FI72338C - Foerfarande foer tillverkning av limprodukter. - Google Patents

Description

luS*-»· I KUULUTUSJULKAISU

tBJ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT 723 38 C (45) 13 /:\' ‘ v’.’:. ‘'{ (51) Kv.lk.4/lnt.CI.4 C 09 J 3/16 (21) Patenttihakemus — Patentansökning 782314 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 24.07.78 (F«) (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 24.07*78 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 25. 10.79

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm.- 30.01.87

Patent- och registerstyrelsen ' ' Ansökan utlagd och utl.skriften publieerad (86) Kv. hakemus — Int. ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begärd prioritet 24.04.78 USA(US) 899237 (71) AB Edler S Co. FärgIndustri, Brobacken 16, Lerum, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Folke J. Edler, Västra Frölunda, Ruotsi-Sverige(SE) (74) Leitzinger Oy (54) Menetelmä 1iimatuotteiden valmistamiseksi - Förfarande för tillverkning av limprodukter Tämän keksinnön kohteena on menetelmä liimatuotteiden valmistamiseksi. Tarkemmin sanottuna keksintö kohdistuu menetelmään sellaisten liima-tuotteiden valmistamiseksi, jonka komponentteja ovat formaldehydi, sulfiittilipeä ja vesi. Keksintö kohdistuu erityisesti sellaisten liimatuotteiden valmistukseen, joita yleensä käytetään kuivalla menetelmällä valmistettujen lastulevyjen, puukuitulevyjen, vanerilevyjen ja sen tapaisten tuotteiden valmistukseen yhteydessä ja joissa sul-fiittilipeän osuus on suuri sekä tämän laatuisiin 1iimatuotteisiin.

Aikaisemmin on tutkittu mahdollisuutta yhdistää erilaisia tekohartse-ja, joihin kuuluvat virtsa-ainehartsit (karbamidi) tai niiden komponentit sulfiittilipeän kanssa. Näitä on esitetty US-patenteissa 2,405,650 (keernat metallivalua varten), 2,622,979 (märkäluja paperi) ja 3,313,745 (vaahtomuoviyksityiskohtia).

US-patenteissa 3,390,928 on selitetty karbamidihartsin ja natrium-1igniinisulfonaatin käyttöä, jolloin viimeksi mainittua käytetään hyvin pieninä määrinä (1 - 5 %) lastulevyjä valmistettaessa.

US-patentissa 3,994,850 on selitetty lastulevyjen valmistusta, jolloin 2 72338 käytetään liimaa, joka on valmistettu saattamalla karbamidi, sooda-mustalipeä ja formaldehydi reagoimaan toistensa kanssa.

Kuitenkaan edellä mainituilla menetelmillä ei menestyksellisesti ole pystytty valmistamaan runsaasti sulfiittilipeää sisältävää lastulevy-liimaa. Ammattipiireissä on vältettävä valmistettaessa lastulevyliimo-ja koska liima-aineiden hartsikomponentit eivät reagoi keskenään ja tällaista liimaa käyttäen valmistettujen lastulevyjen ominaisuudet eivät ole tyydyttäviä.

Tämä käsitys perustuu kokemusperäisiin tuloksiin ja se on täysin oikeutettu kahden toistensa kanssa reagoivan aineen, ts. sulfiitti1ipeän ja karbamidihartsin monimutkaisen molekyylisen rakenteen perusteella samoin kuin erilaisten kemiallisten reaktioiden perusteella, jotka potentiaalisesti voivat tapahtua hartsia valmistettaessa, sekoitettaessa hartsi sulfiittilipeän kanssa ja myöhemmin seuraavassa kuuma-puristuksessa.

Niinpä esimerkiksi sulfiittilipeä ei reagoi tiettyjen karbamidihart-sien kanssa ja on näihin liukenematon.

Karbamidi ja formaldehydi voidaan kuitenkin yhdistää kondensaatiotuot-teiksi, jotka sisältävät suuren määrän mono-, di- ja polymetylolikarb-amidituotteita, ts. sisältävät runsaasti metylolia. Karbamidi ja formaldehydi voidaan myös yhdistää toistensa kanssa metyleenirikkaiden tuotteiden muodostamiseksi, joilla on suuri metyleenikarbamidipitoi-suus. Metylolirikkaat tuotteet voivat reagoida sulfiittilipeän kanssa, kun taas metyleenirikkaat tuotteet eivät. Jos siis halutaan menestyksellisesti yhdistää karbamidihartsi sulfiittilipeän kanssa, sen täytyy olla metylolirikasta tyyppiä.

Toiseksi, jos karbamidihartsia sekoitetaan huomattavien määrien kanssa käsittelemätöntä ammonoitua sulfiitti1ipeää, joka sisältää ammoniumia ammoniumligniinisulfonaatin muodossa, niin ammonium poistuu nopeasti mahdollisesti vapaasta tai löyhästi sidotusta formaldehydistä, jota voi olla karbamidihartsisissa tai lisätty siihen, jolloin se muodostuu verraten inaktiiviseksi tuotteeksi, heksametyleenitetramiini. Tämä reaktio vapauttaa ligniinisulfonihappojen ylimäärän, mikä alentaa

II

3 72338 liimaseoksen pH-arvoa ja ylikatalysoi liiman, mistä on seurauksena liian nopea kovettuminen ja liian aikainen geelin muodostuminen. Päinvastoin, jos hartsi sekoitetaan kalsium-, magnesium- tai natriumalka-loidun sulffiittilipeän kanssa, eikä ammoniumia ole lainkaan läsnä, ligniinisulfonihappojen edellä mainittua vapautumista ei tapahdu ja liima tulee alikatalysoiduksi.

Sen vuoksi on tärkeää, että valvotaan tarkasti liiman ammoniumpitoi-suutta.

Kolmanneksi, pH-arvon ja 1iimatuotteen sekä sen komponentin muutokset voivat vaikuttaa huomattavasti liiman lujuuteen ja ominaisuuksiin. Liian koeka pH-arvo aikaansaa sen, että liima kovettuu liian hitaasti. Liian alhainen pH-arvo aikaansaa sen, että liima kovettuu liian nopeasti. Lisäksi liiman happoylimäärä saattaa kuumapuristettaessa vanhin-goittaa käsiteltävää selluloosaa. Näistä syistä on välttämätöntä valvoa huolellisesti halutun 1iimatuotteen sulfiittilipeän ja karb-amidihartsikomponenttien pH-arvoa.

Tämän keksinnön päätarkoituksena on aikaansaada menetelmä sellaisen 1iimatuotteen valmistamiseksi, joka soveltuu puutuotteiden valmistukseen, johon kuuluu suuri osuus puumassan sulfiittikeitosta peräisin olevaa sulfiittilipeää ja joka on helposti ja yksinkertaisesti valmistettavissa sekä ilman muuta käytettävissä esimerkiksi lastulevyjen valmistukseen käyttäen tavallisia laitteita ja menetelmiä, antaen tulokseksi liimattuja puutuotteita, joilla on kaupallisesti hyväksyttävät ominaisuudet, jotka käyttävät tällaisten tuotteiden kauppanormit ja ovat täysin kilpailukykyisiä samankaltaisten tuotteiden kanssa, jotka on valmistettu käyttäen tavallisia, kalliimpia 1iimatuotteita.

Keksinnön toisena tarkoituksena on aikaansaada liimatuote, joka on valmistettu keksinnön mukaisella menetelmällä ja jolla on mainitut ominaisuudet.

Lisäksi keksinnön eräänä tärkeänä tarkoituksena on aikaansaada menetelmä ja liimatuote, jotka mahdollistavat hyvin huokean jätetuotteen, nimittäin sulfiittilipeän suurena ainesosana käytön, jolloin selluloosatehtaiden sulfiittijätelipeän käytön klassinen probleema on ratkais- 4 72338 tu, samalla kun saavutetaan taloudellisia etuja liiman valmistuksessa lastulevyjä ja vastaavia tuotteita varten, mikä esimerkiksi keskisuuressa lastulevytehtaassa voi merkitä suuruusluokkaa 2 milj. kruunua/-vuosi olevia säästöjä.

Keksinnön tarkoitus saavutetaan toteuttamalla menetelmä niiden tunnusmerkkien mukaan, jotka on esitetty patenttivaatimuksessa 1 ja liimalla, jonka tunnusmerkit on esitetty patenttivaatimuksessa 6.

Keksinnön yhteydessä on huomattu, että probleema, joka liittyy karb-amidihartsien ja sulfiittilipeän välisen yhdisteen aikaansaamiseen käyttökelpoista 1iimatuotetta valmistettaessa, voidaan ratkaista ja mainitut tarkoitukset saavuttaa valmistamalla liimatuote, joka suurin piirtein sisältää 50 - 90 paino-osaa kiinteää karbamidihartsia ja 10 - 50 paino-osaa puumassan sulfiittiketosta peräisin olevaa sulfiit-tijätelipeää laskettuna avainkomponenttina 0,2 - 4,0 paino-% ammonium-ioneja (ilmaistu NH3:na) laskettuna sulfiittilipeän kuiva-ainepainosta. Ammoniumioneja voidaan lisätä käyttämällä ammonoitua sulfiitti1ipeää, jossa on tarkasti säädetty ammoniumionipitoisuus. Siinä tapauksessa, että halutaan käyttää muuta sulfiittilipeää, kuten esimerkiksi kalsium-, magnesium- tai natriumalkaloitua sulfiittilipeää, voidaan ammoniumionit lisätä lisäämällä sopiva määrä vahvan hapon vesiliukoista ammoniumsuolaa.

Ammoniumsuolan lisäys lisää ammoniumia, joka liittyy seoksessa olevan vapaan formaldehydin kanssa, jolloin muodostuu neutraalinen tuote, heksametyleenitetramiini ja vahva happo vapautuu ja jättää jäljelle kohonneen, mutta säädetyn happamuuden, mikä edistää 1iimatuotetta käytettäessä sen haluttua kondensoitumista tai polymeroitumista, kuten edellä on mainittu.

Liimatuotteen karbamidikomponenteille on tunnusomaista formaldehydin ja karbamidin välinen mooliosuussuhde 1,0 - 1,8 ja metylolipitoisuus, joka vastaa Witte-lukua 1,0 - 1,8. Hartsin ominaisuudet ovat siis sellaiset, että varmistutaan siitä, että se voi reagoida sulfiitti-lipeiden kanssa ja saavuttaa liukoisuuden halutun asteen sulfiitti-lipeisiin juuri niin suuressa määrässä, joka tarvitaan sopivan liima-tuotteen aikaansaamiseksi.

5 72338

Liimatuote valmistetaan yksinkertaisesti sekoittamalla yhteen sulfiit-tilipeää ja karbamidia ammoniumionien läsnäollessa sopivissa määräsuh-teissa lämpötilaolosuhteissa, pH—arvossa ja viskositeetissa, jolloin tuloksena on seos, jossa sulfiittilipeän 1igniinisulfonihappokompo-nentti ja karbamidi kondensoituvat toistensa kanssa huomattavassa määrässä reaktion edistyessä. Menetelmä ja tuote eroaa siten huomattavasti näihin saakka tunnetuista menetelmistä ja niiden mukaan valmistetuista tuotteista, joissa menetelmissä tällainen kondensoituminen tapahtuu nopeasti ja sitä kiihdytetään tarkoituksellisesti. Keksinnön mukainen menetelmä eroaa myöskin huomattavasti tähän saakka käytetyistä valmistusmenetelmistä, joissa sulfiittilipeä sa reagoida karbamidin ja formaldehydin kanssa prosessissa, jossa on ainoastaan nämä kolme komponenttia.

Kun keksinnön mukaan valmistettua tuotetta käytetään liimattujen tuotteiden, kuten lastulevyjen valmistuksessa, saatetaan liima aivan yksinkertaisesti puumateriaaliin tavallisissa määrissä ja suhteissa sekä suoritetaan kuumapuristus, jolloin käytetään tavallisia laitteita lopullisen liimatun ja puristetun puutuotteen valmistamiseksi.

Keksinnön mukaisen menetelmän eräässä edullisessa sovellutusmuodossa menetellään siten, että tässä selitetty, keksinnön mukaisella menetelmällä valmistettu liimatuote sisältää, ilmaistuna painoprosentteina kuiva-aineesta, kondensoitumatonta seosta seuraavasti:

Karbamidia 50 - 90

Sulfiittiselluloosan keitosta peräisin olevaa sulfiittijätelipeää 10 - 50

Liima sisältää myöskin 0,2 - 4,0 paino-% ammoniumioneja (ilmaistu NH3:na) sulfiittilipeän kuiva-ainepainosta.

Kuten myöskin edellä on mainittu, karbamidihartsille on tunnusomaista tarkasti valvottavat ominaisuudet, erityisesti formaldehydin ja karbamidin välinen moolisuussuhde 1,0 - 1,8, sen pH-arvo 6 - 8 ja sen metyloiipitoisuus, joka vastaa Witte-lukua 1,0 - 1,8. Lisäksi kuiva-ainepitoisuuden täytyy olla 50 - 72 %, sopivimmin 55 - 65 paino-% sekä viskositeetin 50 - 250 senttipoisea kuiva-ainepitoisuudessa 65 % hartsia ja lämpötilassa 25oc.

72338

Mitä tulee mooliosuussuhteeseen, niin on huomattava, että jos se on alle 1, niin karbamidihartsipolymeeri ei ole tarpeeksi tehokas kehittämään lopputuotteen haluttuja tartuntaominaisuuksia.

Moolisuhteen ollessa yli 1,8 liian suuri ylimäärä formaldehydiä on läsnä. Tämä johtaa sellaisen liimatuotteen muodostumiseen, jolla on epämiellyttävä haju ja joka vapauttaa liian paljon myrkyllisiä kaasuja kuumapuristettaessa sekä myöhemmin tuotetta käytettäessä.

Mitä tulee viskositeettinajoihin 50 - 250 senttipoisea, niin on huomattava, että tämä vaihtelualue on niiden karbamidihartsien viskositeettialueen alapuolella, joita tavallisesti käytetään lastulevyjä valmistettaessa. Jos karbamidihartsia ei käytettäisi tavallisessa viskositeetissa, tulos tulisi olemaan epätyydyttävä sen huonojen tarttumisominaisuuksien johdosta. Tässä esitetyllä tavalla sulfiittilipeän lisäys vaatii haluttujen tarttumisominaisuuksien aikaansaamista.

Mitä tulee metylolipitoisuuteen, niin on välttämätöntä, että pitoisuus vastaa Witte-lukua 1,0 - 1,8 karbamidihartsin saamiseksi reagoimaan sulfiittilipeän kanssa ja tyydyttävän tartunnan sekä tuotteen laadun s aavuttamiseksi.

Teoreettisesti ottaen karbamidiformaldehydihartsilla, jonka metyloli-pitoisuus on niin alhainen kuin Witte-luku 1,0, ei ole tarpeeksi korkeaa hydrofiliteettia reagoimiseksi sulfiittilipeän kanssa. Kuitenkin voidaan hyvällä syyllä olettaa, että se Witte-luku, joka mitataan ensimmäisessä komponentissa, ennenkuin mikään reaktio toisen komponentin kanssa on alkanut, ei ole oleellinen metylolipitoisuu-delle, kun reaktio on alkanut. Nimittäin voidaan olettaa, että liittyen välittömästi siihen, että kun molempien komponenttien välinen reaktio alkaa, avautuu hiin suurella nopeudella (murto-osa sekuntia) uusia, ennen reaktiota Witte-lukuun vaikuttamattomia hydrofiiliryhmiä, että metylolipitoisuus on riittävä tarkoitetulle reaktiolle. Tällöin hartsin täytyy sisältää eetteriyhdisteitä, jotka voidaan lohkoa OH-ryhmiksi. Tämä voidaan huomata siitä, että eetteririkkaat hartsituotteet antavat tyydyttävän tuloksen myöskin alhaisella Witte-luvun arvolla, kun taas vähemmän eetteririkkaat hartsit voiat vaätia korkeamman Witte-luvun lähtötilassa.

7 72338

Witte-luku saadaan karbamidihartsien metyloliryhmien määrittämisen tuloksena hartsien reaktiolla 2,6-dimetyylifenoli (2,6-ksylenolin) kanssa. Se ilmaisee hartsin metylolitehon ja määrätään seuraavalla tavalla.

2,6-dimetyylifenolin (25,0 g) liuosta 200 ml:ssa vettä, joka liuos sisältää 8,0 g natriumhydroksidia, käsitellään 12,5 g:11a koestetta-vaa karbamidihartsia siten, että saadaan tasainen seos. Saadun reak-tioseoksen annetaan seisoa kolme vuorokautta huoneen lämpötilassa pimeässä. Sitten lisätään väkevää suolahappoa siksi, kunnes reaktio-seoksen pH saavuttaa arvon 575 - 6,0. Reaktioseos pestään 1 litran pullossa ja höyrytislataan siksi, kunnes on saatu 700 - 750 ml tislettä.

Kondensaatiolaite huuhdellaan pienellä määrällä metyleenikloridia ja kondensaatti uutetaan 3 kertaa metyleenikloridilla. Yhdistetty metyleenikloridiuute suodatetaan noin 20 g :11a vedetöntä natrium-sulfaättia ja tämä pestään 2 kertaa 25 ml:11a metyleenikloridia.

Metyleenikloridia haihdutetaan tyhjiössä siksi, kunnes haihdutuspul-lon paino pysyy muuttumattomana. Jäljellä olevan 2,6-dimetyylifenolin paino mitataan ja vähennetään sen alkuperäinen paino. Näiden kahden painon välinen erotus on se 2,6-dimetyylifenolin määrä, joka on reagoinut karbamidihartsin kanssa ja on hartsin metylolipitoisuuden mitta. Tätä arvoa nimitetään Witte-luvuksi. Tämä arvo lasketaan seuraavasta kaavasta: _Talteenotetun ksylenolin paino___= w.. t 12,5 x karbamidi-formaldehydihartsin kuiva-aineen prosentti luku Tällä arvolla on suora yhteys hartsin metylolipitoisuuden kanssa, kuten käy selville seuraavasta tyypillisten koetulosten taulukosta, jossa Witte-luvut on määrätty ryhmälle karbamidi-formaldehydihart-seja, joilla on vaihteleva mooliosuussuhde (mooleja formaldehydiä karbamidimoolia kohti) ja jotka on käsitelty siten,, että metyloli-vaikutus on maksimaalinen.

8 72338

Karbamidihartsin moolisuhde Witte-luku 0,9 0,76 1.2 1,17 1.3 1,30 1.4 1,38 1.5 1,47 1.6 1,57 100 % dimetylolikarbamidi 2,64

Koskien keksinnön mukaisen liimatuotteen sulfiittikomponenttia ilmoitetaan seuraavaa:

Ilmaisulla "sulfiittijätelipeä" tarkoitetaan sitä nestettä, joka saadaan massan tavallisessa käsittelyssä happamalla sulfiitilla, joka sisältää yhteensä noin 5-7 painoprosenttia rikkidioksidia ia 0,9 - 1,2 % rikkidioksidia, joka sisältää yhdistettä.

Sulfiittilipeää muodostuu missä tahansa tavallisessa menetelmässä käsiteltäessä puumassaa happamalla sulfiitilla. Sen voi siis muodostaa tavallisesti jätelipeät, ts. joko ammonoidut kalsium-, magnesium tai natriumalkaloidut jätelipeät.

Erityisenä poikkeuksena ovat kuitenkin jätelipeät, jotka on saatu käsiteltäessä puumassaa "Magnafite":11a, "Sodafite":11a ja puoli-kemiallisissa menetelmissä ("NSSC") neutraalisella sulfiitilla.

Nämä kolme jätelipeää ovat epäedullisia keksinnön tarkoituksia varten eikä niitä selitetä tässä selityksessä, koska ne kaikki konsentraa-teissaan sisältävät huomattavia määriä sulfiitti-ionijäännöksiä.

Kuten jäljempänä selitetään yksityiskohtaisesti, seurauksena on pH-arvon epäedullinen muutos, jos näitä lipeitä käytetään valmistettaessa tässä esitettyjä liimatuotteita.

Sulfiittilipeitä voidaan käyttää suurin piirtein siinä muodossa, jossa ne saadaan tehtaan väkevöimisprosessista ilman sokerin poistamista.

Siinä muodossa, jossa sulfiittilipeät saadaan, niiden kuiva-ainepitoisuus on yleensä 40 - 55 painoprosenttia, tavallisesti 50 % +2 %, viskositeetti esimerkiksi 500 - 4000 senttipoisea >< 9 72338 lämpötilassa 2 5°C ja väkevyydessä 50 % sekä pH-arvo 3,5 - 4,5.

Jos kuiva-ainepitoisuus on pienempi kuin 40 painoprosenttia, sulfiit-tilipeä sisältää liian paljon vettä ollakseen hyvin sopiva liima-tuotteiden valmistukseen. Jos sulfiittilipeä sisältää enemmän kuin 55 % kuiva-ainetta, se on liian hidasjuoksuista, jotta sitä voitaisiin mukavasti käsitellä tehtaassa.

Sulfiittilipeän viskositeetin täytyy sopivimman olla käyttökelpoisella alueella, jossa sulfiittilipeää voidaan pumpata huoneen lämpötilassa ja helposti sekoittaa karbamidihartsin kanssa. Korkeampia viskositeetteja voidaan hallita lämmittämällä jätelipeää. Tämä sallii sellaisen sulfiittilipeän käytön, jonka viskositeetti on jopa 15.000 senttipoisea.

Mainittakoon, että hartsin ja sulfiittilipeän ehdotettu viskositeetti aikaansaa komponenttien ja halutut ominaisuudet omaavan lopputuotteen sopivia käsittelyolosuhteita. Viimeksi mainitut eivät kuitenkaan riipu yksinomaan komponenttien viskositeetista, vaan vesipitoisuudesta. Kuitenkin tätä voidaan, kuten helposti huomataan, ohjata siten, että toisen komponentin viskositeetin poikkeama suositelluista arvoista voidaan kompensoida muuttamalla toisen komponentin viskositeettia tai viskositeetin ollessa liian alhainen lisäämällä vettä seokseen.

Sulfiittilipeän pH:n täytyy olla alueella 3-9.

Jos sulfiittilipeän pH-arvo on alempi kuin 3, liima kovettuu liian nopeasti ja hyytelöityy liian nopeasti huoneen lämpötilassa, jotta sitä voitaisiin käsitellä mukavasti. Jos sulfiittilipeän pH on korkeampi kuin 9, liimatuote kovettuu liian hitaasti ollakseen käyttökelpoinen.

Sulfiittilipeän täytyy olla suurin piirtein vapaa liuenneesta rikkidioksidista (sulfiitti-ioneista), koska tämän aineen läsnäolo antaa lopputulokseksi liiman pH-arvon lisäyksen niin, että se tulee tasolle, jossa kovettuminen kuumapuristuksen aikana tapahtuu liian hitaasti, mikä vaikuttaa epäedullisesti tuotantoon ja tätä liimaa käyttäen valmistettujen puutuotteiden ominaisuuksiin. Sulfiittilipeat tulevat, mikäli niitä ei ole neutraloitu, vapaiksi rikkidioksidista, koska tämä aine poistuu sulfiittilipeän väkevöitymisen yhteydessä.

72338 10

Kuten edellä on'mainittu, muodostavat ammoniumionit käytettynä määrässä 0,2 - 4,0 painoprosenttia (ilmaistu NH^:na) sulfiittilipeän kuiva-aineesta keksinnön mukaisen liimatuotteen avainkomponentin ja tämä aikaansaa menestyksellisen yhdisteen, joka sisältää suuren määrän sulfiittilipeää yhdessä karbamidihartsin kanssa. Seoksen tällä komponentilla on edellä selitetty tehtävä reagoida formaldehydin osah kanssa verraten inaktiivisen tuotteen, heksametyleeni-tetramiinin muodostamiseksi. Tästä on seurauksena liimaseoksen pH-ar-von aleneminen niin, että se tulee tasolle, jossa seos kovettuu nopeasti kuumapuristuksen aikana.

Jos liian paljon ammoniumioneja on läsnä, liiman tuloksen a oleva suuri ammoniumäärä reagoi nopeasti karbamidihartsin vapaan tai liukoisesta yhtyneen formaldehydin kanssa niin, että muodostuu stabiili heksametyleenitetramiini ja vapautuu suuria määriä vahvaa happoa. Hapon nämä ylimäärät alentavat puolestaan seoksen pH-arvoga ja katalysoivat karbamidihartsin niin, että se kovettuu hyvin nopeasti .

Nopeasti kovettuvan sideaineen vaikutus lastulevyjen täi kysymyksessä olevien puutuotteiden laatuun on se, että pinnat tulevat pehmeiksi ja aivan yleisesti lujuusominaisuudet huononevat liian aikaisen kovettumisen johdosta. Veden absorptio ja paisuminen vaikuttavat myöskin epäedullisesti. Sideaineen juoksevan tilan aika rajoittuu vakasti, jolloin syntyy vakava vaara hyytelön muodostumiselle tehtaan putkijohdoissa ja laitteissa.

Seoksen ammoniumionikomponentti on vahvan epäorgaanisen tai orgaa-nisen hapon (ionisointikerroin (Ka) 10 tai suurempi) vesiliukoisena ammoniumsuolana. Tällaisista suoloista mainittakoon esimerkkeinä:

Ammoniumligniinisulfonaatti

Ammonoiumkloridi

Ammoniumsulfaatti

Monoammoniumfos f aatti

Ammoniumoksalaatti

Ammoniumbensoiisulfonaatti

Monokloorietikkahapon ammoniumasetaatti li 11 72338

On selvää, että kun happamana sulfiitti1ipeänä on ammoniakki-pitoinen sulfiittilipeä, niin ammoniumsuola kuuluu liimatuot-teen sulfiittilipeäkomponenttiin ammoniumligniinisulfonaatin muodossa. Tässä tapauksessa ei ole välttämätöntä lisätä enää mitään muuta ammoniumsuolaa.

Kun sulfiitti1ipeän ammoniumionipitoisuus loppujen lopuksi tavallisesti ylittää sen, mikä on salittu tässä selitetyissä 1iimatuotteissa, ammoniumionien ylimäärä voidaan poistaa käsittelemällä sulfiitti1ipeää ennalta lasketulla määrällä natronlipeää tai jotakin muuta vahvaa emästä, joka pakottaa pois ammoniakkia ja jättää jäljelle ainoastaan ammoniumionien halutun pitoisuuden jäännöksen muodossa. Ammoniakin ylimäärän poistaminen emäksellä täytyy suorittaa sen jälkeen, kun rikkidioksidi (happamalla puolella) on tullut poistetuksi edellä selitetyllä tavalla.

Jos käytetään kalsium-, magnesium- tai natriumalkaloituja sulfiittilipeitä, niin lisätään riittävä määrä ammoniumsuolaa niin, että tulokseksi saadaan liimatuote, joka sisältää ammoniumioneja ilmoitetussa määrässä.

Keksinnön mukaisten liimatuotteiden kokoomusta kokoonpantaessa edellä mainittujen primäärikomponenttien avulla ilmoitetaan, että näitä komponentteja ennalta määrätyissä määrissä aivan yksinkertaisesti sekoitetaan tavallista tyyppiä olevassa sopivassa sekoituskoneessa siksi, kunnes saavutetaan yhtenäinen seos. Sekoittaminen suoritetaan suunnilleen huoneen lämpötilassa (10 - 30°C) sulfiittilipeän komponenttien karbamidi-hartsin kanssa kondensoitumisen estämiseksi. Keksinnön mukainen liimatuote on suurin piirtein kondensoitumaton.

Liiman kondensoituminen tapahtuu kuumapuristuksen aikana kovettumisen yhteydessä.

12 72338

Tarkastellaan mitä aikaisemmin on selitetty, keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että komponentit valitaan seuraavasti: 1) 50-90 paino-osaa kuivapainona karbamidiformaldehydihartsia, jolla on seuraavat ominaisuudet: moolisuhde formaldehydi/karbamidi 1,0 - 1,8 pH 6 - 8 viskositeetti sopivimmin alueella 50 - 250 senttipoisea (mitattu 65 %:n kuiva-ainepitoisuudesta ja 25°C:ssa) hartsin metyloi isisältö vastaa Witte-lukua 1,0 - 1,8 2) 10 - 50 paino-osaa kuivapainona sulfiittilipeää, jolla on seuraavat ominaisuudet: pH 3-9, sopivimmin 3,5 - 4,5 viskositeetti 500 - 15000 senttipoisea, sopivimmin alueella 500 - 4000 senttipoisea (mitattu 50 %:in kuiva-ainepitoisuudessa ja 25°C:ssa) ammoniumionien pitoisuus on 0,2 - 4,0 paino-% (ilmaistu NH3:na) sulfiittilipeän kuiva-ainepainosta laskettuna, ja 3) vettä sekoitetaan keskenään, joiden komponenttien 1) ja 2) kuiva-ainepitoisuudet ovat: karbamidiformaldehydihartsi 50 - 72 paino-%, edullisesti 55 - 65 paino-% sulfiitti1ipeää 40 - 55 paino-%, edullisesti 48 - 52 paino-%.

Kun komponentit sekoitetaan, saadaan lämmössä kovettuva 1i imatuote.

Il 72338

Haluttujen lisäaineiden haluttuja määriä voi kuulua liimatuote-seokseen. Tällaisiin lisäaineisiin voi kuulua esim. sopivissa tai tavallisissa määrissä vahat, öljyt, sieniä tuhoavat aineet, tulensuoja-aineet, pinta-aktiiviset aineet ja värit, jolloin ligniinisulfonaattisuolät toimivat vahojen ja öljyjen dispergoimis-aineina.

Valmis liimatuote on pysyvä kohtalaisen ajan ja sitä voidaan varastoida ja käyttää tavallisella tavalla.

Jos sitä käytetään lastulevyjen valmistuksen yhteydessä, niin sitä ruiskutetaan hakkeen, kutterinlastujen, kuitujen, höylänlastujen ja muunlaisten puuosasten päälle ja saadut liimalla päällystetyt osaset kuivataan halutun kokoiseksi huopautuneeksi matoksi, jolloin käytetään liiman lisäystä suuruusluokkaa 5-10 painoprosenttia uunikuivan puun painosta. Matot voidaan puristaa tavallisissa puristimissa haluttuun tiiviyteen halutuissa paineolosuhteissa, 2

esim. paineessa noin 17 - 18 kg/cm ja lämpötilassa 140 -’160°C

2,5 - 10 minuutin ajan, riippuen levyn paksuudesta.

Kuten seuraavista esimerkeistä käy selville, saaduilla lastulevy-tuotteilla on ominaisuudet, jotka ovat kaupallisesti hyväksyttävät ja kilpailukykyiset niiden lastulevytuotteiden ominaisuuksien kanssa, jotka on valmistettu käyttäen karbamidihartsiliimaa. Kuitenkin keksinnön mukaisilla liimatuotteilla on se huomattava taloudellinen etu, että ne sisältävät suuren osuuden huokeaa sulfiittijäte-lipeää, mikä tuottaa sitä käyttävälle tehtaalle huomattavia kustannusten säästöjä. Vastaavia säästöjä voidaan saada myöskin muiden liimattujen puutuotteiden, kuten vanerin ja puukuitulevyjen kysymyksessä ollessa.

Esimerkit

Keksinnön mukaista valmistustapaa ja mukaisia liimatuotteita havainnollistetaan seuraavissa esimerkeissä, joissa keksinnön mukaiset hartsiperusteiset liimatuotteet on idenfioitu "Edler":ksi ja joissa käytetään seuraavia lyhennyksiä: 14 72338 SSL sulfiittijätelipeä MOR murtolujuus MOE kimmomoduli IB sisäinen sidos

Lastulevytuotteita, joissa Edler-liima muodosti aineosan, koestet-tiin ASTM-koestusmenetelmien mukaan, jotka on merkitty numerolla ASTM D 1037-72.

Esimerkki 1 Tämä esimerkki havainnollistaa keksinnön mukaisten liimatuotteiden tehdasmaista käyttöä lastulevyjen valmistuksessa, jotka ovat teollista laatua ja joiden paksuus on 10, 13 ja 19 mm.

Tässä ja seuraavissa esimerkeissä käytettiin neljää karbamidihart-sia. Niiden ominaisuudet on esitetty taulukossa I.

Taulukko I

Hartsi A Hartsi B Hartsi C Hartsi D

(tarkis- (tarkistus) tus)

Witte-luku (metylolifunktio: 1,58 1,67 1,02 1,02

Moolisuussuhde (mooleja formaldehydi/mooleja karb- amidia) 1,60 1,50 1,35 1/15

Kuiva-aine (paino-%) 57 58 65 65,5

Viskositeetti (cps) 25°C:ssa 70 70 300 140 pH m 7,4 7,4 -— 7,4

Laimennettavuus rajoittamaton rajoittamaton rajoit- rajoittamaton tamaton

Hartseja A ja B käytettiin tässä esitetyn "Edler n:o 1" vastaavasti Edler n:o 2" liiman koostumusta varten. Hartseja C ja D käytettiin tarkistushartseina.

Se sulfiittilipeä, jota käytettiin Edler-liiman koostumuksessa tässä esimerkissä, oli peräisin väkevöidystä kaupallisesta happamasta sul-fiittilipeästä (vapaa S02:sta), joka sisälsi ammoniumioneja keksinnön tarkoituksen saavuttamiseksi. Ammoniumionien pitoisuus säädettiin olemaan keksinnön ilmoittamissa rajoissa antamalla mainittujen ionien reagoida natriumhydroksidin (natronlipeän) mitatun määrän is 72338 kanssa. Säädön jälkeen sulfiittilipeä sisälsi 1,0 paino-% ammonium-ioneja (ilmaistu ammoniakkina) kuiva-ainepainosta.

Muut luonteenomaiset piirteet olivat seuraavat:

Viskositeetti (cps) 25°C:ssa 15 000 pH 7,35

Kuiva-ainepitoisuus (paino-%) 52,0

Tehdasmaisissa olosuhteissa valmistettiin Edler-tyyppistä lastulevy-liimaa sekoittamalla yhteen ympäristön lämpötilassa karbamidihartsia ja sulfiittilipeää, jota käytettiin riittävän suuri määrä niin, että saatiin liuoksen kuiva-ainepitoisuudeksi valmiissa 1iimatuotteissa 33 paino-%. Näitä liimatuotteita nimitetään tässä "Edler n:o 1" ja "Edler n:o 2".

Sekoitusta jatkettiin aina siksi, kunnes komponentit olivat perusteellisesti sekoittuneet ja saatu ulkonäöltään tasainen massa. Sekoituksen aikana ei havaittu mitään lämpötilan kohoamista eikä mitään viitettä ainesten kondensoitumisesta.

Edellä esitetyllä tavalla valmistettuja liimoja ruiskutettiin puuhakkeen päälle seosten muodostamiseksi lastulevyjen sydänmateriaalia ja pintamateriaalia varten. Sen jälkeen nämä huopautettiin kuivassa tilassa metoksi, joka kuumapuristettiin tiivistetyn lastulevytuotteen muodostamiseksi. Olosuhteet muodostuksen ja puristuksen aikana olivat seuraavat:

Panos: Seokset sydäntä ja pintaa varten, noin 67 % nähtynä ja 33 % kuusta

Kohde: Bahre-Bison ilmakerrostettu levy, paksuus 13 mm

Vahapitoisuus: 1 %

Liimapitoisuus: Pinta 8,3 %, sydän 8,3 %

Maton kosteuspitoisuus: Pinta 10 5, sydän 8 %

Esipuristusaika: 30 sekuntia

Puristusaika: 2 minuuttia 52 sekuntia

Pysäytysaika: 45 sekuntia

Paineen alennusvaihe: 30 sekuntia (puristusajan lisäksi)

Puristuslämpötila: 160oc 16 72338

Valmistettiin useita levyjä, jolloin käytettiin molempia liimatyyp-pejä ja hartsi C toimi tarkistuksena. Levyt saatettiin aikaisemmin mainittuihin ASTM koestuksiin D1037-72 niiden ominaisuuksien määräämiseksi, jotka on esitetty taulukossa II.

Taulukko II

Liima j Hartsi- Prosent- Tiheys MOR MOE » Sisäi- % vettä Paksuu- i tyyppi ti SSL g/cm kPa kPa nen adsorpt. den pai- sidos suminen _i________kPa___nm_

Tarkxs- Rartei 0 0,75 L7354 2620xl03 993 23,0 0,84 tuskoes- tus keskiarvo

Edler n:o 1 koes- Hartsi 33 0,77 L6858 2703x10 972 18,9 0,79

tus A

keskiarvo j

Edellä esitetty menetelmä toistettiin valmistettaessa lastulevyjä, joiden paksuudet olivat vastaavasti 10 mm ja 19 mm.

Karbamidihartsia, joka taulukossa I on merkitty C:llä, käytettiin jälleen tarkistuksena.

Edler n:o 2 liima valmistettiin sekoittamalla sulfiittilipeää B-hartsin kanssa (taulukko I) riittävässä määrässä, jotta liuoksen kiinteät aineosat vastasivat 33 painoprosenttia liimatuotteen ainesisällöstä. Yhdenmukaisesti sulfiittilipeän kanssa, jota käytettiin valmistettaessa edellä mainittuja 13 mm:n paksuisia lastulevyjä, käytettiin sellaista sulfiittilipeää, valmistettaessa 10 ja 19 mm:n paksuisia lastulevyjä, joka tässä yhteydessä on todellista kaupallista väkevöityä, ammonoitua hapanta sulfiittilipeää, joka on vapaa Soista ja joka alunpitäen sisälsi ylimäärän ammoniumioneja, mutta joka säädettiin reaktiolla natriumhydroksidin kanssa ennalta laskettuun määrään siten, että lopullinen ammoniumarvo tuli 0,4 painoprosentiksi (ilmaistu ammoniakkina) sulfittilipeän koko vastaavasta kuiva-ainesisällöstä.

Il 17 72338

Sulfiittilipeän muut luonteenomaiset piirteet olivat seuraavat:

Viskositeetti (cps) 25°C:ssa 1200 pH 6,95

Kuiva-aine (paino-%) 50,2

Molempia niitä hartsiliimoja, joita käytettiin tarkistuksena ja keksinnön mukaisia hartsiliimoja ruiskutettiin puuosasten päälle, jotka sitten kuivassa tilassa muodostettiin matoksi, joka kuuma-puristettiin seuraavissa muodostuksen ja puristuksen olosuhteissa:

Panos: Seokset sydäntä ja pintaa varten noin 67 % mäntyä ja 33 % kuusta

Kohde: Bahre-Bison ilmakerrostetut levyt, joiden paksuudet on mainittu edellä

Vahapitoisuus: 1 %

Liimapitoisuus: Pinta 8 %, sydän 8 %

Maton kosteuspitoisuus: Edler 10 %, tarkistus 9,6 %

Esipuristusaika: 30 sekuntia

Puristusaika: 19 mm, 4,5 mihuuttia, 10 mm 2,5 minuuttia

Pysäytysaika: 19 mm, 65 sekuntia, 10 mm 35 sekuntia

Paineen alennusvaihe: 19 mm 40 sekuntia, 10 mm 20 sekuntia (puris- tusajan lisäksi)

Puristuslämpötila: 19 mm 160°C, 10 mm 154°C

Saatujen lastulevyjen useita koestusesimerkkejä saatettiin tavallisten ASTM koestusten alaiseksi, jolloin saatiin seuraavat keskimääräiset koestustulokset: 18 72338

Taulukko III

Liima . Hartsi- Prosent- Tiheys MOR MCE Sisäi- % vettä Paksuu- tyyppi ti SSL g/αη kPa kPa nen adsorpt. den pai- sidos suminen kPa nm

.. ..........I — ' .... ' ' '»— “' 1 f 1 ' ' I " . I I

Tarkis- tuskoe c 0 0,76 19237 2875x103 986 29,7 10/0,84 keskiarvo

Edler n:o 2 , koe B 33 0,79 18548 3034x10 800 24,6 10/0,79 keskiarvo

Tarkis- tuskoe c Q o,76 20133 3199xl03 972 22,9 19/0,91 keskiarvo

Edler n:o 2 . B 33 0,75 17031 3082xl03 738 18,9 19/0,76 keskiarvo

Edellä olevasta käy selvästi ilmi, että keksinnön mukaisia liima-tuotteita, jotka sisältävät 1/3 painostaan sulfiittilipeää, voidaan käyttää valmistettaessa lastulevyjä, joilla on kaupallisesti hyväksyttävät ominaisuudet, jotka ovat edullisia verrattuna niiden tarkis-tuslevyjen ominaisuuksien kanssa, jotka valmistettiin käyttäen pelkästään karbamidihartsiliimoja. Tämä osoittaa, että keksinnön mukaisten liimojen reologiset ja kovetustekniset ominaisuudet ovat täysin yhdenmukaiset lastulevyn valmistuksen tavallisten valmistusprosessien kanssa ja näitä liimoja voidaan käyttää hyväksi ilman, että tarvitsee suorittaa mitään muutoksia valmistusprosessissa tai ilman, että tehtaan tuotantokapasiteetti pienenee.

Keksinnön mukaiset sulfiittilipeäliimatuotteet ovat näissä suhteissa edullisia verrattuna tuloksiin, jotka saavutetaan pelkillä karbamidi-hartsiliimoilla, jotka monien vuosien valmistuskokemuksen perusteella on huolellisesti sopeutettu lastulevytekniikan ja muun puun-liimaustekniikan erityisten vaatimusten mukaan. Loppujen lopuksi 19 72338 näin on osoitettu, että lastulevyillä, jotka on valmistettu käyttäen keksinnön mukaisia liimoja, oli huomattavasti paremmat vedenkestä-vyysominaisuudet kuin lastulevyillä, jotka on valmistettu käyttäen saman luokan kaupallisia liimoja.

Muilla liiman koostumuksilla, jotka perustuvat sulfiittilipeään, suoritetuissa kokeissa on todettu, ettei niillä päästä samalle tasolle kuin tämän keksinnön mukaisilla liimoilla. Näissä kokeissa ei saatu ainoastaan lastulevyjä, joilla oli huonommat fysikaaliset ominaisuudet, vaan myöskin liiman epäedullisten reologisten ominaisuuksien johdosta aiheutui keskeytyksiä tuotannossa, koska on osoittautunut mahdottomaksi saada matto, joka voidaan muodostaa ja jota voidaan käsitellä tyydyttävillä tavalla.

Esimerkki 2 Tämä esimerkki koskee lähemmin sellaisten keksinnön mukaisten liima-tuotteiden valmisusta, jotka sisältävät 10 - 50 % sulfiittilipeää ja tällaisten tuotteiden ominaisuuksia.

Laboratoriomittakaavassa suoritetun tutkimuksen yhteydessä valmistettiin sarja karbamidi formaldehydihartsin ja sulfiittilipeän liima-tuotteita käyttäen esimerkissä 1 selitettyä menetelmää. Liimat sisälsivät vastaavasti 10, 30 ja 50 painoprosenttia sulfiittilipeää laskettuna tämän kuivapainona. Liimat levitettiin puuhakkeen päälle, joka sen jälkeen muodostettiin matoksi ja kuumapuristettiin lastulevyiksi, joiden ominaisuudet koestettiin. Kokeellisesti valmistettujen lastulevyjen ominaisuuksia verrattiin sitten samalla tavalla valmistettujen sellaisten tarkistuslastulevyjen ominaisuuksien kanssa, joiden valmistukseen käytetty liima ei sisältänyt sulfiitti-lipeää.

Niillä kaupallisilla karbamidihartsiliimoilla lastulevyjä varten, joita käytettiin tarkistustarkoituksia varten, oli ominaisuudet, jotka on esitetty esimerkin 1 taulukossa I otsikoilla "Hartsi C" ja vastaavasti "Hartsi D".

Tässä esimerkissä koestusliiman karbamidihartsikomponentilla oli ne 20 72338 ominaisuudet, jotka on esitetty esimerkin 1 taulukon I sarakkeissa, joiden otsikkona on "Hartsi A" ja "Hartsi B". Koestusliiman sulfiittikomponenttina oli suurin piirtein rikkidioksidista vapaa väkevöity natriumalkaloitu sulfiittilipeä, johon oli lisätty riittävästi anmoniumsulfaattia sulfiittilipeätuotteen saamiseksi, joka sisältää 0,425 painoprosenttia ammoniumioneja, ilmaistu ammoniakkina sulfiittilipeän kuiva-aineen painosta.

Sulfiittilipeän muut ominaisuudet olivat seuraavat:

Viskositeetti (cps) 25°C:ssa 830

Kuiva-ainepitoisuus (paino-%) 50 pH 6,8

Muodostus- ja puristusolosuhteet lastulevyjä valmistettaessa olivat seuraavat:

Panos: Douglaskuusihake

Muodostus: Ilmakerrostettu matto

Liimapitoisuus: 7 % yhteenlasketusta kuiva-aineesta

Maton kosteuspitoisuus: 9,5 %

Puristusaika: 4, 4,5 ja 5 minuuttia, keskimäärin 4,5 minuuttia

Puristuslämpötila: 163°C

Levyn paksuus: 19 mm

Levyn ominaispai- notiheys: 0,75 + 0,15

Koestettaessa lastulevytuotteilla oli seuraavat ominaisuudet:

Tarkistus- liima_ _Edler-liima_

Sulfiittilipeä, kuiva- aine O % 10 % 30 % 50 %

Hartsikomponentit

Hartsi A

MOR 20837 21237 21719 19996 IB 779 758 690 462

Hartsi D

MOR 21650 22202 21099 16755 IB 779 814 772 379 21 72338

Huomataan, että Edler-liimakoostumuksilla, jotka sisälsivät jopa 50 % sulfiittilipeää kuiva-ainepainosta, oli kaupallisesti hyväksyttävät ominaisuudet monia tarkoituskai varten. Myöskin käy selville, että hartsit, joiden Witte-luku on alueella 1,0 - 1,8 antavat hyvät Edler-liimät.

Esimerkki 3 Tämä esimerkki ilmaisee sen vaikutuksen, joka osoittaa lastulevyjen ominaisuuksia, kun keksinnön mukaisiin liimatuotteisiin kuuluu enemmän kuin määrätty, määrä ammoniumioneja, ts. enemmän kuin 4 painoprosenttia ammoniumioneja {ilmaistu NH^:na) sulfiittilipeiden kuiva-aineesta.

Karbamidihartsia, kaupallista laatua olevaa sulfiittilipeää, jolla on suuri ammoniumionipitoisuus ja 1 painoprosentti vahaa sekoitettiin perusteellisesti ympäristön lämpötilassa, jolloin käytettiin riittävästi sulfiittilipeää niin, että saadun liimatuotteen sulfiittilipeän kuiva-ainepitoisuus oli 33 % laskettuna liimatuotteen kuiva-aineen painosta. Ammonoitu sulfiittilipeä sisälsi 5,7 painoprosenttia ammoniumione ja (ilmaistu ammoniakkina) sulfiittilipeän kuiva-ainepainosta. Liuoksen muut ominaisuudet ja koestushartsin, joka on merkitty "Hartsi E", ominaisuudet sekä kaupallisen karbamidihartsin, jota on käytetty tarkistuksessa ja merkitty "Hartsi F", vastaavat arvot on esitetty seuraavassa taulukossa IV.

Taulukko IV

Omianisuus Hartsi E Hartsi F Sulfiittijä- _(tarkistus) telipeä__

Mooliosuussuhde 1:1,8 1:1,3 ---

Kuiva-aine (paino-%) 65 65 52

Viskositeetti (cps) 21°C:ssa 400 295 3000 pH 7,4 7,5 7,2

Witte-luku 1,72 1,02 ---

Vesiliukoisuus rajoittamaton rajoittamaton rajoittamaton

Ammoniumpi toisuus (paino-%) --- --- 5,7 % E-hartsia käytettiin valmistettaessa "Edler-liimaa n:o 3". F-hartsia käytettiin tarkistuksena.

22 72338

Valmistettiin kaksi erää 10 mm:n paksuisia lastulevyjä, käyttäen kahta edellä mainittua liimatuotetta, jolloin muodostus- ja puristus-olosuhteet olivat seuraavat:

Panos: Seokset sydäntä ja pintaa varten, noin 67 % mäntyä ja 33 % kuusta

Kohde: Bahre-Bison ilmakerrostettu levy mainituissa paksuuksissa

Vahapitoisuus: 1 %

Liimapitoisuus: Pinta 8,3 %, sydän 8,3 %

Liiman pH-arvo: Tarkistus 7,8, Edler 4,4

Maton kosteuspitoisuus: Tarkistus 8,5 %, Edler 9,5 %

Esipuristusaika: 30 sekuntia

Puristusaika: 2,75 minuuttia

Pysäytysaika: 45 sekuntia

Paineen alennus- vaihe: 40 sekuntia (puristusajän lisäksi)

Puristuslämpötila: 154°C.

Lastulevyt antoivat koestettaessa ne arvot, jotka on esitetty seu-raavassa taulukossa V: 23 72338

Taulukko V

T Tiheys Esipuris-

Llima Hartsi- Present- Levyn /cm$ tus mm jatk...

tyyppi ti SSL paksuus mm

Tarkistuskoes- tus keskiarvo Hartsi F O 10 0,75 0

Edler n:o 3 koestus keskiarvo Hartsi E 33 10 0,74 0,79 jatk.... Liima MOR MOE Sisäi- % vettä Paksuuden kPa kPa nen si- aBsorpt. paisuminen dos kPa mm

Tarkistus- koestus keskiarvo 18617 2758x10^ 662 26,8 9,71

Edler n:o 3 koestus keskiarvo 9687 1855x1ο·5 276 33,7 1,04

Taulukko V osoittaa selvästi levyjen yleisten ominaisuuksien ei-halut-tuja vaikutuksia, kun sulfiittilipeän ammoniumpitoisuus on korkeilla tasoilla. Sekä lujuus että vedenkestävyysominaisuudet pienenivät silmiinpistävästi. Suuri ammoniumpitoisuus, joka aiheuttaa nopean kovettumisen, johtaa levyjen pehmeisiin pintoihin ja lujuusominaisuuksien jatkuvaan pienenemiseen, johtuen liin aikaisesta kovettumisesta. Liiman kestoaika lyhenee myöskin huomattavasti, mikä merkitsee hyytelön tehtaan putkijohtoihin ja laitteisiin muodostumisen vakavaa vaaraa.

Esimerkki 4 Tämä esimerkki havainnollistaa rikkidioksidista vapaiden sulfiitti-lipeiden erilaisten laatujen käyttöä valmistettaessa tässä selitettyjä liimatuotteita. Koestettavat sulfiittilipeät olivat seuraavat: Väkevöity natriumalkaloitu hapan sulfiittilipeä, johon oli lisätty riittävästi ammoniumsulfaattia aikaansaamaan ionipitoisuuden 0,4 % (ilmaistu NH^ina) sulfiittilipeän kuiva-ainepainosta.

Väkevöity kaupallinen kalsiumalkaloitu sulfiittilipeä, josta oli pois- 24 72338 tettu sokeri ja joka sisälsi ammoniumioneja (ilmaistu NH^:na) määrässä 0,34 painoprosenttia sulfiittilipeän kuiva-aineesta.

Väkevöity ammonoitu kaupallinen sulfiittilipeä, jolla oli suuri ammoniumpitoisuus ja joka osittain on saanut reagoida natronlipeän kanssa niin, että jäljellä oleva ammoniumpitoisuus (ilmaistu NH^:na) oli 0,46 painoprosenttia sulfiittilipeän kuiva-aineesta.

Näiden sulfiittilipeiden ominaisuudet on esitetty taulukossa VI. pH säädetään arvoon aioin 7,0 ennenkuin niiden annettiin kuulua liiman aineosaksi.

Taulukko VI

Sulfiittilipeä Viskositeetti Ammoniak- Kuiva aine Ρ^0

___(cps) 25°C:ssa ki, paino-% Paino ° 25 C

Natriumemäs, modifioitu ammoniumsulfaatilla 300 0,4 50,3 4,80

Kalsiumemäs, sokeri poistettu 1066 0,34 51,9 3,79

Ammoniumemäs, käsitelty natronlipeällä 740 0,46 48,7 7,12

Kaupallista pelkkää karbamidihartsiliimaa lastulevyjä varten käytettiin tarkistuksena ja se merkittiin merkinnällä "Hartsi D" (taulukko I).

Karbamidihartsina, jota käytettiin koestusliimojen koostumuksessa, oli "Hartsi B", jolla oli esimerkin 1 taulukossa I esitetyt fysikaaliset ominaisuudet.

Liimatuotteilla oli samat kokoomukset kuin edellisissä esimerkeissä. Niitä ruiskutettiin puuosasiin, jotka sitten muodostettiin matoiksi ja nämä kuumapuristettiin seuraavissa muodostus- ja puristusolosuh-teissa:

Panos: Douglaskuusen puuosaset

Muodostus: Kuivahuopautettu

Vahapitoisuus: 0 %

Liimapitoisuus: 7 %

Maton kosteuspitoisuus: 9 % 25 72338

Levun paksuus: 19 mm

Puritusaika: 2 levyä, 4,5 minuuttia

Pysähdysaika: 70 sekuntia

Valmistetut lastulevyt koestettiin ASTM koestusmenetelmän D-1037-72 mukaan, ja tulokset on esitetty taulukossa VII, jossa arvot ovat koestusten keskiarvoja, jotka koestukset suoritettiin käyttäen jokaisen lastulevylaadun neljää esimerkkiä.

Taulukko VII

Liima Liimalle tunnusomaista Hartsi- MOR Sisäinen _______tyyppi__sidos__

Edler n:o 4 Natriumemäs, modifioitu B 19133 655 ammoniumsulfaatilla

Edler n:o 5 Kalsiumemäs, sokeri B 18892 627 poistettu

Edler n:o 6 Ammoniumemäs, käsitelty B 19616 669 natronlipeällä

Tarkistus Ei mitään D 20306 772

Koestettujen lastulevyjen lujuusarvot ovat siis suurin piirtein täysin tasa-arvoisia tarkistus levyjen lujuusarvojen kanssa ja ovat hyvin kaupallisesti hyväksyttävissä rajoissa.

Esimerkki 5 Tämä esimerkki havainnollistaa magnesiumalkaloidun happaman sulfiit-tilipeän, jolla on keksinnön mukaisten liimatuotteiden koostumus, käyttöä.

Se karbamidihartsi, jota käytettiin liimatuotteen koostumuksessa, on identifioitu "Hartsi B" edellä olevassa taulukossa I. Sen kuiva-ainepitoisuus oli 58 painoprosenttia, Witte-luku 1,47 ja mooliosuussuhde : 1,50.

Käytettynä sulfittilipeänä oli kaupallinen magnesiumalkaloitu hapan sulfiittilipeä, jonka kuiva-ainepitoisuus oli 47 %.

Tarkistusaineena oli kaupallista laatua oleva karbamidihartsi, jonka 26 72338 mooliosuussuhde oli 1,25 eikä se sisältänyt yhtään sulfiittilipeää (Hartsi G) .

Liimatuotteet sydäntä ja pintaa varten (Edler n:o 7 ja 7a), joiden suhde (hartsin suhde sulfiittilipeään) oli 67:33, valmistettiin sekoittamalla yhteen karbamidihartsia ja sulfiittilipeää yhdessä ammoniumsulfaatin kanssa ammoniumionien lähteenä, seuraavissa määrissä : '

Levyn sydänkerros: 320,7 g hartsia B, 58,5 %:n kuiva-ainepitoisuus, pH 7,0 198,6 g magnesiumalkaloitua raakaa sulfiitti-lipeää, kuiva-ainepitoisuus 47 %, pH 4,5 8,5 g ammoniumsulfaattia

Levyn pintakerros: 329,3 g hartsia B, kuiva-ainepitoisuus 58,5 %, pH 7,0 203,9 g magnesiumalkaloitua hapanta sulfiitti-lipeää, kuiva-ainepitoisuus 47 %, pH 4,5 3,0 g ammoniumsulfaattia

Hartsiliimaa ruiskutettiin puuosasten pinnalle, jolloin päälystämiseen käytettiin 11,5 % pintakerrosta varten ja 7 % sydäntä varten kuiva-aineena laskettuna. Sen jälkeen liimalla päällystetyt puuosaset huopautettiin matoiksi ja nämä puristettiin 17,5 mm:n paksuisiksi levyiksi tavallisella tavalla, jolloin käytettiin puristusta, jonka paine oli 3500 kPa ja jolloin aika ennen sulkemista oli 30 - 40 sekuntia, puristusvaihe 3,5 minuuttia ja puristuslämpötila 177°C.

Saatujen levyjen ominaisuudet koestettiin (ASTM D1037-72) ja tulokset on esitetty seuraavassa taulukossa VIII, jotka ovat viiden levyn keskiarvoja, joille levyille annettiin 48 tunnin elpymisaika ympäristössä vallitsevissa ilmakehäolosuhteissa jännitysten tasaamiseksi, ennenkuin ne koestettiin.

27 72338

Taulukko VIII

Paksuuden Veden ab-paisuminen sorbtio 2

Hartsi- Tiheys MOR IB 2 tunnin tunnin Liima_tyyppi_g/cm^ kPa_kPa aikana, % aikana, %

Tarkistus Hartsi G 0,68 15397 600 16,1 91,6

Karbamidiformaldehydi, magne-siumalkaloi tu sulfiittilipeä (Edler n:o 7 ja 7a) Hartsi B 0,73 18299 640 17,6 77,2

Esimerkki 6 Tämä esimerkki havainnollistaa magnesiumalkaloitujen sulfiittilipeiden käyttöä keksinnön mukaisissa liimatuotteissa, mutta muutamilla eri ehdoilla, erityisesti koskien sulfiittilipeän, jonka pH on alhaisempi kuin esimerkin 5 mukaisten sulfiittilipeiden pH, käyttöä.

Valmistettiin lastulevyjä, jolloin tarkistushartsi oli sama (hartsi G) kuin mitä käytettiin esimerkissä 5 ja koeliimat sydäntä ja pintakerrosta varten olivat myöskin samanlaiset (Edler n:o 8 ja 8a), mutta jonka sulfiittilipeän kuiva-ainepitoisuus oli 50 % 47 %:n asemesta, painosuhteessa 67:33, karbamidiformaldehydihartsia ja sulfiittilipeää. Lastulevyjen sydäntä ja pintakerrosta varten käytettyjen liimojen kokoomukset olivat seuraavat:

Sydänkerros: 320,7 g hartsia B

(taulukko I) karbamidiformaldehydihartsia 58 % kuiva-aineena, pH 7,0 186.7 g magnesiumalkyloitua hapanta sulfiitti 1ipeää, 50 % kuiva-ainetta, pH 3,2 2,5 g ammoniumsulfaattia

Pintakerros: 329,3 g hartsia B, karbamidiformaldehydihartsi, 58 % kuiva-ainetta, pH 7 191.7 g magnesiumalkaloitua hapanta sulfiittilipeää, 50 % kuiva-ainetta, pH 3,2 2,8 g ammoniumsulfaattia

Lastulevyjä valmistettaessa käytettiin samaa määrää liimaa, samaa valmistusmenetelmää, samaa tarkistushartsia ja samaa levyn paksuutta kuin on ilmoitettu esimerkissä 5. Puristusvaihe kesti 3 minuuttia 28 72338 12 sekuntia 177°C:ssa. Koetulokset (viiden levyn keskiarvo olivat seuraavat:

Taulukko IX

Paksuuden Veden ab-paisuminen sorptio 2

Hartsi- Tiheys MOR IB 2 tunnin tunnin jäl-Li ima_tyyppi g/cm^ kPa kPa jälkeen, % keen, %

Tarkistus Hartsi G 0,68 15396 600 16,1 91,6

Karbamidi-formaldehydi, raagne-s iumalkaloitu sulf iittilipeä (Edler n:o 8 ja 8a) Hartsi B 0,71 17196 630 16,3 84,5

Samalla tavalla kuin edellä on selitetty valmistettiin karbamidihart-si-sulfiittilipeän 1iimatuotteita ja näitä käyttäen valmistettiin lastulevyjä sekä muita liimattuja puutuotteita, jolloin ammoniumionien lähteenä ammoniumsulfaatin sijasta voi olla: Ammoniumkloridi, mono-ammoniumfosfaatti, ammoniumoksalaatti, ammoniumbensolisulfonaatti ja monokloorietikkahapon ammoniumasetaatti.

Esimerkki 7 Tämä esimerkki havainnollistaa karbamidihartsin, jolla on alhainen moolisuhde ja alhainen Witte-luku, käyttöä 1iimatuotteissa.

Liimatuote valmistettiin käyttäen esimerkissä 1 selitettyä menettelytapaa, jonka liiman karbamidihartsikomponentilla oli seuraavat ominaisuudet:

Witte-luku 0,76

Mooliosuussuhde 0,90 (mooleja formaldehydiä) (mooleja karbamidi)

Kuiva-aine (paino-%) 65

Viskositeetti (cps) 25oC:ssa 70 pH 7,3

Laimennettavuus rajoittamaton 29 72338

Koestetun liimatuotteen sulfiittilipeäkomponentilla oli samat ominaisuudet kuin on esitetty esimerkissä 2.

Levytuotteen valmistuksessa käytetyt muodostus- ja puristusolosuh-teet olivat samat kuin on esitetty esimerkissä 2.

Koestuksessa lastulevytuotteilla oli seuraavat ominaisuudet: MOR 9522 IB 152 Tämä esimerkki esittää selvästi haitallisen vaikutuksen, käytettäessä karbamidiformaldehydihartsia, jolla on alhainen mooliosuussuhde ja alhainen Witte-luku. Sekä murtolujuus (MOR) että sisäinen sidos (IB) ovat selvästi National Particle Board Associations lastulevytuotteille asetettujen standardien minimiarvon alapuolella (MOR 11032, IB 414) .

Claims (3)

30 7 2 3 3 8

1. Menetelmä liiman valmistamiseksi, jonka komponentteja ovat formaldehydihartsi, sulfiittilipeä ja vesi, tunnettu siitä, että 1) 50-90 paino-osaa kuivapainona karbamidiformaldehydihartsia, jolla on seuraavat ominaisuudet: moolisuhde formaldehydi/karbamidi 1,0 - 1,8 pH 6 - 8 viskositeetti sopivimmin alueella 50 - 250 senttipoisea (mitattu 65 %:n kuiva-ainepitoisuudesta ja 25°C:ssa) hartsin metylolisisältö vastaa Witte-lukua 1,0 - 1,8 2) 10 - 50 paino-osaa kuivapainona sulfiittilipeää, jolla on seuraavat ominaisuudet: pH 3-9, sopivimmin 3,5 - 4,5 viskositeetti 500 - 15000 senttipoisea, sopivimmin alueella 500 - 4000 senttipoisea (mitattu 50 %:in kuiva-ainepitoisuudessa ja 25°C:ssa) ammoniumionien pitoisuus on 0,2 - 4,0 paino-% (ilmaistu NH3:na) sulfiittilipeän kuiva-ainepainosta laskettuna, ja 3. vettä sekoitetaan keskenään, joiden komponenttien 1) ja 2) kuiva-ainepitoisuudet ovat: karbamidiformaldehydihartsi 50 - 72 paino-%, edullisesti 55 - 65 paino-% sulfiittilipeää 40 - 55 paino-%, edullisesti 48 - 52 paino-%

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sulfiittilipeä on ammoniumsulfiittilipeä, jonka ammoniumionipitoisuus säädetään arvoon 0,2 - 4,0 paino-% lisäämällä natronlipeää tai jotain muuta vahvaa emästä ammoniakin poistamiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sulfiittilipeä on kalsium-, magnesium- tai natrium-pohjaista sulfiittilipeää, jonka ammoniumionipitoisuus on säädetty arvoon 0,2 - 4,0 paino-% lisäämällä vahvan mineraalin tai orgaanisen 3i 72338 hapon veteen liukeneva anunoniumsuola, kuten ammoniumligniinisulfo-naattia, ammoniumkloridia, ammoniumsulfaattia, monoammoniumfos-faattia, ammoniumoksalaattia, ammoniumbensolisulfonaattia tai monokloorietikkahapon ammoniumasetaattia. 32 7 2 3 3 8