NO135593B - - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et klebemiddel til bruk ved fremstilling av kryssfinér, spon- og fiberplater og liknende produkter, inneholdende lignosulfonater og fenolformaldehydharpiks i et vektforhold på 90:10 - 20:80.

I en sulfittprosess hvor cellulose fremstilles ved opp-varming av treflis under trykk i mer eller mindre sure bisulfitt-svoveldioksydløsriinger oppløses omtrent halvparten av trevirket til dannelse av sulfittlut. Blant de organiske hovedkomponenter i sulfittluten er; lignosulfonsyrer som har forskjellige anvend-elser.

I lang tid er sulfittluten blitt anvendt som et klebemiddel som sådant, men fordi den er løselig i vann er anvendelsen be-grenset, og den kan for eksempel ikke anvendes for liming av kryssfinér og sponplater. For å bedre limingsegenskapene er det blitt foreslått forskjellige forholdsregler som skal anvendes på klebemidlet eller limet, for eksempel i dansk patentskrift 100. 98 4 som vedrører fremstilling av værbestandige sponplater under anvendelse av sulfittlut. Lutens pH senkes med syre, hvoretter den således fremstilte lut sprøytes inn i treflis som presses til plater. Oppvarmingen utføres i to faser, den siste fortrinns-vis i en autoklav. Fremstillingsprosessen er av denne årsak ubekvem og komplisert industrielt, og på grunn av surheten er utstyret utsatt for korrosjon.

Det er også blitt gjort forsøk med å unngå tofaseoppvarm-ingen ved å anvende prefremstilt, klorert lut. Samme bestrebelse er angitt i artikkelen "Uber die Herstellung von Holzspanplatten auf Basis von Sulfitablauge II. Uber ein neues und schnelles Verfahren zur Herstellung Sulfitablauge gebundener Spanplatten", Holzforschung 25 (1971), 149-55. Ifølge denne kan tofaseopp-varmingen unngås ved å blande en fenolformaldehydharpiks med sulfittluten. Det er funnet ved forskning at den optimale pH i klebemidlet er 4-5, idet ved anvendelse av en alkalisk løsning er platenes tykkelsessvelling stor.

Ifølge US-patentskrift 2.78]6.008 er sur, ammoniakkholdig sulfittlut blandet med fenolformaldehydharpiks blitt anvendt som klebemiddel for fibre og kryslsf inérplater.

Lignosulfonater som er fraskilt fra en løsning av sulfittlut er også blitt anvendt blandet med en fenolformaldehydharpiks som et klebemiddel for sponplater, for eksempel ifølge kanadisk patentskrift 735.389 og. som et klebemiddel for kryssfinér for innendørs bruk slik som nevnt i artikkelen "Thermosetting adhesives from electrodialyzed lignosulfonates", Tappi 50

(1967), 92-4A. For den sistnevnte anvendelse er lignosulfonatene blitt blandet med en fenolformaldehydharpiks.

Den foreliggende oppfinnelse er fremkommet under studium

av mulighetene for å bruke lignosulfonater i sulfittlut for fremstilling av vannbestandig klebemiddel. Man forsøkte å utvikle et klebemiddel som er egnet for industrielle anvendelsesformål, for fremstilling av kryssfinér, sponplater og liknende produkter på teknisk fordelaktig måte. Det er ved forskning funnet at visse nøyaktig definerbare egenskaper er nødvendige hos lignosulfonatene for å garantere god adhesjon. Man har overraskende iakttatt at lignosulfonatenes molekylvektsfordeling påvirker resultatet ved klebingen avgjørende. Ifølge dette må lignosulfåtene være makromolekylære. Når lignosulfonater som oppfyller de kritiske be-tingelser ifølge oppfinnelsen tilsettes til en løsning av en fenolformaldehydharpiks, oppnås det et klebemiddel som er fordelaktig ved anvendelse ved fremstilling av kryssfinér, sponplater og liknende produkter.

Klebemidlet ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at minst 50 vektsprosent av lignosulfonatene har en molekylvekt på over 5.000.

Når klebemidlet ifølge oppfinnelsen anvendes, kan det benyttes samme trykk- og temperaturbetingelser som når det anvendes handelsvanlige fenolformaldehydharpikser ved fremstillingen av kryssfinér. Idet kryssfinér som derved fremstilles tilfreds-stiller fordringene for utendørs anvendelse og idet lignosulfonatene er betydelig billigere, er bruken av klebemidlet økonomisk fordelaktig. Den moderate alkaTitet i klebemidlet frembringer ikke korrosjon eller<!>skader i finér slik som sure klebemidler.

Værbestandige sponplater kan fremstilles dersom klebemidlet ifølge oppfinnelsen anvendes. Dette er en fordel som er verd å legge merke til idet en plate som er limt med fenolformaldehydharpiks ikke er værbestandig, som nevnt i publikasjonen "Fenoliliimatun lastuleyn ominaissuksista ja niiden tutkimisesta"

(Vedrørende sponplater limt med fenol og stumdium av dette) i meddelelsen "Sarja I-Puu 42" (serie I-Tre 42) fra Det statlige institutt for teknisk forskning i Finland. Fordelene med frem-stillingsmetoden sammenliknet med andre metoder hvor det anvendes sulfittlut eller lignosulfonater er at det benyttes én-faseherding av plater og den korte tid under trykk som er nød-vendig i den. Den etsende og korroderende virkning fra et surt klebemiddel er også unngått. De ovenfor nevnte fordeler ifølge oppfinnelsen har meget gunstig virkning på de økonomiske aspek-ter ved fremstillingen i industriell målestokk.

Lignosulfonater som er egnet som limråstoff på grunn av deres molekylfordeling, slik det kreves ifølge oppfinnelsen, kan fraskilles for eksempel sulfittluten på en i og for seg kjent måte.

Hvor hensiktsmessig lignosulfonater er for fremstilling av klebemidlet ifølge oppfinnelsen kan også bestemmes ved hjelp av viskositet. Viskositeten i en vandig løsning som inneholder 50 vektsprosent av disse lignosulfonater, som er blitt fremstilt etter eventuell nøytralisering, overskrider 10.000 cP ved måling ved en temperatur på 23°C et Brookfield RVT viskosimeter ved 50 omdr./min.

Lignosulfonatene anvendes i form av alkali- eller jord-alkalisalter, som eventuelt inneholder alkali eller jordalkali i overskudd slik at pH i en løsning som inneholder 10g ligno-sulf onat/100 ml er 6-13.

Klebemidlet ifølge oppfinnelsen frembringes ved å fremstille en vandig .løsning som inneholder disse lignosulfonater og en fenolformaldehydharpiks. Vektforholdet mellom lignosulfonatene og fenolformaldehydharpiksen er for liming av kryssfinér 70:30 - 20:80 og for sponplater og tilsvarende produkter 90:10 - 20:80. Klebemidlets vanninnhold kan være 40 - 70%. Viskositeten kan forandres ved å regulere vanninnholdet eller ved å oppvarme klebemidlet. Det hensiktsmessige viskositetsområde er ofte

'100 - 2.000 cP.

Aldehyd, såsom formaldehyd, paraformaldehyd eller furfur-aldehyd, kan tilsettes til klebemidlet for å virke som en herder.

Tradisjonelle fyllstoffer, såsom kritt, sagflis og hvetemel, kan anvendes i klebemidlet for kryssfinér- og sponplate-limer.

Under fremstilling av klebemidlet ifølge oppfinnelsen kan det for eksempel tilsettes parafin separat til klebemidlet eller til flisen for å bedre platenes svellingsegenskaper.

Eksempel 1 ( sammenlikningseksempel).

Dette eksempel illustrerer hvor egnet to lignosulfonater og sulfittlut er for fremstillingen av klebemidlet. pH, for-deling og viskositetsverdiene for disse tre stoffer er angitt i tabell I.

Klebemidlene ble fremstilt på følgende måte:

160 g lignosulfonat 1 eller 2 ble løst i 240 g vann, og løsningen ble blandet med 600 g handelsvanlig fenolformaldehydharpiks som hadde et tørrstoffinnhold på 4 0%. 10 g paraformaldehyd ble tilsatt.

55% teknisk sulfittlut ble tynnet til 40%, og 400 g av denne løsning ble blandet med 600 g handelsvanlig fenolformaldehydharpiks som hadde et tørrstoffinnhold på 40%. 10 g paraformaldehyd ble tilsatt.

Klebemidlet ble blandet i et tidsrom på 60 min. og der-etter sprøytet på 1,5 mm tykk bjørkefin.ér som hadde et fuktighetsinnhold på 4%. 150 g/m 2 ble sprøytet på finerens ene side. Det ble fremstilt kryssfinérplater med tre lag. Trykket ved for-komprimering var 5 kp/cm 2 og tiden 5 min. Varmekompresjons-temperaturen var 13 5°C, trykket 16 kp/cm<2> og tiden 4 min. Under anvendelse av samme kompresjonsbetingelser og limmengder ble det for sammenligningsformål fremstilt kryssfinér med tre plater, med handelsvanlig fenolformaldehydharpikser som klebemiddel, paraformaldehyd (klebemiddel 1) som herder og kvebrachotre, kritt, sagmugg og hvetemel (klebemiddel 2) som fyllstoffer.

Platenes egenskaper, som ble bestemt ifølge finsk kryss-finérstandard 0,IV.l, er angitt i tabell II (gjennomsnittsverdier for fem plater). Kryssfinérplater hvor det som klebemiddel ble anvendt lignosulfonat 1 eller 2 eller sulfittlut blandet med fenolformaldehydharpiks tilfredsstilte ikke standardens krav, som er

Eksempel 2

Fremstilling av kryssfinérplater under anvendelse av klebe-

midlet ifølge oppfinnelsen.

Na-lignosulfonater hvor vektsprosentandelen av makromolekylære lignosulfonater (Mw> 5.000) i alle lignosulfonater var 67 ble anvendt for fremstilling |av klebemidlet. Den vandige løsning av lignosulfonatene med et tørrstoffinnhold på 50 vektsprosent hadde en viskositet på over 80.000 cP (Brookfield RVT viskosimeter, 50 omdr./min., 23°C). pH i en vandig løsning med 10 vektsprosent tørrstoff var 8,2.

160 g av disse lignosulfonater ble løst i 300 g vann. Løs-ningen ble blandet med 600 g fenolformaldehydharpiks som hadde et tørrstoffinnhold på 40%. 10 g paraformaldehyd ble tilsatt og klebemidlet ble blandet i 60 imin. Klebemidlets viskositet var 216 cP.

Fremstillingen av platene foregikk på samme måte som i eksempel 1. Det ble fremstilt fem plater. Fra hver av disse ble det tatt fem forsøksstykker for bestemmelse av styrke i tørr tilstand, og tilsvarende fem for bestemmelse av styrken i våt tilstand. Resultatene av bestemmelsene er angitt i tabell III (gjennomsnittlige verdier fra 25 forsøksstykker).

Platene tilfredsstilte helt kravene i finsk standard for kryssfinér for utendørsformål, og hadde egenskaper som tilsvarte de som ble oppnådd ved anvendelse av handelsvanlig fenolformaldehydharpiks.

Eksempel 3

Na-lignosulfonater hvor vektsprosentandelen av makromolekylære lignosulfonater (M > 5.000) i alle lignosulfonater var 83 ble anvendt for fremstilling av klebemidlet. Den vandige løsning av lignosulfonatene med et tørrstoffinnhold på 50 vektsprosent hadde en viskositet på 80.000 cP (Brookfield RVT viskosimeter, 50 omdr./min, 23°C). pH i en vandig løsning med 10 vektsprosent tørrstoff var 7,4. Klebemidlet ble fremstilt som i eksempel 2. Klebemidlets viskositet var 640 cP.

Kryssfinérplater ble fremstilt som i eksempel 1. Fem for-søksstykker ble tatt fra hver av de fem plater som var fremstilt for bestemmelse av styrke i våt tilstand. Platenes egenskaper er angitt i tabell IV (gjennomsnittlige verdier fra 25 forsøks-stykker).

Eksempel 4

Na-lignosulfonater hvor vektsprosentandelen av makromolekylære lignosulfonater (Mw> 5.000) i alle lignosulfonater var 61 ble anvendt for fremstillingen av klebemidlet. Den vandige løs-ning av lignosulfonatene med et tørrstoffinnhold på 50 vektsprosent hadde en viskositet på over 80.000 cP (Brookfield RVT viskosimeter, 50 omdr./min, 23°C). pH i en vandig løsning med 10 vektsprosent tørrstoff var 7,4.

160 g av disse lignosulfonater ble løst i 300 g vann. Løs-ningen ble blandet med 600 g fenolformaldehydharpiks som hadde et tørrstoffinnhold på 40%. 5 g paraformaldehyd, 10 g hvetemel, 10 g kritt og 20 g sagmugg ble tilsatt til denne løsning. Klebemidlet ble blandet i 60 min. Etter blandingen var viskositeten 660 cP og etter 48 timer 712 cP.

Fremstillingen av kryssfinérplatene foregikk på samme måte som i eksempel 1. Fra hver av de fem plater ble det tatt fem for-søksstykker for bestemmelse av styrke i tørr tilstand, og tilsvarende fem for bestemmelse av styrken i våt tilstand. Platenes egenskaper er angitt i tabell V (gjennomsnittlige verdier fra 2 5 forsøksstykker).

Eksempel 5

Fremstilling av sponplater.

Na-lignosulfonater ble anvendt for fremstillingen av klebemidlet. Vektsprosentandelen av makromolekylære lignosulfonater (Mw> 5.000) var 67. Den vandige løsning av lignosulfonatene med et tørrstoffinnhold på 50 vektsprosent hadde en viskositet på over 80.000 cP (Brookfield RVT viskosimeter, 50 omdr./min, 23°C). pH i en vandig løsning med 10 vektsprosent tørrstoff var 7,8.

1000 g av disse lignosulfonater ble løst i 970 g vann. 100 g natriumhydroksyd ble tilsatt den<:>vandige løsning. Løsningen ble blandet med 2500 g fenolformaldehydharpiks som hadde et tørrstoff-innhold på 4 0%. 4 5 g paraformaldehyd ble tilsatt, og løsningen ble blandet i 60 min.

Det således fremstilte klebemiddel ble sprøytet inn i flis fra overflaten av en bjørkestamme, som hadde et fuktighetsinnhold på'2,1%, og flis fra det indre parti av en bjørkestamme som hadde et fuktighetsinnhold på 3,0%. Tørrstoffinnholdet i klebemidlet som ble sprøytet var 12% beregnet av den tørre overflateflis og 10% av den tørre flis fra det indre parti. 1% parafin beregnet av flisens tørrvekt ble tilsatt til klebemidlet før sprøyting.

Det ble fremstilt plater med tre lag, bestående av 4 0% overflateflis og 60% flis fra det indre parti og med en vekt pr. volumenhet på omtrent 7 50 kg/m 3 og en nominell tykkelse på 15 mm. Kompresjonstrykket var 27 kg/cm 2og kompresjonstiden 60 sek tykkelse (mm) og temperaturen 215°C.

Sponplatenes styrkeegenskaper ble bestemt ifølge finsk standard O.IV,2, og svelningsegenskapene og strekkfastheten etter en vannbehandling på to timer ved 100°C (V 100) ifølge tysk standard DIN 68761. Egenskapene til den fremstilte plate var følgende:

Bøyningsfasthet: 2 27 kp/cm<2>

Strekkfasthet: 6,0 kp/cm<2>

Tykkelsessvelling: 2 timer ' 1,7%

i

Tykkelsessvelling: 24 timer 10,3%

V 100 forsøk: 4,0 kp/cm<2>.

Kravene til standardene er: Bøyningsfasthet minst 180 kp/cm 2, strekkfasthet minst 3,5 kp/cm 2, tykkelsessvelling 2 timer, ikke mer enn 6%, 24 timer ikke mer enn 15%, og etter V 100 behandling strekkfasthet minst 1,5 kp/cm 2. Som det fremgår av eksemplet

overgås disse krav vesentlig.

Eksempel 6

Na-lignosulfonater ble anvendt for fremstillingen av klebemidlet. Vektsprosentandelen av makromolekylære lignosulfonater (M > 5.000) var 62. Den vandige løsning av lignosulfonatene med et tørrstoffinnhold på 50 vektsprosent hadde en viskositet på over 80.000 cP (Brookfield RVT viskosimeter, 50 omdr./min, 23°C). pH i en vandig løsning med 10 vektsprosent tørrstoff var 7,3.

1000 g av disse lignosulfonater ble løst i 1140 g vann. 100 g natriumhydroksyd ble tilsatt til den vandige løsning. Løsningen ble blandet med 1670 g handelsvanlig fenolformaldehydharpiks som hadde et tørrstoffinnhold på 40%. 37 g paraformaldehyd ble tilsatt, og blandingen ble blandet i 60 min.

Sponplater med tre lag ble fremstilt. Fremstillingsbeting-elsene, vekt pr. volumenhet og nominell tykkelse var de samme som ifølge eksempel 5. De fremstilte platers egenskaper var følgende:

Bøyningsfasthet: 23 5 kp/cm<2>

Strekkfasthet: 7,0 kp/cm<2>

Tykkelsessvelling: 2 timer 2,0%

: 24 timer 11,9%

V 100 forsøk: 2,2 kp/cm^

Claims (1)

1. Klebemiddel til bruk ved fremstilling av kryssfinér, spon- og fiberplater og liknende produkter, inneholdende lignosulfonater og fenolformaldehydharpiks i et vektforhold på 90:10 - 20:80, beregnet av tørrvekt, karakterisert ved at minst 50 vektsprosent av lignosulfonatene har en molekylvekt på over 5.000.