NO156290B - Fremgangsmaate til fremstilling av harde og halvharde fiberplater. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte til fremstilling av harde og halvharde fiberplater ved impregnering av lignocellulose-fibermateriale med en urea/formaldehyd-harpiksbindemiddelblanding, tørking og pressing.

Den for tiden vanlige praksis går ut på at produsenten av denne type fiberplater anvender én bindemiddel-blanding som fås fra en urea/formaldehyd-harpiks som igjen er fremstilt fra et i handelen tilgjengelig urea/formaldehyd-prekondensat.

Urea/formaldehyd-prekondensater er i handelen tilgjengelige høye konsentrasjoner av formaldehyd-oppløsninger som er stabi-lisert med urea.

En harpiks fremstilles fra prekondensatet ved omsetting med urea (eller urea og melamin) og denne harpiks anvendes til fremstilling av en bindemiddel-blanding som fibrene av lignin/cellu-lose-materiale impregneres med (vanligvis anvendes bløte tre-sorter, f.eks. furu, eukalyptus, poppel etc, men andre tre-sorter og produkter såsom bagasse, strå etc. kan anvendes), og den impregnerte fiber overføres deretter til en presse, hvor fiberplatene fremstilles under anvendelse av varme (ved varme fluider som strømmer gjennom pressbordene eller ved elektriske systemer: elementer, høyfrekvens) og trykk. Ikke desto mindre er denne prosess beheftet med forskjellige ulemper.

For det første er der en høy grad av instabilitet, da harpiksen forblir stabil i en periode på mindre enn 48 timer.

For det andre blir ikke fibrene korrekt impregnert, da harpiksens instabilitet betyr at graden av polymerisasjon øker med tiden, noe som gjør det umulig å oppnå korrekte, stabile betingelser for fiberimpregnering. Denne ukorrekte impregnering er årsak til at der dannes flekker av bindemiddel-blanding på fiberplatens overflate, med den ulempe (foruten det uregelmessige utseende av platens overflate) at der oppstår problemer ved på-føring av finish såsom maling, lakk, plastbehandlet papir etc. pga. forskjellig absorpsjonsgrad i de områder som oppviser flekker av tørr harpiks i forhold til områder uten flekker.

For det tredje er der problemer med overføringen av de impregnerte fibre, da den ukorrekte fiberimpregnering og den høye klebrighet av den harpiks som anvendes, bevirker dannelse av klumper av sammenklistrede fibre (kuler av sammenklistret fiber), noe som fører til alvorlige problemer i systemene (luft eller mekaniske) til overføring av de impregnerte fibre til pressen.

Det er videre umulig å impregnere før fibrene har tørket, for da harpiksen er hurtigherdende kan bare tørre fibre impregneres (dvs. etter passasje gjennom tørkeapparatet) fordi passa-sjen av de impregnerte fibre gjennom et tørkeapparat bevirker pre-gelering før materialet når frem til pressen, hvilket gir en fiberplate med dårlige mekaniske egenskaper.

For å løse de ovenfor angitte problemer, skaffer oppfinnelsen en fremgangsmåte av den nevnte type som hovedsakelig erkarakterisert vedat der anvendes en bindemiddel-blanding fremstilt fra en klebefri urea/formaldehydharpiks som har et faststoffinnhold på 60-70%, fortrinnsvis- ca. 65%, og som ved en temperatur på 25°C og et faststoffinnhold på 65% har en viskositet på 150-300 mPa-s og et innhold av fritt formaldehyd på mindre enn 1%, fortrinnsvis 0,45-0,65%, 40-55 vektprosent vann regnet på harpiksen, 0,3-0,6% katalysator i form av aluminiumklorid eller -sulfat, og et retardasjonsmiddel omfattende en oppløs-ning av ammoniakk eller ammoniakk og urea, idet den resulterende bindemiddel-blanding har et harpiksfaststoff-innhold på 40-45% og en viskositet ved 25°C på mindre enn 15 mPa*s, at fibermaterialet males i et måleapparat ved et trykk som overstiger 300 kPa, at de våte fibre når de forlater måleapparatet impregneres under avlasting av trykket fra det høye trykk i måleapparatet til tilnærmet atmosfæretrykk, idet man xitnytter den ekspansjon av fibrene som da finner sted, og at de impregnerte fibre deretter tørres og presses.

I henhold til en ytterligere utførelsesform blir 1-15% av ureaet i harpiksen erstattet med melamin og/eller dicyandiamid.

Den fiberplate som fremstilles ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, skaffer betydelige forbedringer i forhold til de hittil kjente fiberplater, særlig sammenlignet med partikkel-plater.

De følgende fordeler skal fremheves:

Et homogent utseende av overflaten og innsiden av platen. Denne homogenitet tillater endog at platen formes.

Større bøyningsfasthet.

Større motstand mot fjerning av skruer fra platen.

Som tidligere angitt har harpiksen som anvendes til fremstilling av bindemiddel-blandingen, et faststoffinnhold på 60-70%, fortrinnsvis 65%, og ved 25°C og et faststoffinnhold på 65% har den en viskositet på 150-300 mPa-s.

I enkelte tilfeller kan det by på en økonomisk fordel å fremstille en lignende harpiks, men med et lavere faststoffinnhold (f.eks når harpiksen skal anvendes på et sted like i nærheten av der hvor den produseres, kan den ubetydelige økning i transportkostnadene som skyldes den høyere vekt av produktet kompenseres for ved reduksjonen av den energi som er nødvendig for å konsentrere harpiksen). En slik harpiks med et fast-stoff innhold på 60% har en viskositet ved 25°C på 80-140 mPa-s.

Til tross for disse lavere viskositetsverdier som skulle tyde på (for harpikser med lignende faststoffinnhold og formaldehyd- og ureainnhold) at de er harpikser med en lav polymeri-sasjonsgrad og høye nivåer av fritt formaldehyd, oppnås der, overraskende nok, fritt-formaldehyd-verdier på mindre enn 1%, nærmere bestemt 0,45-0,65% (bestemmelsen utført ved den tradi-sjonelle "kald-sulfitt"-metode).

Ved impregnering av fibrene oppfører bindemiddel-blandingen seg som om den ikke hadde noen klebrighet, slik at man unngår dannelsen av' klumper eller "kuler" av sammenklistrede fibre som er opphavet til betydelige problemer i overføringen (luft eller mekanisk) av de limte fibre, og man unngår like-ledes at fiberplaten oppviser uregelmessigheter med hensyn til utseende og/eller mekaniske egenskaper, hvilke uregelmessigheter er forårsaket av at noen av disse klumper eller "kuler" av sammenklistrede fibre når frem til pressen.

For impregnering av de våte fibre med harpiks kreves der doseringsorganer til regulering av mengden av fibre og harpiks. Det vektforhold som normalt anvendes er

vekt av tørr harpiks

> vekt av tørr fiber > °'<07>

Som angitt ovenfor impregneres fibrene mens de er våte.

1 et slikt tilfelle blir de våte, med bindemiddel-blanding impregnerte fibre tørket under anvendelse av varme, og dersom bindemiddel-blandingen i et slikt tilfelle ikke har de rette egenskaper, blir den ved passasje gjennom tørkeapparatet delvis eller fullstendig gelert, hvilket reduserer eller eliminerer dens bindestyrke når den geleres i den varme digelpresse for å danne platen. Dette problem løses ved fremstilling av en bindemiddel-blanding hvor der til harpiksen er blitt tilsatt en katalysator, vanligvis ammoniumklorid eller -sulfat, i en mengde på 0,3-0,6%, hvilket er større enn den mengde som anvendes for tørre fibre. Der tilsettes også ammoniakkopp-løsning (hvis den ammoniakk som anvendes, er den i handelen tilgjengelige vanlige 25 prosents oppløsning, er den tilsatte mengde 0,5-1,5%) eller ammoniakk og urea, som tjener som retarderingsmiddelr På samme måte er mengden av vann som tilsettes, større enn ved impregneringen av tørre fibre, idet der fås en blanding som har.et harpiksfaststoffinnhold på 40-45%.

Således er ikke blandingen som impregnerer fibrene, ut-satt for pregelering ved passasje gjennom tørkeapparatet, og den gelerer korrekt under varmpressings-operasjonen som fiberplaten dannes i.

Når denne bindemiddel-blanding er tilgjengelig, kan impregneringen utføres ved at man drar fordel av den ekspansjon som finner sted når fibrene forlater slipeapparatet, som generelt arbeider ved høyt trykk (over 300 kPa), og overføres til innløpet av tørkeapparatet som arbeider praktiskt talt ved atmosfæretrykk. Den tilmålte mengde harpiks kan tilsettes her uten at det er nødvendig, med noen omrøringsmekanisme.

Den impregnering som oppnås, er generelt av høy kvalitet. Dette kan observeres bl.a. ved at der på platens overflate ikke foreligger noen flekker som er dannet av dråper av dårlig opp-suget blanding i fibrene.

Eksempel 1

Fremstilling av bindemiddel- blanding

Bindemiddel-blandingen ble fremstilt med en urea/formaldehyd-harpiks som hadde et faststoffinnhold på 65%, en viskositet ved 25°C på 225 mPa-s og en fritt-formaldehyd-verdi på 0,50%, i et blandekar utstyrt med omrøringsorganer og på en slik måte og i slike forhold som angitt nedenfor.

100 vektdeler av den ovenfor angitte harpiks ble helt opp i fremstillingskaret. Deretter ble 40 vektdeler vann og 4

vektdeler av en katalysator tilsatt. Katalysatoren ble fremstilt som følger: Til 100 deler vann ble der tilsatt 27 deler 25 prosents ammoniakk som tjente som retarderingsmiddel og 13 deler ammoniumklorid. Den omrørte bindemiddel-blanding av harpiks og katalysator hadde en geleringstid ved 100°C på 3 min og meget god lagringsstabilitet. Viskositeten av den således fremstilte blanding var 15 mPa-s. Harpiksfaststoff-innholdet var 4 5%.

Eksempel 2

Impregnering av våte fibre med blandingen fremstilt ifølge eksempel 1

Den fiber som ble anvendt, var en blanding av furu- og poppelflis i mengder på henholdsvis 90 og 10%.

Fibrene ble forbehandlet med en parafinemulsjon. Mengden av parafin som ble tilført over de tørre fibre, var 1% parafin-faststoffer.

Mengden av bindemiddel■svarende til 11 320 g våte fibre med et fuktighetsinnhold på 50% var 1 107 g, hvilket gav 12.-427 g limte fibre.

Da de limte fibre var blitt tørket til det riktige fuktighetsnivå for fremstilling av fiberplate, hadde de en vekt av 7000 g. Det således oppnådde materiale inneholdt 5 660 g tørre fibre, 498 g harpiksfaststoffer og 840 g vann.

Eksempel 3

Fremstilling av fiberplate ved anvendelse av de impregnerte fibre ifølge eksempel 2

Fibre som var blitt impregnert i henhold til eksempel 2 (fibre tørket etter impregneringen), ble anvendt til fremstilling av fiberplate i henhold til den følgende prosess: De impregnerte fibre ble formet i en 500 x 500 mm labora-torieform. De ble for-presset kald i en 500 x 500 mm Siempelkamp laboratoriepresse i 60 s ved et trykk på 1,47 MPa. Kantene av blokken ble trimmet til 450 x 450 mm før varmpressing.

Mengden av impregnert fiber på 7000 g var tilstrekkelig til fremstilling av en ferdig 17 mm tykk plate på 450 x 450 mm med en densitet på 720 kg/m^.

Pressingen av de kalde for-pressede fiberblokker ble ut-ført i en Siempelkamp laboratoriepresse med begge pressbord elektrisk oppvarmet til en temperatur på 180°C under et trykk på 2,26 MPa og automatisk utluftningsanordning.

Pressetiden var 6 min.

Etter sliping av platene med sandpapir ble følgende

resultater oppnådd:

De ovenfor angitte forsøk ble utført med fiberplater som

var blitt fremstilt med densiteter justert på en spesiell verdi.

De kan også fremstilles med andre densiteter enn dem som er valgt, og der vil isåfall finne sted en variasjon hovedsakelig i verdien for strekkstyrke og i mindre grad bøyningsstyrke.

Disse verdier reduseres ved lavere densiteter og øker ved høyere

densiteter.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av harde og halvharde fiberplater ved impregnering av lignocellulose-fibermateriale med en urea/formaldehyd-harpiksbindemiddelblanding, tørking og pressing,karakterisert vedat der anvendes en bindemiddel-blanding fremstilt fra en klebefri urea/form-aldehydharpiks som har et faststoffinnhold på 60-70%, fortrinnsvis ca. 65%, og som ved en temperatur på 25°C og et fast-stof f innhold på 65% har en viskositet på 150-300 mPa-s og et innhold av fritt.formaldehyd på mindre enn 1%, fortrinnsvis 0,45-0,65%, 40-55 vektprosent vann regnet på harpiksen, 0,3-0,6% katalysator i form av aluminiumklorid eller -sulfat,

og et retardasjonsmiddel omfattende en oppløsning av ammoniakk eller ammoniakk og urea, idet den resulterende bindemiddel-blanding har et harpiksfaststoff-innhold på 40-45% og en vis kositet ved 25°C på mindre enn 15l:mPa-s , at f ibermaterialet males i et måleapparat ved et trykk som overstiger 300 kPa, at de våte fibre hår de forlater måleapparatet impregneres under avlasting av trykket fra det høye trykk i måleapparatet til tilnærmet atmosfæretrykk, idet man utnytter den ekspansjon av fibrene som da finner sted, og at de impregnerte fibre deretter tørres og presses.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat det impregnerte fibermateriale først for-presses i kald tilstand og deretter varm-presses.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2,karakterisert vedat materialet før impregnering behandles med en parafinemulsjon som skaffer parafin-faststoffer i en mengde på ca. 1 vektprosent regnet på de tørre fibre.

4. Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav,karakterisert vedat bindemiddelblandingen anvendes i en slik mengde, at vektforholdet mellom tørr harpiks og tørre fibre ligger mellom 0,07 og 0,11.

5. Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav,karakterisert vedat der anvendes en binde-middelblanding hvor 1-15% av ureaet i harpiksen er blitt erstattet med melamin og/eller dicyandiamid.