NO166273B - Fiberplate, samt bindemiddel til sammenbinding av trefibre - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fiberplate med høy styrke såvel som høy vann- og flammeresistens, og bestående av et ligninholdig fibermateriale, et bindemiddel og, eventuelt ytterligere tilsetninger, såsom fyllstoff og/eller hydrofobe midler. Oppfinnelsen vedrører også en ny type bindemiddel til sammen-binding av trefibre.

Ved tilvirking av fiberplater, f.eks. sponplater, er det mye som avhenger av bindemiddelet som benyttes. Bortsett fra at det må gi en plate med høy styrke og høy vannbestandighet, må det være billig og ikke giftig. Dersom bindemiddelet også medvirker til å gjøre platen mer flammemotstandsdyktig, er dette selvsagt en vesentlig fordel.

Som bindemiddel for fiberplater er det hittil fortrinnsvis blitt benyttet organisk harpiks, som er fordelaktig i mange henseender, f.eks. ved å ha høy reaksjonsevne, ved å være billig og gi plater med høy styrke og akseptabel vannresistens. Men de lider av en vesentlig ulempe at de, selv etter montering, avgir formaldehyd, som over lang tid blir sett på som en relativt giftig substans. Forskjellige metoder er blitt benyttet for å reduserejavgivelsen av formaldehyd, men problemene er ennå ikke blitt løst. Derfor blir det i økende grad stilt spørsmål ved nytten av formaldehyd-bundne sponplater f.eks. til innvendige vegger i hus.

Videre gir organiske bindemiddel plater med relativt dårlig flammemotstand. For fortrinnsvis å øke flammeresistensen, har forskjellige uorganiske bindemidler blitt prøvd ved tilvirking av fiberplater.

I de fleste tilfeller har de uorganiske bindemidler vært basert på vannglass, dvs. en oppløsning av alkalisilikat i vann. Vannglass har i seg selv et for høyt fuktighetsinnhold, og for lav reaksjonevne til å være hensiktsmessig i denne forbindelse. Ved å tilsette uorganisk fyllstoffer og tilsetningsmidler av forskjellig slag, er det mulig å løse problemene i en viss grad. Ved å benytte hensiktsmessige kombinasjoner av vannglasstilset-ningsmidler og fyllstoff, har det blitt fremskaffet plater med relativt gode mekaniske egenskaper (se f.eks. GB patentskrift nr. 557.371 og EP patentskrift 68.856).

Benyttelsen av vannglass-bindemiddel i fiberplater resul-terer generelt i en betydelig forbedring av flammeresistensen sammenlignet med konvensjonelle harpiks-bundne plater. Men hovedproblemet med vannglass-bundne plater er vannbestandigheten. Vannglasslim som er stivnet har svært dårlig vannbestandighet, og det trenges derfor vesentlige anstrengelser for å finne hydrofobe midler til systemet, og dette problemet er inntil nå ikke blitt løst. Derfor har ikke vannglassbundne plater til nå blitt benyttet i praksis.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en fiberplate som kombinerer høy styrke og akseptabel vannbestandighet med høy flammeresistens, og hvor problemene med avgivelse av formaldehyd og andre organiske størkningsprodukter er overvunnet. Det er også et formål medjbppf innelsen å frembringe en ny type bindemiddelblanding for binding av trefibre.

Fiberplaten ifølge foreliggende oppfinnelse er kjennetegnet ved at bindemidlet er avledet fra en bindemiddelblanding omfattende

a) en alkalisilikatløsning,

b) svovel og/eller en uorganisk svovelforbindelse, og

c) en kalsium og/eller magnesiumforbindelse.

Det trevirke-inneholdende fibermateriale kan bestå av trefibrer generelt, trebiter og såkalte wafers. Andre mindreverdige produkter, slik som risskall og strå kan også benyttes.

Bindemiddelblandingen ifølge oppfinnelsen for binding av trefibre omfatter således

a) en alkalisilikatløsning

b) svovel og/eller en uorganisk svovelforbindelse

c) en kalsium og/eller magnesiumforbindelse.

Fortrinnsvis er alkalisilikatløsningen, komponent a), en løsning av natriumsilikat (Na-vannglass) eller kalsiumsilikat (K-vannglass) i vann. Den foretrukne tørrstoffinnhold er i størrelsesorden 40 - 60%, og det foretrukne silikat er Na-vannglass hvor forholdet Si02 til Na20 er i størrelsesorden 3,5 - 1,4.

Svovelkomponentene, komponent b), utgjøres fortrinnsvis av elementært svovel, natriumsulfid eller natriumsulfitt. Det er også mulig å benytte andre uorganiske svovelforbindelser, slik som kalsiumsulfid, kalsiumsulfitt eller jernsulfid. I enkelte tilfeller kan blandinger av forskjellige svovelkomponenter bli foretrukket. Den spesielt foretrukne svovelkomponent er elementært svovel.

Kalsium og/eller magnesiumforbindelsen, dvs. komponenten c), er fortrinnsvis en kalsiumforbindelse, slik som kalsiumhydroksyd, kalsiumoksyd og/eller kalsiumklorid, og blant hvilken kalsiumhydroksyd er å foretrekke. Som nevnt ovenfor kan bruk av andre tilsetninger i fiberplatene, slik som fyllstoff og/eller hydrofobifrembringende midler være ønskelig i enkelte tilfeller. Fyllstoffene kan f.eks. være vanlige mineraler, slik som leire, kritt, talkum eller wollastonitt, som først og fremst tjener til å øke tørrstoffinnholdet av bindemiddelløsningen. Disse mineraler som normalt blir sett på som inerte (f.eks. i grunnvelling til papir) vil i en viss utstrekning ta del i størkningsprosessen ved å reagere med alkalisilikatkomponenten. Fyllstoffet kan også være et slitasjeresistent materiale, et såkalt slitasjemineral, f.eks. fin jernmalm (oppberedet malm), hvoretter fiberplater med høy slitasjeresistens oppnås.

Et stort antall forskjellige materialer kan benyttes som hydrofobifrembringende midler. Ved tilvirkning av plater kan det benyttes tradisjonelle hydrofobifrembringende midler, slik som olje, fettsyrer og syntetiske eller naturlige vokser.

Spesielle borforbindelser, slik som borsyre og boraks, er blitt funnet å utgjøre en betydelig hydrofobifrembringende effekt, antagelig som et resultat av en reaksjon med silikat-komponentene. Det samme gjelder spesielle aluminiumforbindelser, slik som alun. Videre er avlignifiseringsmidler kjent fra tilvirkning av papirmasse, slik som antrakinon og dihydroantrakinon, i spesielle tilfeller blitt funnet å påvirke gunstig platenes vannresistens•

Komponentenes andeler som benyttes i fiberplaten kan varieres innefor vide grenser. Men et hensiktsmessig vektforhold er 30 - 70 vektdeler med ligninholdig materiale, 20 - 60 vektdeler av bindemiddelblanding, og en sum av 0 — 50 deler av ytterligere tilsetninger, såsom fyllstoff og hydrofobifrembringende midler.

Ifølge en særlig foretrukket utførelse av fiberplaten ifølge oppfinnelsen omfatter bindemiddelblandingen 50 - 90 vektdeler med alkalisilikatløsning, 0,5 - 10 vektdeler av svovel og/eller uorganisk svovelforbindelse, og 10 - 40 vektdeler med kalsium og/eller magnesiumforbindelse. Dersom det velges slik, kan vann i avhengighet av tørrstoffinnholdet i vannglassen, bli tilsatt bindemiddelblandingen. I så fall må mengden av vann bli beregnet på basis av tørrstoffinnholdet av silikatløsningen, dvs. desto høyere tørrstoffinnholdet er, desto større mengde med vann må tilsettes for å oppnå det samme tørrstoffinnholdet i blandingen.

Siden alkaliniteten til silikatløsningen kan varieres, som nevnt ovenfor ved å variere forholdet av Si02 til Na20, er det innlysende at alkali i form av natrium eller kaliumhydroksyd kan tilsettes blandingen hvis en mindre alkalisk vannglass blir benyttet. Men dette må ikke sees på som en ytterligere tilset-ning, men mer som en annen måte å tilføre alkaliioner og hydrok-sydioner på.

Fiberplater bundet med den nye uorganiske bindemiddelblanding ifølge den foreliggende oppfinnelse kan fremstilles ved at et trevirkeinneholdende fibermateriale blandes med en alkali-sililatløsning, svovel og/eller en uorganiske svovelforbindelser, en kalsium og/eller magnesiumforbindelser og ytterligere valgfrie tilsetninger, slik som fyllstoff og/eller hydrofobifrembringende midler, og blir komprimert under trykk ved 130 - 230°C.

Platens forskjellige komponenter kan blandes på hvilken som helst hensiktsmessig måte. En foretrukket fremgangsmåte omfatter trinnene: a) trevirkeinneholdende fibre og, eventuelt, fyllstoff blandes med svovelkomponenten og i det minste en del av kalsium

og/eller magnesiumforbindelsen,

b) alkalisilikatløsningen og eventuelt gjenværende kalsium og/eller magnesiumforbindelse tilsettes hvoretter blandingen blir

fullstendig blandet, og til slutt

c) blir blandingen komprimert under trykk ved en temperatur på 130 - 230°C.

Noen ytterligere valgfrie komponenter, slik som hydrofobe midler, kan tilsettes enten i trinn a) eller b), men kan også tilføres den ferdige plate i et etterfølgende behandlingstrinn.

Mange forskjellige fiberplatetyper kan tilvirkes med bindemiddelblandingen ifølge foreliggende oppfinnelse.

Sammenliknet med alminnelig kjente fiberplater, er fiberplaten ifølge foreliggende oppfinnelse overlegen, først og fremst ved å ha en svært høy flammeresistens og ved ikke å avgi formaldehyd eller noen andre organiske størkningsprodukter. Oppfinnel-sens fiberplater er således vel tilpasset for bruk som bygnings-materiale. Et eksempel på slike bygningsmaterialer er flerlags-sponplater.

Størkningsprosessens reaksjonstrinn ved tilvirkning av fiberplaten skjer sannsynligvis ved at polymere silikationer fungerer som hovedbindemiddel ved å binde fibrene, først og fremst ved fysiske krefter, for å lenke fibrene sammen. Samtidig vil kalsium og/eller magnesiumionene reagere med silikationene og danne et produkt som er relativt ublandbart med vann. Samtidig frigjøres antagelig den sterke alkalisilikatløsningen fra fibrene og en spesiell del av ligninet bidrar antagelig deretter til bindeeffekten. Tilstedeværelsen av svovelkomponenter medfører en økt avlignifiseringsgrad.

Alle tre bindemiddelskomponentene, dvs. alkalisilikat-løsningen, svovel og/eller en uorganisk svovelforbindelse såvel som en kalsium og/eller magnesiumforbindelse, er nødvendig for oppfinnelsen.

Som det vil fremgå av eksempel 1 under blir det oppnådd betydelig dårligere karakteristikker for fiberplaten hvis en av komponentene, uansett hvilken, utelates.

Et bindemiddelsystem blandet på de ovennevnte tre komponenter er ikke tidligere kjent benyttet for tilvirkning av plater av trevirkeinneholdende fibermateriale. Men komponentene er kjent hver for seg og er blitt utprøvd, f.eks. ved tilvirkning av sponplater (se f.eks. US-patentskrift nr. 2.552.597). Videre har kombinasjonen av vannglass og omformet trevirke tidligere vært utprøvd (se DE 3.241.495).

Den særdeles positive effekten som fremkommer når trekompo-nentsbindemiddelet blir blandet og kombinert med et trevirkeinneholdende fibermateriale er således fullstendig uventet.

Eksempel 1

Sponplater med et areal på 277 x 162 mm og en tykkelse på 11,7 - 12,0 mm ble tilvirket med forskjellige bindemiddelbland-inger, både ifølge oppfinnelsen (test 1 - 4 og 8), og med utelat-else av en av komponentene i blandingen ifølge oppfinnelsen (testene 5 - 7) .

Platene ble tilvirket på følgende måte. Komponentene ble tilsatt ved først å blande to tredjedeler av kalsiumhydroksydet og hele svovelkomponenten i vann, og deretter tilsette bitene, hvoretter blandingen ble rystet. Na-vannglass og det gjenværende kalsiumhydroksyd ble deretter tilsatt, og den kraftige rystingen fortsatte i omlag tre minutter. Massen ble deretter spredd utover en plate og komprimert ved 155°C i 4 minutt, med et fullt trykk (35 kg/m3) i to minutt og ved et minskende trykk i to minutt. De ferdige sponplater hadde en tetthet på omlag 880 kg/m3.

Tabellen nedenunder viser resultatet av testene, og hvor oppsvulmingen etter to timer i vann ved 20°C og Z-styrken viser eksempler på to viktige produktegenskaper.

Eksempel 2

Sponplater tilvirket ifølge test 1 i eksempel 1 ble utprøvd med hensyn på flammeresistens. Utprøvingsmetoden som ble benyttet var SIS 024823 som vedrører bestemmelse av overflatelagets tendens til å antenne og avgi røyk. Resultatene fremgår av den vedføyde graf (fig. 1). Som det fremgår, er platen under den øvre grensekurve 1, som er oppsiktsvekkende for en sponplate. Videre var avgivelsen av røyk under forsøket mindre enn 2 skala-enheter, hvilket er en svært lav verdi.

Claims (8)

1. Fiberplate med høy styrke såvel som høy vann- og flammeresistens, og bestående av et ligninholdig fibermateriale, et bindemiddel og, eventuelt ytterligere tilsetninger, såsom fyllstoff og/eller hydrofobe midler, karakterisert ved at bindemidlet er avledet fra en bindemiddelblanding omfattende a) en alkalisilikatløsning, b) svovel og/eller en uorganisk svovelforbindelse, og c) en kalsium og/eller magnesiumforbindelse.

2. Fiberplate i samsvar med krav 1, karakterisert ved at bindemiddelblandingen omfatter a) 50-90 vektdeler av alkalisilikatløsningen, b) 0,5-10 vektdeler av svovel og/eller den uorganiske svovelforbindelse, og c) 10-40 vektdeler av kalsium og/eller magnesiumforbindeIse.

3. Fiberplate i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at den består av 30-70 vektdeler ligninholdig fibermateriale, 20-60 vektdeler bindemiddelblanding, og 0-50 vektdeler av ytterligere tilsetninger.

4. Fiberplate i samsvar med et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at komponent a) i bindemiddelblandingen er en 40-60 vektprosentig løsning av natriumsilikat eller kaliumsilikat i vann.

5. Fiberplate i samsvar med et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at komponent a) er et natriumsilikat med et forhold av Si02 til Na2° fra 3'5 t^ 1 1'4«

6. Fiberplate i samsvar med et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at komponent b) består av svovel, natriumsulfid, natriumsulfitt, kalsiumsulfid, kalsiumsulfitt eller jernsulfid.

7. Fiberplate i samsvar med et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at komponent c) består av kalsiumhydroksyd, kalsiumoksyd og/eller kalsiumklorid.

8. Bindemiddelblanding for benyttelse til binding av tréfibre, karakterisert ved at den omfatter: a) en alkalisilikatløsning, b) svovel og/eller en uorganisk svovelforbindelse, og c) en kalsium og/eller magnesiumforbindelse.