka liimat voidaan tehokkaasti levittää puunkappaleille nykyisellä suihkupäällystysmenetelmällä ja muilla menetelmillä. Veden läsnäollessa jopa huomattavan molekyylipainon omaavat polyisosyanaatit voidaan emulgoida sellaisten emulsioiden muodostamiseksi, joilla on suhteellisen alhainen ja suihkutettavissa oleva viskositeeetti.

Vesi suorittaa myös tärkeän lämmönsiirtotehtävän. Kuumapuris-tuksen aikana se muuttuu höyryksi levyn pinnoissa ja kuljettaa tai siirtää tässä muodossa puristuslämmön lastulevyn tai muun liimattavan tuotteen keskustaan lyhentäen siten materiaalisesti kuumapuristusjaksoa. Samanaikaisesti se suorittaa tärkeän pehmennys tehtävän, jota tarvitaan lastugeometrian epäsäännöllisyyksien korjaamiseksi lastulevyn valmistuksen aikana, jolloin saadaan aikaan perusteellinen kosketus yksittäisten lastupintojen välille paineenalaisen plastisen juoksun ansiosta, jolloin saadaan eliminoiduksi liialliset ontelotilat ja huonosti liimautuneet alueet levyn keskustassa. Edelleen vesi saa aikaan esipuris-tustahmeuden, jota tarvitaan maton kylmäpuristukseen keräten samalla kuin ligniinin lastujen pintaan, jossa ne reagoivat liimojen polyisosyanaattikomponentin sya-naattoryhmien kanssa. Suoritettuaan kaikki nämä tärkeät tehtävät vesiliuotin poistuu levystä höyrynä.

n 70243

Muitakin materiaaleja voidaan lisätä liimoihin tarvittaessa tai haluttaessa haluttujen ominaisuuksien aikaansaamiseksi valmiisiin liimoihin.

Tällöin voidaan lisätä formaldehydiä polyisosyanaatti-formaldehydisuhteessa 3:1 - 6:1. Formaldehydi reaqoi kuivan ligniinin tietyn osan kanssa ja samoin mahdollisesti läsnäolevan polyurean kanssa muodostaen polymeerin lisäsi-deaineen. Muita mahdollisesti liimoihin lisättäviä lisäaineita ovat täyteaineet, vahaemulsiot, emulsiostabilointi-aineet, väriaineet ja suoja-aineet, joita käytetään tavanomaisia määriä ja tavanomaisilla tavoilla.

Valmistettaessa keksinnön mukaisia liimoja yllä kuvatuilla tärkeimmillä komponenteilla, ennalta määrätyt määrät näitä komponentteja yksinkertaisesti sekoitetaan sopivissa ja tavanomaisissa sekoituslaitteissa, kunnes muodostuu yhtenäinen seos. Edullisesti niitä sekoitetaan voimakkaasti hiertävässä sekoittimessa, kunnes seos on tasainen.

Sekoitusjärjestys ei ole ratkaisevan tärkeä. Eräässä tyypillisessä järjestyksessä polyisosyanaatti kuitenkin sijoitetaan sekoittimeen ensin. Sen jälkeen lisätään lisäaineet ja ainesosia sekoitetaan, kunnes seos on homogeeninen. Seuraavaksi sekoitetaan ligniinin vesiliuos ja mikäli tarpeellista lisätään vettä riittävä määrä halutun viskositeetin aikaansaamiseksi.

Isosyanaatin ja veden välisen reaktion minimoimiseksi, joka muodostaisi vastaavaa uretaania ja vapauttaisi hiilidioksidia, sekoitus suoritetaan olennaisesti huoneen lämpötilassa (10 - 30°C). Kuten yllä esitettiin, keksinnön mukaisissa olosuhteissa tämä reaktio tapahtuu hyvin hitaasti ja kun liimaa käytetään puun liimaamiseksi, reaktio ei haittaa johtuen puun huokoisuudesta.

Valmis liima kestää kohtuullisen ajan ja voidaan varastoida i2 70243 ja käyttää tehtaalla tavanomaisesti. Sekoittamattomat komponentit voidaan varastoida pidemmiksi ajoiksi. Kun liimaa käytetään seospuulevyn, kuten puukuitulevyn tai lastulevyn valmistuksessa, ennalta määrätyn kosteuspitoisuuden omaavat puukuidut tai lastut päällystetään liimalla suihkuttamalla tai rumpukäsittelemällä tavanomaisesti. Suihkutettu liima voi olla valmista liimaa tai siinä voi olla liimakomponentit, jotka suihkutetaan lastuille joko yhtäaikaa tai peräkkäin.

Silloin, kun liiman polyisosyanaattikomponentti kykenee muodostamaan stabiilin emulsion veteen, liima voidaan emulgoida ja levittää pienviskositeettisena emulsiona, viskositeetti voi olla esimerkiksi 10 - 50 senttipoisea 25°C:ssa.

Silloin kun liimaa ei emulgoida ennen käyttöä, yksittäiset komponentit voidaan levittää erikseen viskositeetin ollessa 50 - 500 senttipoisea 25°C:ssa.

Tavanomaisesti käytetään levitystä, jossa on 1 - 10 % liimaa kuiva-aineeseen perustuen. Sen jälkeen liimalla päällystetyt puulastut vanutetaan tai muodostetaan mitoiltaan halutuksi matoksi, joka seuraavaksi puristetaan haluttuun paksuuteen ja tiheyteen kuumapuristimessa. Tyypilliset puristusolosuhteet ovat 1340 - 4020 kPa, 150 - 220°C

1,5 - 10 minuutin ajan.

Seuraavissa esimerkeissä on kuvattu keksinnön mukaisia vesipitoisia polyisosyanaatti-ligniinillimoja ja niiden käyttötapaa seospuulevyn valmistamiseksi, ja näissä esimerkeissä on suhteet annettu paino-osina.

Esimerkeissä 1-26 valmistettiin f lastulevy sekoitetuista mänty lastuista, joiden kosteuspitoisuus oli noin 4,5 %.

Liimaa suihkutettiin lastuille suihkutusajän ollessa i3 70243 1-15 minuuttia. Muodostusaika oli 5 minuuttia. Vahaa ei käytetty.

Saatu matto esipuristettiin kylmänä 5 sekunnin ajan paineessa 2010 kPa ja pidettiin siinä 1 sekunti. Sen jälkeen sitä kuumapuristettiin 4 - 1/2 minuuttia silloin, kun käytettiin isosyanaatti-1igniini 1iimoja ja ureaformaldehydiliimoja tai 5 - 1/2 minuuttia käytettäessä verailun vuoksi fenoliform- aldehydihartseja.

Pysäytysaika puristimessa oli 10 - 15 sekuntia. Puristus-lämpötila oli 163°C ja puristinlevyn paine oli 2345 kPa pysäytykseen asti, jota seurasi puristimesta poistoon asti 1474 kPa pitopaine. Puristimen aukkoon ei tapahtunut painevuotoa eikä myöskään huomattavaa jälkikovettumista havaittu. Levyn paksuus oli 12,7 mm.

Tulokset on esitetty seuraavissa taulukoissa, joissa koetulokset on esitetty ASTM D 1037 arvoina ja joissa: m c = kosteuspitoisuus IB = sisäsidos TS = paksuusturpoama kylmässä vedessä, 24 tunnin upotus LE = lineaarinen laajeneminen, märkä, 3 keiton jälkeen Μ0Ε = kimmomoduli

Hartsi A = polymetyleenipolyfenyyli-isosyanaatti ("ARC0 PMDI

79-4")

Hartsi P - do. ("PAPI 580")

Hartsi R = do. ("RUBICON PBA 1042")

Hartsi R' - polypropyleeniglykolin kanssa reagoimaan saatettu metyleenidifenyyli-isosyanaatti (molekyylipaino 2000) R1' = do. (molekyylipaino 1000) R''' = metakryy1ihapon glvkoliesterin kanssa reagoimaan saatettu metyleenidifenyyli-isosyanaatti

Hartsi T = glyseriinin kanssa reaqoimaan saatettuja toluee-nidi-isosyanaatteja 14 70243

Hartsi HX = glyseriinin kanssa reagoimaan saatettu heksamety-leenidi-isosyanaati ("Mondur HX")

Hartsi W = metyleeni bis(4-sykloheksyyli-isosyanaatti) ("Desmodur W")

Hartsi UF = kaupallinen urea formaldehydilastulevyharsi Hartsi PF = kaupallinen fenolitormaldehydilastulevyhartsi Cl kraft lignin = kuiva kloorattu voimapaperiligniini, joka sisältää 3 painoprosenttia klooria ilmaistuna kloridi--ionina.

o J VI H ** M M M

μ. < CJ *·_ "f •'J O « m IV Ο β V r- βν O f. M »- *> ΜΊ 15 702 4 3 “ ^ ^ N M I- M N M M rg M* r-' Γ-' N n in N r-* N rJ rJrsj—‘ ' «’ 1 i£ -J__________________ ' ' __ K »» _ _ _ M X »t t< - —- < >-n''aNv\oveoisr-o^<rcoNNOiav^NKi/tn V ··****·*··«·······«,·····» c: 0«^^ooor^e^%%öOr>df5fsjiA o· c on v σ* O o r> «£ :jwMNnr)NnnnwnNnwnv\onNNc rw n n m n S ^-'•'Onoor-nomomctmfvc'cotnrvinocwtnr^oo 3 „ uN(Otop*o\ocCknf»N<ri/i^No<dONKr>nuio}oiA e 0— ^ r- rm r- φ~ φ.. φ. ψ.. r- 9“ r- *>· äc w .» _ ....... .... ..... _...... q < oopoN^tnnvonr)tfNNNeN^oooor"rwtf>ic·- ^ vo^^irt^OfcnrwCicjcoa'OCOvf^r^vrrN/unin^-mfnfsiOisf '"1

^^(vr^rur^c^osjcsir^rgrgcnrgr^rgrgrwfnomcsj π n γϊ n n es/ J

^£l________,, ,------ -- _ , -- - . .......... . ...... . ..... > M M H H M m 0 rN.*oocT»fN.rgf,sivovr,^\or^O'Orsi.mr-f»%4nooo^O'm 3 HUK^CBNNDCONUtNeONNmKONtONOlAf O CO <0 t/N IA « S χ___H_______________________^_________ c

• » t ·2>3·§3*ι i5i»i^3»3*»äi i i > v y- y- E

^ -j -j xJ -J -J j j j j j Γ5 .j _j ^ 9 __ ^ ...... · f-< ;tf ·» δ S ^ 2 ^ i ^ 11 “* h e k oe cc cc cc cc cc cc cc cc cc o ** >|M| ^ ___ · · __ o co «MOfoDOnvr*vvo)eeotf)e>^oiNi>J9iete0io>iA !o v· ······«······»··«·»»*··>· jj tl p _ ιπο>··Πί*>-ηΡ)ββηηι>)ηΓ)ηνηνν n n n rt o e> -*-. — £a___^_________:_____________________________ |· ^ G r-% «n Q o

X r* NN

^ O. X X X

u x I ft X U U

Z aci^ictoi# iiiiiiiiiii.»«lt

O X I H H

5 n uo o x «o o 3J m f'J « O · £ P . x se m o f~ Z < o______*________________.

H.(Sttfilfl«NNN^IAO)^r'fWVnNNIOfWO^tnin^*M

m k ···················· ......

uz nNnwNnNONmcnn^wvnr-r-f-Nnfin^r·»- it ^ ^ ^ ^ S» I i ηη.ηηηπβηΛΟηΟΝιηηΝηηηηηβηή S«-, nnnnonnnriiMninieNnNnnnnnnfvn _j 2 m ιοίΓίΛΐηίΛΟηΐΟΟΟΟίηιΐιιπηιηιηίΑίΛιηΐΛίΑΐΛίΑΐΛ I Z · ^f-r-^r-U^iDr-VSi^NfOlOf-IO^r-r-r-r-r-r-r· O — ·“ | I ··»····.................

^ Σ ^^^r^r-OOp-r-O^^NCSir-O^r'r'r-r-^r'r· JZ < 1 ►— x ^ * u.

. ►- ►- «I . « «C

~ ;r r> ro u. U. r» tr m «> « »n cc

If- i (·χχ<<χ··χχ·ι«χ«»οχχ; ··«*· P ζ: i_)3t5cc?t?zxtj£xooa:i_)>;ox «_>«_> t-> «_>«_) t-> — C »e se tn r- ZZ_________________*±_______ i , o w> w> u“> u·) */> u-> cr> w> ir> »n u-> m m m in in © ιλ u*> m m m m m m *7 ............................ ^ xCvnv‘>rr>rocorr>ro»--r*jn'>«.· mmnnnmfnmr^nfnfommm s X < _ _ 2

»•4 ►! C

£ H ΙΑίΑΙΑίΛίΑΟΝ^^Ο^ΙΛίΑβΙΐΛΐΛΐΛίΛΙΑίΑίΛΙΑίΛΙΙ) ö g J econwnnnoienocinfsp'connnnnnnnnpj i X< lOlANNNNM^'rNnNNrpd ^ J, rt £ o. · · ^ ® = "" ---- -1 - - · -' - ----— O a μ. C1 _ · * 3 .e

Pc >-f>/n*KieNe»iOf-N«irineNec«ot-NnSi)S -e » m·· r-i-f-r'f-r-f-f-r-r-CglVIWNNNM »r _________^

is , H

< £ « 501 > S S: S *« ϊλ ·— *—I ΰί ^ .. „£ £ .

XX > *— — *· ·*νκ · >· · ^ ^ ^ UJ w 2 < 2 - ι- < ; ε-* ο < 3 5 Π £ μ ^ ^ = J. - ϋ 2 « cc ** - > α «I χ. _U- - ~_ h 70243

Taulukossa esitetyistä tuloksista voidaan havaita, että keksinnön mukaiset liimat toimivat tyydyttävästi lastule-vyliimoina jopa silloin, kun ne sisälsivät suuren määrän ligniiniä eivätkä sisältäneet lainkaan vahaa. Olennaisesti kaikissa tapauksissa niiden suorituskyky vastasi nykyisiä lastulevystandardeja ja ne suoriutuivat hyvin verrattuna kaupallisten urea formaldehydi- ja fenoliformaldehydilastu-levyliimojen suorituskykyyn.

ESIMERKKI 27 Tässä esimerkissä valaistaan keksinnön mukaisen liiman käyttöä puukuitulevyn valmistamiseksi.

Sekoitettu kuusipuu pienennettiin puukuiduiksi (eikä puulastuiksi, kuten edellisissä esimerkeissä). Kuitujen kosteuspitoisuus oli noin 10 painoprosenttia.

Kuidut suihkutettiin kauttaaltaan noin 2 minuutin ajan liimalla, jossa oli 2,35 % isosyanaattiesipolymeeriä (polymetyleenipolyfenyyli-isosyanaatti; "Rubicon PBA 1042") ja 1,15 % kalsiumpohjäistä jätelientä, jonka kuiva-pitoisuus oli 50 painoprosenttia. Liimaseos ei sisältänyt vahaa. Kuivakuituun pohjautuen liimaa käytettiin 3,5 0' /0 ·

Liimalla pinnoitetut kuidut vanutettiin matoksi muodostusajan ollessa noin 10 minuuttia. Matto kylmäpuristettiin sen esipuristamiseksi ja sen jälkeen kuumapuristettiin noin 4 - 1/2 minuuttia käyttäen pysäytykseen asti painetta 2345 kPa, jota seurasi viipymispaine 1474 kPa.

Saatujen laboratoriolevyjen ominaisuudet olivat seuraavat:

II

17 70243 MOR: 13909 kPa MOE: 2050200 kPa TS: 21,5 % LE: 0,69 »

Vertailukuitulevyt valmistettiin samalla tavoin paitsi, että ne eivät sisältäneet lainkaan jäteligniiniä ja niillä oli seuraavat ominaisuudet: MOR: 16435 kPa MOE: 2318200 kPa

TS: 16,1 S

LE : 0,69 S

Voidaan todeta, että kuitulevyt, jotka sisälsivät 33 % jäte lientä korvaten poly isosyanaatin sideaineessa säilyttivät riittävät lujuusominaisuudet ja olennaisesti vastaavat mitoitusominaisuudet jouduttuaan alttiiksi vedelle. Tämä on tärkeätä ajateltaessa keskitiheyksisen kuitulevyn laajaa käyttöä ulkoseinänä.

ESIMERKKI 28 Tämä esimerkki valaisee keksinnön mukaisten liimojen käyttöä liimattaessa tiiviitä ja umpinaisia puupaloja. Käytetty liima oli isosyanaattiesipolymeerin ja ligniinin seos ilman vahaa.

Isosyanaattiesipolymeeri oli polymetyleenipolyfenyyli-isosyanaatti (MMDI")· Tätä käytettiin emulsiona, jossa oli noin 50 % kuiva-ainetta ja sisälsi noin 5 % sellu-loosatäyteainetta. Kuiva emulsio käsitti isosyanaatin ja noin 50 % polyvinyy1ialkoholiasetaa11iketjurakenneainetta .

Saatuun polyvinyyli-isosyanaattiseokseen sekoitettiin kuivapitoisuudeltaan 50-prosenttista kalsiumpohjäistä sulfiittijätelientä ("Toranil"), jota kaupallisesti myy is 70243

Ashland Chemical Co. tuotenimellä "Megabond", jolloin saatiin liima, joka sisälsi 25 % kuivaa ligniiniä.

Liima levitettiin Douglas-kuusta olevaan 2x4, jonka päät oli työstetty siten, että niihin oli muodostunut Amerikan Puurakennusinstituutin (AITC) hyväksymä 1-1/8" liitoskuvio. Puun kosteuspitoisuus oli 12 %.

Liimaa levitettiin 10 g per liitos. Sen jälkeen, kun liitoksia oli puristettu kylmänä paineessa 9715 kPa ainakin 3 sekunnin ajan, kiinnittynyttä liimaa oli 78 g per liitos liiman ulospursuamisen jälkeen.

Puuliitoksia kuivattiin 5 päivää 20°C:ssa, leikattiin pituussuuntaan 1-1/2" poikkileikkaukseen ja saatettiin AITC:n märkä- ja kuivataivutuskokeisiin niiden hajottamiseksi. Tulokset olivat seuraavat:

AITC KUIVA TESTI AITC 110 MÄRKÄ TESTI

Veto- % puu Veto- °0 puu lujuus petti lujuus petti "Megabond" vertailu 8568 90 7532 70 "Megabond" sisälsi 25 % ligniiniä 8568 75 7532 79

Sekä Megabond vertailu että ligniiniä sisältävät liimat vastasivat AITC:n ja Western Wood Products Associationin (WWPA) pääty1iitosrakennepui1le asettamia määräyksiä.

Claims (4)

70243

1. Menetelmä puuseoksen valmistamiseksi, jossa puukuidut tai -lastut päällystetään 1iimaseoksella, joka sisältää ligniiniä, orgaanista polyisosyanaattia ja mahdollisesti formaldehydia, tunnettu siitä, että polyisosyanaatti on polyisosya-naattipolymeeri, jonka molekyylipaino on 200 - 10,000 sekä ligniini on 1ignoselluloosan kemiallisesta keitosta saatu kiinteän ligniinin vesiliuos, jolloin mukana on mahdollisesti formaldhydiä suhteessa 3-6 paino-osaa polyisosyanaattipoly-meeriä per paino-osa formaldehydiä, ja että päällystetyt puukuidut tai -lastut tämän jälkeen puristetaan kuumapuristi-messa haluttuun paksuuteen ja tiheyteen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetyn liimaseoksen koostumus paino-osina on seuraava: (a) orgaanista polyisosyanaattipolymeeriä 20 - 95 osaa, (b) ligniinin vesiliuosta suhteessa 5-80 osaa kiinteätä ligniiniä liuenneena 5 - 1000:n osaan vettä mukaan luettuna käytetystä ligniinin vesiliuoksesta saatu vesi, sekä (c) mahdollisesti formaldehydiä suhteessa yksi paino-osa kohti kutakin 3-6 paino-osaa polyisosyanaattipolymeeriä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että orgaanista polysiosyanaattipolymeeriä on läsnä 50 - 80 paino-osaa, mainittua kiinteätä ligniiniä 20 - 50 paino-osaa ja vettä 20 - 500 paino-osaa.

4. Jonkun patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitun polyisosyanaattipolymeerin molekyylipaino on 300 - 2000.