FI97032C - Kuitulevyjen valmistus - Google Patents

Description

97032

Kuitulevyjen valmistus - Tillverkning av fiberplattor Tämä keksintö liittyy pahvin, kuten kuitulevyn valmistukseen 5 1ignoselluloosaa sisältävästä raaka-aineesta.

Tämän tyyppistä pahvia valmistetaan hajoittamalla raaka-aine kuitukimppuja ja kuituja sisältäviksi hiukkasiksi. Majoitettuun raaka-aineeseen lisätään liimaa ja aine kuivataan ja 10 muodostetaan ohut levy, joka lopuksi liiman kovettamiseksi puristetaan korotetussa lämpötilassa, niin että muodostuu kuitulevy. Kuitulevy tehdään raaka-aineesta, joka on hajoi-tettu kuiduiksi jauhamalla, s.o. enemmän tai vähemmän vapaista kuiduista.

15

Tavallisesti käytetty sideaine on ureaformaldehydi, joka on sekoitettu hajoitettuun raaka-aineeseen. Liiman määrä voi olla 6% tai enemmän. Liima on suhteellisen kallista, ja sen vuoksi on toivottavaa minimoida liiman lisäystä. Pienempi 20 liimamäärä kuitenkin huonontaa valmiin kuitulevyn lujuutta.

Tämä huomioonottaen on liiman lisäys optimoitava.

Liimattua ainetta kuivattaessa erkanee liimasta suurempi tai pienempi määrä vesiliukoista formaldehydiä. Kuivauskaasujen 25 kuituaineesta esimerkiksi syklonissa erottamisen jälkeen kaasusta tiivistetään nestesisältö. Tavanomaisessa puhdis-: tustoimenpiteessä aiheuttaa vesiliukoinen formaldehydi täl löin ongelmia. Aineen mukana lopulliseen puristukseen seu-raava formaldehydi voi myös aiheuttaa ongelmia, kun se tämän 30 jälkeen erkanee valmiista kuitulevystä. Kun liimaa sekoite taan aineeseen sen kuivauksen jälkeen, esiintyy formaldehydin erkanemiseen liittyvä ongelma sekä puristuksessa että myös valmiissa levyssä.

35 Kuivamenetelmän mukaisesti valmistettua kuitulevyä kutsutaan tavallisesti MDFrksi (Medium Density Fiberboard, keskitihe-yksinen kuitulevy), ja se on puukuiduista tehty levy. Saanto nousee 95%:iin. Lähtöaineena on parhaiten puulastut, jotka 97032 kuitujen irroittamiseksi hajoitetaan kuiduiksi suhteellisen vähäisellä energian käytöllä, 100 - 500 kWh/tonni kuituja. Kuiduiksi hajoitettu kuituaine liimataan, kuivataan, muotoillaan levyksi ja puristetaan kuumapuristimessa. Vaihtoeh-5 toisesti voidaan aine kuivata ennen liimausta. Ennen kuiduk si hajoitusta raaka-aine tavallisesti esi lämmitetään yli 150°C:een , minkä jälkeen kuiduiksi hajoittaminen suoritetaan tässä korkeassa lämpötilassa paineen alaisena tarkoituksella helpottaa kuitujen vapautumista. Tällaisessa kor- 10 keassa lämpötilassa raaka-aine voi kuitenkin hajota ja muut taa väriä tapahtuvan hydrolyysin johdosta. Lyhyt kuumennus-aika vähentää tätä haittapuolta, mutta värinmuutosta ei kuitenkaan voida välttää, ja samalla kasvaa energian kulutus.

15 Tavallisesti käytetty ureaformaldehydi1iima voidaan sekoit taa kuituaineeseen kuiduiksihajoituslaitteesta tulevalla kuljetuslinjalla (puhalluslinjalla) tai erillisessä sekoitusi a i tteessa . Joukkoon sekoitetun liiman määrä voi olla 6% tai enemmän.

20

Kun kuituaine tämän jälkeen kuivataan putkikuivaimessa koi— keassa lämpötilassa kaasulla, erkanee liimasta suurempi tai vähäisempi määrä vesiliukoista formaldehydiä. Kuten edellä on mainittu, voi kuituaineen mukana lopulliseen puristukseen 25 seuraava formaldehydi aiheuttaa ongelmia, myös kun se tämän jälkeen erkanee valmiista kuitulevystä. Tätä koskee erityi-: sesti liimausta aineen kuivauksen jälkeen, mikä voidaan kui tulevyn valmistuksessa tehdä.

30 Edellä mainittuja ongelmia voidaan vähentää esillä olevan keksinnön avulla, joka samalla tarjoaa muita etuja. Keksinnön mukaisesti käsitellään kuituainetta kuidun pintaa aktivoivia kemikaaleja sisältävällä ky1lästysliuoksel1 a ja se esi1ämmitetään ennen lopullista kuiduiksi hienonnusta.

Esimerkkejä tällaisista kemikaaleista ovat ligniiniin vaikuttavat, kuten NajSCh ja NaHSCL. Näitä kemikaaleja voidaan lisätä NaiS03:na ilmaistuna 1-30 kg/tonni raaka-ainetta.

Il 35 97032

Keksinnön mukaisesti on mahdollista lisätä valmiin tuotteen ISO-va1koisuusastetta, vähentää energian kulutusta kuiduiksi hajoituksessa, vähentää liimamäärää lujuus säilytettäessä, tai lisätä lujutta liimamäärä säilytettäessä. Edelleen voi-5 daan lisäksi vähentää oleellisesti formaldehydin erkanemis ta .

Keksintöä kuvataan pääosin seuraavassa viitaten muutamiin sen suoritusmuotoihin.

10

Kuitulevy valmistetaan kyllästämällä esimerkiksi havupuulas-tujen muodossa oleva raaka-aine lingiiniin vaikuttavilla kemikaaleilla, kuten Na3S03:lla ja NaHS03:lla, Na3S03:na ilmaistuna määrällä 1 - 30, parhaiten 10 - 20 kg/tonni kuituainet-15 ta.

Kyllästys, minkä on tapahduttava nopeasti, voi kestää muutamia minuutteja. Sen jälkeen lämpötila nostetaan 2-3 minuutiksi 150-200°C:een. Esilämmitys voidaan luonnollisesti teh-20 dä ennen kyllästystä tai samanaikaisesti sen kanssa. pH-arvo pidetään alueella 2-12. Tämä merkitsee, että Na3S03:a ja NaHS03:a sisältävä kyl lästysl iuos sisältää HS03'- ja/tai SOj2’ -muodossa olevaa sulfiittia. pH-arvoa voidaan parhaiten säätää Na0H:lla. Tämän kemiallisen käsittelyn (sulfonoinnin) 25 johdosta voidaan seuraavaksi tapahtuva kuiduiksi hajoittami nen haluttuun asteeseen suorittaa normaalia vähäisemmäl1ä : energian käytöllä. Energian kulutus on tämän ajanjakson ai kana 50 — 400 kWh/tonni kuitua. Säästetty energiamäärä voi olla noin 10% tavalliseen kuiduiksi hajoitukseen verrattuna. 30

Kyllästyksestä johtuen lisääntyy myös valmiin kuitulevyn valkoisuus.

Havaittiin, että mitä kuiduiksi hajoitetun aineen kuiduiksi 35 hajoittamiseen tulee, sekä hienojakoisen aineen että sirpa leiden pitoisuus pieneni, s.o. ensiluokkaisen kuidun määrä kasvoi.

97032 4

Havaittiin myös, että keksinnön mukaisella kyllästyksellä valmiin kuitulevyn lujuus parani oleellisesti. Vetolujuus kuin myös kimmomoduli ja myös kuitujen sitoutuminen olivat parantuneet ainakin 10%:lla. Tätä vaikutusta voidaan vaih-5 toehtoisesti hyödyntää vähentämään liimamäärä lujuusominai suudet säilyttäen. 10%:n lisäys kuitujen sitoutumisessa vastaa l%:n vähennystä liiman lisäyksessä. Keksinnön mukainen sulfonointi merkitsee myös sitä, että voidaan pienentää foi— maldehydin erkanemista johtuen siitä seikasta, että kylläs- 10 tysliuoksessa olevat sulfiitti-ionit reagoivat formaldehydin kanssa siten, että se sitoutuu kuituaineeseen sen sijaan että erkanisi valmiista levystä.

ESIMERKKI

15 Lastujen muodossa olevaa raaka-ainetta altistettiin erilai sille ky11ästyskäsittelyi11 e. Yhtä panosta käsiteltiin 10 kg :11a Na3S03 :a lastutonnia kohti, ja toista panosta 10 kg:lla NaHS03:a per tonni lastuja. Vertailuerää ei kyllästetty.

20 Eri panokset esilämmitettiin noin 170°C:een ja hajoitettiin sen jälkeen kuiduiksi. Kuiduiksi hajoituksen jälkeisessä puhalluslinjassa lisättiin E2-tyyppistä formaldehydi1iimaa 10% kuivaa liimaa kuivan kuidun painosta laskettuna. Tämän jälkeen aine kuivattiin noin 90%:n kuiva-ainepitoisuuteen.

25 Nämä kuidut kuivamuovattiin matoksi, jota esipuristettiin noin 1.5 MPa:n paineella ja kuumapuristettiin 5-6 minuuttia : 170°C:ssa. Täten valmistettua kuitulevyä koestettiin lujuu den, ISO-valkoisuuden ja formaldehydipitoisuuden suhteen (perforaattoriarvo). Mitattiin myös suhteellinen energian 30 kulutus eri panoksille. Tulokset olivat seuraavat: 25

II

5 97032

Ominaisuus Vertailu- Na2SOj- NaHS03- panos_ panos panos

Taivutuslujuus MPa 38,4 43,8 40,0

Sisäinen sitomis1ujuus MPa 1,8 2,1 2,0 5 ISO-valkoisuus 24 26 26

Formaldehydipitoisuus mg CH20/100 g 27 20 18

Suhteellinen energian kulutus 1,0 0,95 0,95 10 Tulokset vastaavat edellä todettuja teknillisiä arvoja.

Keksintö ei luonnollisesti ole rajoitettu edellä esitettyihin suoritustapoihin, vaan sitä voidaan muunnella keksinnön idean piirissä.

15 20 25 30

O C

Claims (5)

97032 β Patentt i vaat i mukset

1. Menetelmä kuitulevyn valmistamiseksi kuivamenetelmän mukaisesti, jolloin lähdetään 1ignoselluloosaa sisältävästä raaka-aineesta, joka hajoitetaan kuiduiksi, liimataan, muo- 5 vataan levyksi ja puristetaan, tunnettu siitä, että raaka-aine käsitellään ennen sen lopullista kuiduiksi hajoittamista kyllästysliuoksella, joka sisältää kuidun pintaa aktivoivia kemikaaleja, NajSChina ilmaistuna määrällä 1-30 kg/tonni kuituainetta, ja esi1ämmitetään 150-200°C:een, jol-10 loin pH-arvo pidetään alueella 2-12, ja että kuiduiksi ha joittaminen suoritetaan energiapanoksella 50-400 kWh/tonni kuituainetta.

2. Patenttivaatimuksessa 1 määritelty menetelmä, t u n - 15. e t t u siitä, että kuidun pinnan aktivoivat kemikaalit ovat tyypiltään ligniiniin vaikuttavia.

3. Patenttivaatimuksessa 2 määritetelty menetelmä, tunnettu siitä, että ky1lästysliuos sisältää Na2S03:a 20 ja/tai NaHS03:a.

4. Jossakin patenttivaatimuksessa 1-3 määritelty menetelmä, tunnettu siitä, että kuiduiksi hajoitettu aine ennen sen levyksi muovaamista ensin liimataan ja sitten kuivataan. 25

5. Jossakin patenttivaatimuksessa 1-3 määritelty menetelmä, ; tunnettu siitä, että kuiduiksi hajoitettu aine ennen sen levyksi muovaamista ensin kuivataan ja sitten liimataan. 30 II ?5 97032