FI96976B

FI96976B - Menetelmä levyn valmistamiseksi

Info

Publication number: FI96976B
Application number: FI944158A
Authority: FI
Inventors: Leif Flodman; Jan-Erik Nordqvist
Original assignee: Casco Nobel Ab
Priority date: 1992-03-13
Filing date: 1994-09-09
Publication date: 1996-06-14
Also published as: SE9200784D0; AU3771593A; LV10657A; CA2131525A1; LTIP389A; LV10657B; NZ251000A; NO943379L; NO301944B1; AU665817B2; RU2080429C1; ATE144299T1; RU94040866A; WO1993018227A1; FI944158A0; EP0663972A1; SE470101B; FI944158A; GR3021653T3; DE69305529T2

Description

96976

Menetelmä levyn valmistamiseksi Tämä keksintö koskee menetelmää levyn valmistamiseksi tavallisesti märkämenetel-5 maksi kutsutun menetelmän mukaisesti. Tarkemmin sanottuna keksintö koskee parannettua menetelmää levyn valmistamiseksi, lisäämällä sideaine menetelmän varhaisessa vaiheessa. Tällä menetelmällä voidaan valmistaa esimerkiksi eristyslevyjä, rakennuslevyjä ja kovalevyjä.

10 Valmistettaessa levyjä märkämenetelmän mukaisesti, valmistetaan sulppu kuitumaisesta raaka-aineesta, kuten lastuista ja sahanpuruista tuotetuista kuiduista, sekoittamlla kuidut veteen useammassa vaiheessa. Sideaine lisätään kuitujen sitomiseksi levyssä, minkä jälkeen sulpusta poistetaan vettä ja kuitumassa puristetaan. Sideaine lisätään sulppuun ja jos se on vesiliuokoinen, se saostetaan ja kiinnitetään kuituihin hapotta-1S maila sulppu, esim. alunalla tai hapolla. Sideaine voidaan lisätä kohdassa jossa sul- pun sakeus on noin 5-15%, esim. tasolaatikossa, jolloin saostus ja kiinnitys hapotta-malla tapahtuu kohdassa jossa sulpun sakeus on noin 2-3%, esim. konekyypissä. Vaihtoehtoisesti voi sekä sideaineen lisäys että sen saostus kuiduille tapahtua konekyypissä.

20 Tällä menetelmällä on se epäkohta että sideaine saostuessaan ei saostu vain kuiduille vaan myös sulpussa oleville muille aineille. Käyttökelpoisten kuitujen ohella sulppu sisältää kuitufragmentteja, joita yleisesti kutsutaan hienoaineiksi, sekä liuennutta hiili-hydraattiainetta, ja tietyssä määrin, ligniiniaineita liuenneessa ja kolloidaalisessa muo-25 dossa. Koska prosessivesi ainakin osittain kierrätetään käyttämällä sulpun valmistusvaiheessa kierrätysvettä vedenpoistovaiheesta, näiden sivutuotteiden pitoisuus on suhteellisen korkea. Kun osa sideaineesta saostuu näille komponenteille, tästä osasta ei ole hyötyä kuitumatriisin kannalta. Näin ollen on tullut välttämättömäksi nostaa lisätyn sideaineen määrää, mikä ei kuitenkaan ole johtanut toivottuun tulokseen tie-30 tyissä tapauksissa. Hartsin annostusta rajoittaa myös se tosiasia että sulpun vedenpoisto muuttuu vaikeammaksi jos hartsin määrä ylittää tiettyä tasoa (noin 6-8%). Lisäksi ovat monet eurooppalaiset levynvalmistajat ympäristösyistä tehneet menetelmistään ·. enemmän tai vähemmän suljettuja (COD-kuluttavien aineiden vähennetyt resipientti- 2 96976 päästöt). Tuloksena on kiertovesien hienoaineiden ja liuenneiden aineiden pitoisuudet lisääntyneet vielä enemmän. Tämä keksintö kuitenkin laajalti poistaa nämä epäkohdat.

Keksinnön eräänä tarkoituksena on siten hyödyntää kuitumatriisissa olevaa sideainetta 5 tehokkaammin levyn valmistuksessa. Keksinnön toisena tarkoituksena on mahdollistaa halutun hartsimäärän annostamisen kuiduille vaikuttamatta jälkeenpäin seuraavaan vedenpoistoon.

Kuten oheisista patenttivaatimuksista ilmenee, keksinnön mukaiset päämäärät saavuit) tetaan menetelmällä levyn valmistamiseksi märkämenetelmällä, jossa valmistetaan sulppu kuitumaisesta raaka-aineesta, kuten lastuista ja sahanpuruista tuotetuista kuiduista, ja sideaine lisätään ennen vedenpoistoa ja puristusta, jolloin sideaine lisätään ennen sulpun valmistusta. On yllättäen todettu että sideaine voidaan hyödyntää huomattavasti tehokkaammin jos se lisätään kuituihin prosessin aikaisessa vaiheessa, 15 ennen veden lisäämistä sulpun valmistamiseksi, mikä johtaa parempiin levyominai-suuksiin. On myös tullut mahdolliseksi lisätä suuria määriä sideainetta vaikuttamatta haitallisesti jälkeenpäin seuraavaan prosessiin.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetään tavanomaisia laitteistoja levyn valmis-20 tamiseksi märkämenetelmän mukaan. Niinpä puuaines johdetaan, esikuumentaen höyryllä, kuiduttimeen sen hajottamiseksi. Saatu kuitusulppu johdetaan puhallusjoh-don kautta kyyppiin jossa sulppu valmistetaan. Lisätään tuoretta vettä ja/tai kiertovettä kyyppiin, jolloin sulpun sakeudeksi tulee noin 5-15%. Tämä massa johdetaan jauhi-meen jauhatusasteen lopulliseksi säätämiseksi. Jauhimesta massa johdetaan konekyyp-25 piin, jossa sen lopullinen laimennus vedellä/kiertovedellä tapahtuu. Tässä vaiheessa massan sakeus on noin 2-3%. Tämä massa johdetaan märkäkoneeseen vedenpoistoa, puristusta ja kuivatusta/puristus-kuivatusta varten (kuumapuristin).

Keksinnön mukaisessa menetelmässä sideaine voidaan lisätä kuituihin missä kohtaa 30 tahansa ennen sitä kohtaa jossa siihen lisätään oleellinen määrä vettä sulpun valmista miseksi. Sideaine lisätään sopivasti kuiduttimesta tulevaan puhallusjohtoon. Tässä 96976 3 kuitujen kuivakiintopitoisuus on noin 40-60 paino-%. Tämä on keksinnön edullinen suoritusmuoto. Sideaine voidaan lisätä kuituihin myös ennen kuidutinta.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetään alalla yleisesti käytössä olevia sideai-S neita. Nämä ovat kovettuvia orgaanisia tai epäorgaanisia sideaineita, kuten fenolihart-seja, aminohartseja, silikaatteja tai niiden seoksia. Käytetään yleisesti vesiliukoisia sideaineita. Käytettäessä vesiliukoisia sideaineita ne on saostettava ja kiinnitettävä kuituihin, mikä aikaansaadaan hapottamalla, esim. käyttämällä alunaa tai happoa. Edullisesti suoritetaan hapetus sulpun valmistuksen yhteydessä tai ennen sitä, ja siinä 10 tapauksessa myös ennen sideaineen lisäämistä. Kun se lisätään sulppuun tämän valmistuksen yhteydessä, saostusaine voidaan lisätä ensimmäiseen laimennuslaatikkoon, jossa sulpun sakeus on noin 1-15 paino-%, yleensä 5-15 paino-%. Jos hapetuksen annetaan tapahtua prosessin myöhäisessä vaiheessa, esim. konekyypissä, on olemassa vaara että osa kuitumatriisiin lisätystä vesiliukoisesta sideaineesta liukenee ja saostuu 15 sulpussa oleville muille aineille, mikä johtaa huonontuneeseen tulokseen.

Tällä keksinnöllä on myös mahdollista "säätää" hartsin tunkeutumista kuituun. Tämän seurauksena levyn ominaisuuksiin voidaan vaikuttaa eri suuntiin, esim. sisäiseen sidos-lujuuteen (internal bond strength, IB) ja murtomoduliin (modulus of rupture, MOR) 20 suhteessa turpoamiseen ja vesiabsorptioon. Jos käytetään vähän liukenevaa tai väkevöityä hartsia penetraatio väheneee ja hartsi konsentroituu kuitujen pinnalle. Tämä . · lisää mahdollisuutta saada aktiivisia liimasidoksia kutujen väliin, mikä johtaa suurem piin lujuuksiin. Päinvastaisessa tilanteessa, siis kun käytetään laimennettuja ja alhais-viskoottisia hartseja, penetraatio kasvaa, mikä johtaa vähäisempään turpoamiseen ja 25 ennen kaikkea alhaiseen vesiabsorptioon. Penetraatiota voidaan myös vähentää lisäämällä alunaa/happoa ennen kuidutinta tai ennen sitä kohtaa, jossa sideaine lisätään. Näin sideaine saostuu suoraan happamien kuitujen pinnalle, ja penetraatio vähenee minimiin. Näin ollen keksintö taijoaa useita keinoja lopputuotteen ominaisuuksien säätämiseksi tiettyyn suuntaan.

30

Keksinnön mukainen menetelmä taijoaa myös mahdollisuuden lisätä erittäin suuria määriä sideainetta ilman että vedenpoisto märkäkoneessa vaikeutuu. Tekniikan tason 4 96976 menetelmissä sideaineen annos on rajoittunut noin 6-8%:iin, vaatien lisäksi tiettyjen flokkuloivien kemikaalien mukanakäyttöä. Jos annos ylittää tämän määrän, vedenpos-to viiralta vaikeutuu siinä määrin että on olemassa vaara että arkki murtoutuu puristuksessa. Keksinnön mukaisessa menetelmässä ei ole mitään annostusongelmia käytet-5 täessä pitoisuuksia alueella noin 0,5 paino-%:sta aina arvoon noin 40 paino-% (laskettuna kuivana hartsina kuivasta kuitumatriisista), sopivasti arvoon noin 15-20 paino-% asti. Sideainetta käytetään yleensä määränä noin 0,5-10 paino-%, edullisesti 1-5 paino-%.

10 Levyjen valmistus märkämenetelmällä keksinnön mukaista menetelmää käyttäen ei vaikuta muihin prosessiolosuhteisiin. Sideaine voidaan lisätä puhallusjohdossa olevan yksinkertaisen liitosputken kautta kuiduttimen jälkeen. Sideaineen määrä säädetään annostuspumpun avulla. Sideaine voidaan saostaa esim. ensimmäisessä laimennuslaati-kossa massasakeudessa noin 10% alunalla. Sen jälkeen liimapitoisen sulpun annetaan 15 kulkea prosessissa jauhimen, laimennuslaatikon, konekyypin ja märkäkoneen läpi tavanomaiseen tapaan. Keksinnön mukainen menetelmä on siten verraten yksinkertaisesti sisällytettävissä jo olemassa oleviin prosesseihin.

Keksintö kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisemmin seuraavissa esimerkeissä, joissa 20 osat ja prosentit tarkoittavat paino-osia ja painoprosentteja, ellei toisin mainita.

Esimerkki 1 Eristyslevyn valmistus

Fenolihartsia jonka konsentraatio oli 40 paino-% lisättiin nk. puhallusjohto-annostuk-25 sella välittömästi kuiduttimen jälkeen puhallusjohtoon keskitetysti asennetun putken kautta. Näin fenolihartsi lisättiin konsentroituihin kuumiin kuituihin joiden lämpötila oli noin 150°C (kuiva kiintoainepitoisuus noin 50 paino-%). Hartsi annosteltiin sopivalla annostuspumpulla, ja saostettiin ja kiinnitettiin kuituihin käyttäen korkeata mas-sakonsentraatiota (8-10%) välittömästi syklonin jälkeen ensimmäisessä laimennuslaati-30 kossa.

Saostus aikaansaatiin lisäämällä alunaliuosta laimennettuun veteen.

il mi uin m i m 96976 5

Liimapitoinen kuitu (sulppu) johdettiin sitten eteenpäin prosessissa kuiduttimien, konekyyppien ja märkäkoneen läpi tavanomaiaseen tapaan.

5 Levyn paksuus oli 13 mm.

Annostus- Fenolihartsi- MOR IB Turpoaminen Vesiabs. menetelmä annos % MPa MPa 2 h % 2 h % 10 Keksinnön mukaan 5 6,5 0,26 1,9 12,4

Lisätty kone-kyyppin, tyy- 15 pillinen arvo*) 5 3,0-3,5 0,08-0,12 2,3-3,5 18-30

Standardi levy 0 2,7 0,11 7,0 173 20 *) Tähän laatuun lisätty vahaa • Esimerkki 2

Eristyslevy 16 mm 25 Esimerkin 1 menetelmä toistettiin, ainoana erona oli se että käytettiin konsentroitua fenolihartsia, 43 paino-%, jolla siis oli korkeampi viskositeetti kuin esimerkissä 1 käytetyllä.

30 6 9 6 9 7 6

Annostus- Fenolihartsi MOR IB Turpopaminen Vesiabs.

menetelmä annos % MPa MPa 2 h % 2 h %

Keksinnön 5 mukaan 5 4,0 0,16 3,2 15

Lisätty kone- kyyppiin 2 2,2 0,07 3,5 22 10 *) Tähän laatuun sisällytetty vahaa (2%)

On ilmeistä miten olosuhteita voidaan säätää paremman luujuuden suuntaan vähentämällä hartsipenetraatiota, vaikkakin vaikutus turpoamiseen ja vesiabsorptioon ovat vähäisemmät.

15 «

Claims

9697 6

1. Menetelmä levyn valmistamiseksi märkämenetelmällä, jossa kuitumaisesta raaka-aineesta saaduista kuiduista valmistetaan sulppu, ja vesiliukoinen kovettuva 5 orgaaninen tai epäorgaaninen sideaine lisätään ennen vedenpoistoa ja puristusta, tunnettu siitä, että sideaine lisätään kuituihin ennen sulpun valmistamista ja saos-tetaan ja kiinnitetään kuituihin hapottamalla.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att surgöringen sker i anslutning tili mäldberedningen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hapotus tapah-10 tuu sulpun valmistuksen yhteydessä.

3. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att surgöringen sker före 20 mäldberedningen.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hapotus tapahtuu ennen sulpun valmistusta.

4. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att surgöringen sker före tillsatsen av bindemedel. 25 5. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1-4, kännetecknat därav, att surgöringen sker med alun eller syra.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hapotus tapah tuu ennen sideaineen lisäämistä.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hapotus tapahtuu alunalla tai hapolla.. 20

6. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att bindemedlet sätts tili fibrerna i bläsledningen frän defibrören för framställning av fibrerna frän fiberrä-30 varan.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sideaine lisätään kuituihin puhallusjohdossa kuiduttimesta, jossa kuitumaisesta raaka-aineesta valmistetaan kuituja.

7. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknät därav, att bindemedlet sätts tili fibrerna före defibrören för framställning av fibrema ffän fiberrävaran. Of( f 9 , 8. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknät därav, att bindemedlet utgörs 5 av ett svärlösligt eller koncentrerat harts.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sideaine lisä tään kuituihin ennen kuidutinta, jossa kuitumaisesta raaka-aineesta valmistetaan . kuituja.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sideaine on 30 vähäliukoista tai konsentroitua hartsia. 96976

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sideaine on laimennettu, alhaisviskoottinen hartsi.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sideainetta 5 lisätään määränä noin 0,5 paino-%:sta noin 40 paino-%:iin (laskettuna kuivana hartsina kuivasta kuitumatriisista). 10 1. Förfarande för framställning av board enligt väta metoden där fibrer, framställda frän fiberrävara, bereds tili en mäld och ett vattenlösligt härdande organiskt eller oorganiskt bindemedel tillsätts före avvattning och pressning, kännetecknat därav, att bindemedlet sätts tili fibrerna före beredningen av mälden samt utfalles och fixeras pä fibrerna genom Surgöring. 15

9. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknät därav, att bindemedlet utgörs av ett utspätt lägvisköst harts.

10 10. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknät därav, att bindemedlet tili— sätts i en mängd av pä firän ca 0,5 upp tili ca 40 vikts % (baserat pä torrt harts pä torr fibermatris).