FI95921B - Puristusmenetelmä, jossa käytetään hajotettuja lignoselluloosamateriaaleja, ja näin valmistettu tuote - Google Patents

Description

i 95921

Puri s tusmene telinä, jossa käytetään -hajotettuja lignosel-luloosamateriaaleja, ja näin valmistettu tuote Tämä keksintö koskee menetelmää muottipuristetun 5 tuotteen valmistamiseksi hajotetusta lignoselluloosama-teriaalista ja tällä menetelmällä valmistettua tuotetta. Se koskee myös hajotetun lignoselluloosamateriaalin käyttöä korvaamaan kokonaan tai osittain fenolihartsit, joita normaalisti käytetään valmistettaessa vaneria, kuitu-10 levyjä ja lastulevyä ja muita muottipuristettuja tuotteita.

Hajotettua lignoselluloosamateriaalia, tässä kuvattavan muottipuristusmenetelmän lähtöainetta, valmistetaan menetelmällä, jossa tehdään räjähdyksen kaltainen 15 paineenalennus. Räjäytysmenetelmässä käytetään lignoselluloosamateriaalia, jonka piiriin kuuluvat sellaiset kasvimateriaalit kuin kauran akanat, maissinvarret, ba-gassi, vehnän, kauran, ohran ja riisin oljet ja eri la-jiset puut. Räjäytysmenetelmä sisältää seuraavat vai-20 heet: (1) pakataan lignoselluloosamateriaalit hienonnetussa, paljaassa, kosteassa muodossa paineastiaan, jossa on venttiilillä varustettu aukko; (2) venttiilin ollessa suljettuna täytetään pai-25 neastia nopeasti vesihöyryllä, jonka paine on vähintään 2 800 kPa, jolloin lignoselluloosamateriaali kuumenee suurin piirtein kokonaan lämpötilaan 185 - 240 °C alle 60 s:ssa ja lignoselluloosamateriaali pehmenee lämmön vaikutuksesta plastiseen tilaan; ja 30 (3) heti, kun plastinen tila on saavutettu, ava taan venttiilillä varustettu aukko, ja ajetaan silmänräpäyksessä ja räjähdyksenomaisesti lignoselluloosamateriaali paineastiasta ympäristöön. Räjähdysprosessi rikkoo ligniinin ja hemiselluloosan väliset kemialliset 35 ristisidokset ja saa aikaan kemiallisten aineiden seoksen. Tämä seos, josta käytetään tässä hakemuksessa nimitystä 2 95921 "hajotettu lignoselluloosamateriaali", on hiukkasmainen aine, joka näyttää mullalta. Se koostuu pääasiassa selluloosasta, ligniinistä, etikkahaposta, glukuronihaposta, furfuraalista, ksyloosisokereista ja ksylaanista, jotka 5 aineet ovat kemiallisesti suurinpiirtein erillään toisistaan. Höyryräjäytysmenetelmää kuvataan tarkemmin CA-pa-tenttijulkaisuissa 1 096 374, 1 141 376 ja 1 217 765 (DeLong), ja tässä menetelmässä käytettävää laitteistoa valaistaan ja kuvataan myös niissä.

10 Viime aikoina on ajateltu, että hajotettua ligno- selluloosamateriaalia voitaisiin käyttää eläinten rehuna tai lähtöaineena, josta voitaisiin saada seoksen eri kemiallisia komponentteja. Nyt on kuitenkin havaittu, että on mahdollista yhdistää seoksen, joka saadaan linosellu-15 loosamateriaaleista räjähdyksenomaisella paineenalennuk-sella, erilliset komponentit voimakkaasti silloittuneeksi matriksiksi käsittelemällä muotissa oleva seos lämmöllä ja paineella. Erilaisia muovauspaineen ja -lämpötilan ja muotissaviipymisajän yhdistelmiä voidaan, käyttää materiaa-20 Iin siloittumisasteen vaihtelemiseksi ja siten lopputuotteen lujuuden ja tiheyden säätämiseksi.

Joissakin suoritusmuodoissa hajotetun seoksen vesiliukoiset komponentit poistetaan ja korvataan sitten vaihtoehtoisella silloituskoostumuksella.

25 Lisäksi on havaittu, että on mahdollista valmistaa muottipuristettu tuote hajotetun lignoselluloosamateriaa-lin ja erilaisten kuitu- tai puumateriaalien seoksesta. Tässä tapauksessa hajotettu lignoselluloosamateriaali toimii sekä täyte- että sideaineena. Hajotettu lignosel-30 luloosamateriaali voi lisäksi toimiessaan sideaineena sulkea sisäänsä erilaisia muita seosaineita, kuten kivihiiltä, asfalttia, kuitulasia ja muita ei-puumateriaale-ja.

Keksintö koskee siten menetelmää hajotetun ligno-35 selluloosamateriaalin muottipuristamiseksi lisäten tai ollen lisäämättä seosaineita jäykäksi tuotteeksi. Lähtö- li '* a 3 95921 aineen kosteuspitoisuus voidaan tarvittaessa alentaa muot-tipuristuksen kannalta sopivalle tasolle. Materiaali pakataan sitten muottiin, joka on esikuumennettu sopivaan lämpötilaan. Sitten muottiin suunnataan riittävä paine 5 riittävän pitkän aikaa jäykän tuotteen muodostamiseksi. Muottipuristetusta tuotteesta voidaan poistaa sisäiset jännitykset saattamalla se paineen alaiseksi kuumentamattomassa muotissa.

Muottipuristetun levyn ja muiden tuotteiden valio mistuksen taloudellisuutta voidaan parantaa huomattavasti poistamalla hajotetun lignoselluloosamateriaalin vesiliukoinen osa ja erottamalla eristetyt kemikaalit. Tämä pitää paikkansa erityisesti siitä syystä, että siloitus-kemikaalien korvaamisen aiheuttamat kustannukset ovat 15 selvästi pienemmät kuin vesiliukoisten aineosien arvo.

Eräs edullinen menetelmä vesiliukoisten kemiallisten yhdisteiden uuttamiseksi hajotetusta lignoselluloosamate-riaalista on materiaalin laittaminen pylvääseen, jossa on ylä- ja ala-aukko, minkä jälkeen lisätään vettä ylä-20 aukon kautta ja annetaan liuottimen valua painovoiman vaikutuksesta hajotetun lignoselluloosamateriaalin läpi pylvään sisältöä sekoittamatta ja poistetaan sitten liuotin ja hajotustuoteaineet pylvään ala-aukon kautta. Ligniinin silloituskoostumusten vesiliuoksia voidaan sitten 25 lisätä pylvääseen märkäsekoitusta varten tekemällä valu-tus samalla tavalla kuin vesipesun yhteydessä. Sitten pylvään sisältö poistetaan, valutetaan vesi pois ja kuivataan edelleen tarpeen mukaan alempaan kosteuspitoisuuteen. Tuloksena oleva tuote voidaan muottipuristaa sa-30 maila tavalla, kuin mitä tässä kuvataan tällä tavalla käsittelemättömän hajotetun lignoselluloosamateriaalin yhteydessä.

Hajotettu lignoselluloosamateriaali, joka on juuri valmistettu edellä ja CA-patenttijulkaisuissa 35 1 096 374, 1 141 376 ja 1 217 765 kuvatuilla menetel millä, sisältää normaalisti liikaa kosteutta, ts. sen 4 95921 kosteuspitoisuus häiritsee muottipuristusta. On havaittu, että materiaalin kuivaaminen ennen muottipuristusta suunnilleen vesipitoisuuteen 5 % antaa hyviä tuloksia.

Tämä kuivaus voidaan tehdä yksinkertaisesti antamalla ma-5 teriaalin olla ilmassa ympäristön lämpötilassa riittävän pitkään. Täsmällinen vesipitoisuus ei ole ratkaiseva muottipuristuksen kannalta, koska se toimii, vaikkakin vähemmän hyvin, vaikka kosteutta olisi läsnä jonkin verran enemmän tai vähemmän.

10 Kun vesipitoisuutta on tällä tavalla alennettu, materiaali voidaan pakata tai ruiskuttaa halutun kokoiseen ja muotoiseen muottiin. Muottipuristetun tuotteen on havaittu soveltuvan lastulevyn, huokoslevyn, kuitulevyn, kovalevyn, vanerin tms. korvaajaksi, joten muotin muoto 15 voi olla näitä vastaava.

Muottipuristuspaine ja -lämpötla ja viipymäaika riippuvat halutun tuotteen tyypistä.

Muottipuristus voi tapahtua laajalla lämpötila-alueella. Muottipuristuksen aikana tapahtuvat silloittu-20 misreaktiot etenevät nopeammin korkeammissa lämpötiloissa. On havaittu, että muottipuristuslämpötilan kohotessa tuotteen tiheys kasvaa paineen ollessa vakio. Lämpötilat, jotka ovat suunnilleen alueella 70 - 260 °C, on havaittu käyttökelpoisiksi yleisiin tarkoituksiin sovel-25 tuvien tuotteiden valmistuksessa. Haluttu muottipuristus-lämpötila voidaan saavuttaa esikuumentamalla muotti, ja tässä hakemuksessa "muottipuristuslämpötila" tarkoittaa muotin lämpötilaa. Se, kuumeneeko kaikki muotissa oleva materiaali tähän lämpötilaan, riippuu muotin paksuudesta 30 ja viipymäajasta. Muottipuristettaessa tilavuudeltaan suuria tuotteita, esimerkiksi ratapölkkyjä tai rakenneosia, on vaihtoehtoisesti mahdollista esikuumentaa lähtöaineet muotissa kuumentamisen sijasta tai sen lisäksi. Materiaalin esikuumennus tulisi tehdä suljetussa astias-35 sa furfuraalin ja sen kaltaisten aineiden karkaamisen estämiseksi.

II

95921 5

Muottipuristuspaine voi myös vaihdella laajalla alueella muottipuristetun tuotteen halutun tiheyden mukaan. On havaittu, että voidaan käyttää muottipuristuspai-neita noin 140 - 10 000 kPa. Alueella 4 100 - 4 800 kPa 5 olevia paineita voidaan käyttää hyvän yleistuotteen valmistukseen.

Korkin kaltaisen muottipuristetun tuotteen valmistamiseksi voidaan käyttää muottipuristuslämpötilaa noin 70 - 100 °C ja painetta noin 140 - 620 kPa. Tällaista 10 tuotetta voitaisiin käyttää hitaasti vapautuvien ravintoaineiden kapselointiin biologisesti hajoavassa istutusas-tiassa.

On mahdollista valmistaa pienitiheyksinen muotti-puristettu tuote, jolla on parannettu sitkeys ja veden-15 kesto, tekemällä muottipuristus suhteellisen alhaisessa lämpötilassa (esimerkiksi 70 - 120 °c) ja käsittelemällä tuote sitten lyhyesti muottilevyllä, joka on kuumennettu suunnilleen lämpötilaan 300 °C. Tämä menettely pehmentää muovatun tuotteen pinnassa olevan selluloosan.

20 Muottipuristetuntuotteen, jolla on samanlainen ti heys kuin huonekalulevyllä (keskinkertainen tiheys), valmistamiseksi voidaan käyttää muottipuristuslämpötilaa noin 120 - 145 °C ja puristuspainetta noin 700 - 4 800 kPa.

25 Suuritiheyksisen muottipuristetun tuotteen valmis tamiseksi voidaan käyttää muovauslämpötilaa noin 120 -165 °C ja muottipuristuspainetta noin 4 800 - 10 000 kPa. Käyttämällä sopivan suuria paineita ja lämpötiloja on mahdollista valmistaa hyvin suuritiheyksistä materiaalia, 30 jota voitaisiin käyttää esimerkiksi biljardipöytälevyis-sä liuskeen sijasta. Tällainen tuote on niin tiivis, että läheltä ammuttu 0,22 kaliiperin kiväärinluoti ei tunkeudu 4 - 5 mm: ä syvemmälle.

Viipymäaika muotissa voi vaihdella laajalla alueel-35 la levyn paksuuden ja tuotteen halutun tiheyden mukaan. Materiaali toimii eristeenä; paksumpi muottipuristettu 6 95921 tuote vaatii enemmän aikaa muotista tulevan lämmön tunkeutuneeksi siihen ja kovettumisen tapahtumiseen silloittu-misen jälkeen. Jotta saavutettaisiin yhtenäinen silloittu-minen tuotteen koko syvyyydeltä, voidaan käyttää pidempiä 5 viipymäaikoja ja alentaa lämpötilaa vastaavasti. On havaittu, että lämpötilan, paineen ja paksuuden ollessa vakioita viipymäajan pidentäminen johtaa tuotteen tiheyden kasvuun. Viipymäaikoja noin 5 s - 30 min on käytetty menestyksellisesti .

10 Muotti tulisi varustaa aukoilla vesihöyryn ja mui den muottipuristuksen aikana syntyvien kaasujen jatkuvan ulospääsyn mahdollistamiseksi.

Joissakin tapauksissa muovatun materiaalin tulisi antaa kovettua muottipuristuksen jälkeen sisäisten jän-15 nitysten poistamiseksi. Suuritiheyksinen materiaali vaatii pidempää kovettumisaikaa, ja voi olla edullista siirtää muottipuristettu tuote heti muovauksen jälkeen kuumentamattomaan muottiin muottipuristuspainetta vastaavaan paineeseen tuotteen kovettumisen mahdollistamiseksi. 20 Kun hajotettua lignoselluloosamateriaalia muotti- puristetaan edellä kuvatulla tavalla, ligniini silloit-tuu furfuraalin, rasvahappojen ja ksylaanin kanssa. Muot-tipuristuslämpötilan kohotessa korkeintaan lämpötilaan 240 °C, hajotetun lignoselluloosamateriaalin sisältämät 25 hapot reagoivat kasvavalla nopeudella ksylaanin ja ksy-loosisokereiden kanssa, jolloin syntyy suurempia furfu-raalipitoisuuksia, jotka puolestaan suurentavat silloit-tumisastetta ligniinin kanssa, jolloin syntyy tiheämpi ja lujempi tuote. Säätelemällä näitä reaktioita voidaan 30 vaihdella muottipuristustuotteen lujuutta, vedenkestä-vyyttä ja tiheyttä.

Jos halutaan suurentaa reaktionopeutta tai alentaa muottipuristuslämpötilaa tai tehdä molemmat, voidaan lisätä happokatalysaattoria (kuten mineraalihappoa, or-35 gaanista happoa tai Lewis-happoa tai niiden seosta) ksylaanin ja ksyloosisokereiden hydrolysoitumisnopeuden ja

II

7 95921 -asteen suurentamiseksi furfuraaliksi,mikä puolestaan suurentaa silloittumisastetta ligniinin kanssa. On myös mahdollista lisätä paraformaldehydiä, Cg-sokereita joko vapaina tai liittyneinä glykosideiksi tai lyhytketjuisi-5 na oligosakkarideina tai jotakin muuta silloitusainetta hajotettuun lignosellulosoamateriaaliin, jolloin saadaan aikaan suurempi silloittumisaste kuin pelkällä furfuraa-lilla, jota syntyy materiaalissa olevasta ksyloosista ja ksylaanista sekä räjäytysprosessin että muotissa tehtävän 10 kuumennuksen aikana.

Edellä kuvatussa menetelmässä hajotettu lignosel-luloosamateriaali muodostaa muottipuristetun tuotteen sekä täyteaineen että sideaineen. Tämä keksintö koskee kuitenkin myös hajotetun lignoselluloosamateriaalin käyt-15 töä sellaisten materiaalien kuin sahanpurun, puulastujen, puukuitujen, olkikuitujen, bagassikuitujen, lasikuitujen, asbestikuitujen, hiilikuitujen, kivihiilen, hiekan tms. yhteydessä. Tällöin hajotettu lignoselluloosamate-riaali toimii muottipuristustuotteessa täyteaineena, 20 mutta se on tarkoitettu toimimaan pääasiassa sideaineena, jolloin se korvaa kokonaan tai osittain fenolihartsit tms. aineet, joita tavallisesti käytetään sideaineina muottipuristettaessa tällaisia materiaaleja. Jos käytetään tällaisia materiaaleja, ne tulisi sekoittaa perus-25 teellisesti hajotetun lignoselluloosamateriaalin kanssa ennen muottipuristusta.

Yleisesti voidaan sanoa, että mitä suurempi tällaisten materiaalien osuus on, sitä pehmeämpi on muotti-puristustuote. Suhteellisen pehmeän lopputuotteen valmis-30 tamiseksi voidaan sekoittaa esimerkiksi sahanpurua hajotettuun lignoselluloosamateriaaliin, joka on määrä muot-tipuristaa, suunnilleen suhteessa 4 osaa sahanpurua 1 osaa kohden hajotettua lignosellulosoamateriaalia. Lujemman levyn valmistamiseksi voidaan sahanpurua käyttää 1 35 osa tai vähemmän yhtä osaa kohden hajotettua lignosellu-loosamateriaalia.

β 95921

Alan asiantuntijoille lienee selvää, että voidaan käyttää näiden täyteaineiden erilaisia seoksia ja muotti-puristuspaineen, lämpötilan ja viipymäajan erilaisia yhdistelmiä, jotta saataisiin muottipuristustuote, jolla 5 on kulloisenkin käyttötarkoituksen kannalta toivottavat ominaisuudet. Materiaaliin voidaan lisätä myös säilöntäaineita, vettähylkiviä aineita, palamisenestoaineita tms. ennen nuottipuristusta tällaisten lisäominaisuuksien aikaansaamiseksi tarvittaessa.

10 On myös mahdollista sekoittaa muottipuristettavaan materiaalin lannoitetta ennen muottipuristusta. Tuloksena oleva tuote mahdollistaa lannoitteen hitaan vapautumisen maaperään, jolloin vältetään nopea poishuuhtoutuminen ja vesiteiden kontaminoituminen, joita tapahtuu usein maan-15 viljelijöiden käyttäessä lannoitetta.

Nyt kuvattavassa keksinnön suoritusmuodossa poistetaan hajotetun lignoselluloosamateriaalin sisältämät vesiliukoiset aineet pesemällä vedellä. Tällöin poistuu suurin osa seoksen silloituskapasiteetista. Vesiliukoi-20 siin aineisiin kuluvat etikkahappo, glukuronihappo, va-nilliini, syringaldehydi, kasviproteiini, furfuraali, epäorgaaniset suolat, ksyloosi ja ksyloosioligomeerit.

Vedellä pestyn, hajotetun lignoselluloosamateriaalin sitomisominaisuuksien palauttamiseksi on välttä-25 mätöntä lisätä silloituskoostumuksia. Tällaiset koostumukset sisältävät tyypillisesti happokatalysaattoria (yhtä tai useampaa mineraalihappoa, kuten rikkihappoa, orgaanisia happoja, kuten etikkahappoa, tai Lewis-hap-poa, kuten sinkkikloridia) yhdessä hiilihdyraattikom-30 ponentin kanssa, joka koostuu Cg-sokereista, kuten hajotetusta lignoselluloosamateriaalista uutettujen vesiliukoisten ainesten sisältämistä sokereista, tai Cg-soke-reista, niiden glykosideista tai lyhytketjuisista oligosakkarideista, tai Cg- ja Cg-sokereiden seoksesta.

35 Muottipuristusprosessin aikana vaikuttava aktiivinen silloitusaine on furfuraali, jos lähteenä on Cg-sokeri,

II

95921 9 ja hydroksimetyylifurfuraali Cg-sokerin ollessa kyseessä. Furfuraali tai hydroksimetyylifurfuraali tms. voi siten korvata tai täydentää koostumuksen sisältämää amorfista hiilihydraattikomponenttia. Kokemuksemme mukaan hydroksi-5 metyylifurfuraali on selvästi parempi silloitusaine, joten Cg-sokeri on edullinen.

Vesiliukoisten aineiden poistamiseksi hajotettu lignoselluloosamateriaali pestään pylväässä. Tämä voidaan tehdä käyttämällä pylvästä, jossa on yläaukko, jonka 10 kautta voidaan lisätä liuotinta ja laittaa hajotettu lignoselluloosamateriaali pylvääseen, ja ala-aukko eluaatin poistamista varten. (Tässä hakemuksessa "eluaatilla" tarkoitetaan pylväästä poistettavaa liuotinta siihen liuen-neine tai suspendoituneine materiaaleineen.) Pylväs voi 15 hyvin olla sylinterimäinen tai suorakaiteen muotoinen putki, joka on auki yläpäästään ja jonka alapäässä on va~ lutusjärjestelmä, joka johtaa linjaan ja astiaan eluaatin talteenottamiseksi. Pylväs voidaan täyttää vaihtelevaan korkeuteen hajotetulla lignoselluloosamateriaalilla halu-20 tun uuttumisasteen mukaan. Keksinnön tekijä on saanut hyviä tuloksia 1,5 m korkealla pylväällä, mutta kerros-korkeuksia 0,3 - yli 6 m voidaan käyttää menestyksellisesti .

Lignoselluloosamateriaali sisältää luonnostaan 25 vettä, ja sitä tulee lisää absorption kautta räjäytyspro-sessin ensimmäisen vaiheen aikana. Lignoselluloosamate-riaalin vesiliukoinen osa on siten valmiiksi veteen liuenneena materiaalissa.

Materiaalin pakkautuminen tai puristuminen pyl-30 väässä häiritsee liuottimen virtausta, ja sitä tulisi siksi välttää. Sitten pylvääseen lisätään vettä. Neste valuu alaspäin kerroksen läpi työntäen edellään vesiliukoisia aineita sisältävää huokosvettä. Pylvään alapäästä poistuva liuos on aluksi hyvin väkevää, mutta koska si-35 sään tuleva neste ei huuhtele kaikkia nestevirtauskana-via samalla tavalla vaihtelevan huokos- tai kanavakoon 95921 10 takia, ei täydellinen "tulppavirtaus" toteudu, ja liuenneen materiaalin pitoisuus alenee ekspontentiaalisesti. Veteen uuttuvien aineiden osuus on noin 25 paino-% hajotetusta lignoselluoosamateriaalista (kuiva-aineesta las-5 kettuna). 1,5 m:n korkuisen, löyhästi pakatun hajotettua lignoselluloosaa sisältävän pylvään ollessa kyseessä voidaan poistaa yli 99 % vesiliukoisista aineista vain kahdella pylvään tilavuuden vettä.

Vesiliukoisten aineiden poisto voidaan tehdä muil-10 lakin menetelmillä, kuten tavanomaisilla massanvalmistus-menetelmillä, joissa liuottimen vaihto tehdään laimentamalla voimakkaasti jo läsnä olevaa liuosta käyttämällä suuria vesitilavuuksia. Vesipestyn materiaalin muottipu-ristuskäytön kannalta ei ole tärkeää, miten vesiliukoi-15 set aineet poistetaan, tässä kuvattu pylväsmenetelmä mahdollistaa kuitenkin vesiliukoisten aineiden taloudellisen talteenoton, ja sitä tulee siitä syystä pitää edullisena.

Vesipesun jälkeen hajotettu lignoselluloosa ei juurikaan sisällä kemiallisia reagensseja, jotka kykene-20 vät ristisitoutumaan ligniinin kanssa. Hajotetut ligno-selluloosamateriaalit voidaan haluttaessa pestä vähemmän perusteellisesti, niin että vain osa silloituskemikaali-reagensseista poistuu.

Materiaalin sideaineominaisuuksien palauttamiseksi 25 on välttämätöntä lisätä asianmukaista silloituskoostumus-ta. Tällainen koostumus sisältää tyypillisesti vesiliukoista happoa (kuten rikkihappoa tai etikkahappoa) yhdessä C^- tai Cg-sokerin (tai niiden seoksen) kanssa, jotka ovat vapaassa muodossa tai glykosideina tai konju-30 gaatteina, kuten pienimolekyylisinä oligosakkarideina.

Näitä hiilihydraatteja on saatavissa vesiliukoisista aineista, jotka on pesty hajotetusta lignoselluloosama-teriaalista. Silloituskoostumus, joka voi sisältää 0,2 - 1,0 % happoa ja 2 - 15 % sokereita, lisätään pylvään 35 yläpäähän ja annetaan valua materiaalin läpi. Alussa pesusta peräisin olevaa vettä poistuu pylväästä "tulp- 95921 11 pavirtauksena". Koostumusta lisätään riittävästi, niin että pylväästä poistuvan vesipohjaisen eluaatin pH on yhtä alhainen kuin pylvääseen tulevan liuoksen, mikä osoittaa, että pylväästä lähtevä happo on kastellut ko-5 ko pylvään sisällön yhtenäisesti. Tässä vaiheessa materiaali poistetaan pylväästä, poistetaan vettä käytännön kannalta sopiva määrä, ja kuivataan materiaalia sitten edelleen ilmassa tai kuumennetussa kuivaimessa. Materiaali voidaan sitten jauhaa, jolloin saadaan sideaineeksi 10 sopivaa hienojakoista jauhetta. Kuivattuun materiaaliin voidaan ennen muottipuristusta sekoittaa kuitumaisia seosaineita, säilöntäaineita, vedenhylkimisaineita ja pa-lamisenestoaineita tarpeen mukaan. Kun käytetään vettä imeviä täyteaineita, kuten sahanpurua tai puulastuja, 15 voidaan muottipuristetun tuotteen vedenkestävyyden parantamiseksi sahanpuru tai puulastut kyllästää happo-/hiili-hydraattisilloitusaineella. Tämä tuo furfuraalia tai hydroksimetyylifurfuraalia sideaineen ja täyteaineen rajapintaan, jolloin täyteaineen ympärille muodostuu sul-20 ku. Yleisesti ilmaistuna materiaalia voidaan käyttää muottipuristukseen samalla tavalla kuin hajotettua ligno-selluloosamateriaalia, jolle ei ole tehty vesipesua.

Joskus muovattua valmista tuotetta halutaan käyttää polttamiseen, ja tuotteeseen sisällytetään sellai-25 sta seostusmateriaalia kuin kivihiiltä. Tässä tapauksessa voidaan silloituskoostumukseen sekoittaa ennen pylvääseen lisäämistä palamista edistäviä aineita (kuten nitraattisuoloja) ja liekin värjääviä aineita (erilaisia epäorgaanisia suoloja halutun värin mukaan). Täl-30 laiset muottipuristetut palavat aineet voivat olla lopulliselta muodoltaan halkoja tai brikettimäisiä kappaleita.

Silloin kun silloituskoostumuksessa ei käytetä mineraali eikä orgaanisia happoja vaan sen sijaan Lewis-35 happosuolaa, tulee tämä suola sekoittaa joukkoon kuivassa muodossa ja ihannetapauksessa materiaaliin, jonka kosteuspitoisuus on alle 1 %.

„ 95921

Koska happo toimii katalysaattorina, sitä käytetään pieniä määriä, mutta kulloinkin tarvittava määrä saattaa riippua kuitu- tai seostusmateriaalin luonteesta ja sen kyvystä imeä happoa silloittavasta hiilihydraattimateri-5 aalista kapillaari-ilmiön vaikutuksesta. Tyypillisesti tarvitaan liuosta, joka sisältää alle 1 paino-% happoka-talysaattoria. Amorfisen hiilihydraatin pitoisuus koko hajotetussa lignoselluloosamateriaalissa on 15 - 25 % syötetystä lignoselluloosamateriaalista riippuen. Pese-10 mällä hajotettu lignoselluloosamateriaali vedellä ja yhdistämällä siihen muita silloittavia hiilihydraattiai-neita voidaan tämä sokerimäärä alentaa alle puoleen valmiin koostumuksen toimiessa edelleen tehokkaana sideaineena .

Il

Claims (25)

95921

1. Menetelmä hajotetun lignoselluloosamateriaalin muottipuristamiseksi, tunnettu siitä, että 5 (A) valmistetaan hajotettu lignoselluloosamateri- aali (1) pakkaamalla hienonnetussa, kosteassa muodossa oleva lignoselluloosamateriaali paineastiaan, jossa on venttiilillä varustettu aukko, 10 (2) täyttämällä paineastia venttiilin ollessa sul jettuna nopeasti vesihöyryllä, jonka paine on vähintään 2 800 kPa, jolloin lignoselluloosamateriaali kuumenee suurin piirtein kokonaan lämpötilaan 185 - 240 °C alle 60 s:n aikana ja lignoselluloosa pehmenee lämmön vaiku-15 tuksesta plastiseen tilaan, (3) avaamalla heti plastisen tilan saavuttamisen jälkeen venttiilillä varustettu aukko ja päästmällä sil-märäpäyksessä ja räjähdyksenomaisesti lignoselluloosamateriaali paineastiasta ympäristöön, jolloin räjähdyksen-20 omainen ulospurkautuminen katkaisee lignoselluloosamateriaalin ligniinin ja hemiselluloosan väliset kemialliset ristisidokset, jolloin muodostuu hajotettua lig-noselluloosamateriaalia; (B) pestään mainittu hajotettu lignoselluloosa-25 materiaali vedellä, jolloin mainitut vesiliukoiset kemialliset aineet poistuvat oleellisilta osiltaan; (C) lisätään silloitusainetta ja sen katalysaattoria pestyyn hajotettuun lignoselluloosamateriaaliin, jolloin saadaan muottipuristettavissa olevaa hajotet- 30 tua lignoselluloosamateriaalia, joka mainittu silloi-tusaine on viisi hiiltä sisältävä sokeri, kuusi hiiltä sisältävä sokeri, niiden glykosidi tai konjugaatti, fur-furaali, hydrcksimetyylifurfuraali tai niiden seos ja joka mainittu katalysaattori on happokatalysaattori; 35 (D) kuivataan muottipuristettavissa oleva hajo tettu lignoselluloosamateriaali vesipitoisuuteen korkeintaan noin 5 %; 95921 (E) pakataan muottipuristettavissa oleva materiaali kuumennettuun, aukoilla varustettuun muottiin; (F) käsitellään muotissa oleva muottipuristettavissa oleva materiaali riittävällä paineella, 140 - 5 4 800 kPa, riittävän pitkään, 5 s - 30 min, ja riittä vässä lämpötilassa, 70 - 240 °C:ssa, jolloin siitä muodostuu jäykkä tuote; (G) poistetaan muottipuristettu tuote muotista.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 10 tunnettu siitä, että muotti esikuumennetaan suunnilleen lämpötilaan 70 - 260 °C ja muottipuristettu tuote käsitellään muodostuksensa jälkeen muottilevyllä, joka on esikuumennettu suunnilleen lämpötilaan 300 °C.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että halutaan muottipuristettu tuote, joka tiheys on korkkilevyn tiheyden kaltainen, ja muotti esikuumennetaan suunnilleen lämpötilaan 70 -110 °C ja muotissa oleva materiaali käsitellään paineella noin 140 - 620 kPa.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että halutaan muottipuristettu tuote, jonka tiheys on huonekalulevyn tiheyden kaltainen, ja muotti esikuumennetaan suunnilleen lämpötilaan 120 - 145 °C ja muotissa öleva materiaali käsitellään pai- 25 neella noin 690 - 4 800 kPa.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hajotettuun lignoselluloo-samateriaaliin lisätään säilöntäainetta ennen muotti-puristusta.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hajotettuun lignosellu-loosamateriaaliin lisätään vettä hylkivää ainetta ennen muottipuristusta.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 35 tunnettu siitä, että hajotettuun lignoselluloo-samateriaaliin lisätään palamisenestoainetta ennen muottipuristusta . is 95921 α

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu happokatalysaattori on mineraalihappo, orgaaninen happo tai Lewis-happo.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 5 tunnettu siitä, että muottipuristettu tuote siirretään kuumasta muotista kuumentamattomaan muottiin samanlaisen paineen alaiseksi muottipuristetun tuotteen kovettumisen mahdollistamiseksi.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä muot- 10 tipuristetun tuotteen valmistamiseksi, tunnettu siitä, että sekoitetaan keskenään hajotettua lignosellu-loosamateriaalia ja täyteaineita, joita ovat puulastut, puukuidut, olkikuidut, bagassikuidut, sahanpuru, kuitu-lasi, asbestikuidut, hiilikuidut, lannoitteet, kivihii- 15 li ja hiekka.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hajotettu lignoselluloosa-materiaali sisältää liikaa kosteutta ja kosteuspitoisuus alennetaan sopivalle tasolle, korkeintaan noin 5 %, en- 20 nen muottipuristusta.

12. Patenttivaatimusken 10 tai 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valittu materiaali on sahanpuru, jota käytetään korkeintaan 4 osaa yhtä osaa kohden hajotettua lignoselluloosamateriaalia.

13. Patenttivaatimuksen 10 tai 11 mukainen mene telmä, tunnettu siitä, että muotti esikuumen-netaan suunnilleen lämpötilaan 70 - 260 °C.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muottipuristettu tuote 30 käsitellään muodostamisensa jälkeen muottilevyllä, joka on esikuumennettu suunnilleen lämpötilaan 300 °C.

15. Patenttivaatimuksen 10 tai 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muottipuristetta-vaan materiaaliin lisätään säilöntäainetta ennen muot- 35 tipuristusta. 95921

16. Patenttivaatimuksen 10 tai 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muottipuristettavaan materiaaliin lisätään vettä hylkivää ainetta ennen muot-tipuristusta.

17. Patenttivaatimuksen 10 tai 11 mukainen mene telmä, tunnettu siitä, että muottipuristettavaan materiaaliin lisätään palamisenestoainetta ennen muottipuristusta.

18. Patenttivaatimuksen 10 tai 11 mukainen mene-10 telmä, tunnettu siitä, että muottipuristettu tuote siirretään kuumasta muotista kuumentamattomaan muottiin samanlaisen paineen alaiseksi tuotteen kovettumisen mahdollistamiseksi.

19. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että mainittu silloitusaine on 5 tai 6 hiiltä sisältävä sokeri joko vapaana tai yhteen-liittyneessä muodossa.

20. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu silloitusaine 20 on hydroksimetyylifurfuraali.

21. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu silloitusaine on furfuraali.

22. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 25 tunnettu siitä, että happokatalysaattorin pitoisuus silloitusaineessa on noin 0,2 - 1,0 % ja sil-loitusainetta ja katalysaattoreita sisältävässä koostumuksessa on noin 2 - 12 %.

23. Patenttivaatimuksen 10 tia 11 mukainen mene-30 telmä, tunnettu siitä, että silloituskoostumus- ta imeytetään kosteutta imevään täyteaineeseen ennen muottipuristusta.

24. Tuote, tunnettu siitä, että se on valmistettu patenttivaatimuksen 1 mukaisella menetel- 35 mällä.

25. Tuote, tunnettu siitä, että se on vamistettu patenttivaatimuksen 10 tai 11 mukaisella menetelmällä. 95921