NO174353B - Cellulosefiberaggregat og fremgangsmaate ved fremstilling derav - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse gjelder et cellulosefiberaggregat, spesielt et aggregat av lett tre, og en fremgangsmåte for fremstilling derav.

Uttrykkene "lett tre" og "tungt tre" slik de anvendes i foreliggende beskrivelse, refererer til tre som er av respek-tive relativt lav og relativ høy densitet. Uttrykkene er ikke nødvendigvis synonyme med uttrykkene "mykt tre" og "hardt tre", idet de sistnevnte forståes av fagmannen å referere til tre fra henholdsvis nåletrær og løvtrær.

Faste treprodukter fremstilles tradisjonelt ved oppdeling, for eksempel ved saging, av seksjoner av trær som er oppdelt til ønsket lengde for å gi forskjellige kvadratiske eller rektangulære seksjoner. Sluttproduktets fysiske og mekaniske egenskaper er således direkte sammenlignbare med egenskapene til startmaterialet. De økonomiske og tekniske begrensninger ved den forannevnte kutteoperasjonen er slik at seksjoner av tre med en minimumsdiameter av størrelsesorden 2 0 cm kreves. Treprodukter bestående av tungt tre av relativt høy densitet, for eksempel teak og mahogni, gjør seg dessuten på grunn av sine overlegne fysiske og mekaniske egenskaper fortjent til de høyeste kommersielle verdier og er meget etterspurt. Slike trær vokser imidlertid meget langsomt og krever mange år for å nå de ønskede dimensjonene. Mange trearter som gir lett tre av relativt lav densitet, har i motsetning til disse relativt dårlige mekaniske egenskaper, samtidig som de generelt har en raskere vekthastighet enn de forannevnte trærne, og har bare et begrenset antall slutt-anvendelser og har bare en lav kommersiell verdi.

Anvendelsene av lett tre, spesielt utendørs anvendelse, er spesielt alvorlig begrenset på grunn av deres tendens til å absorbere fuktighet og derved svelle/krympe og tape mekanisk styrke. Dette er et problem som ikke er forbundet med mange tunge trær, som er brukt for bygningsfasader, havemøbler og andre utendørs produkter. Det er rik tilførsel av raskt voksende, lett tre som, dersom det kunne gjøres mindre fuktig-hetsfølsomt ville være et attraktivt, kommersielt alternativ til tungt tre.

Holdbarheten for cellulosematerialer som for eksempel lett tre, er relatert til materialets evne til å absorbere fuktighet. Over fuktighetsnivåer av størrelsesorden 20 til 25 vekt% er materialet utsatt for angrep av for eksempel sopp, insekter og frost, som alvorlig reduserer materialets bruks-tid. Det er kjent å behandle lett tre ved impregnering med passende kjemiske midler, eller ved påføring av et vann-resistent belegg. Slike behandlinger er imidlertid funnet å gi bare en foreløbig eller utilstrekkelig beskyttelse mot absorpsjon av fuktighet. Gjentatt behandling er ofte nød-vendig for å sikre en fortsatt resistens.

Seksjoner av trær med en diameter på mindre enn ca. 20 cm har i tillegg bare en begrenset anvendelse i de forannevnte kutteprosesser, mens seksjoner med diameter mindre enn ca.

15 cm ikke kan anvendes ved slike prosesser.

Det ville derfor foreligge betydelige fordeler når det gjelder både pris og tid dersom det kunne finnes en fremgangsmåte for å omdanne seksjoner av tre med relativt lav diameter til seksjoner av større størrelse. En slik fremgangsmåte ville være mest fordelaktig dersom produktet fikk forbedrede fysiske og mekaniske egenskaper sammenlignet med startmaterialets, spesielt dersom startmaterialet kunne gjøres mer resistent mot fuktighet.

Tidligere forsøk på å løse dette problemet er i hovedsak basert på samling av meget små trestykker, for eksempel fliser, fibre, partikler og skiver, bundet sammen med for eksempel syntetiske klebemidler. Produkter fra disse fremgangsmåtene, for eksempel kartong og fiberplater, er kommersielt tilgjengelige. Slike produkters styrke er imidlertid i stor grad avhengig av styrken av det spesielle bindemidlet som anvendes. Fuktighetsresistens tilveiebringes i slike produkter ved bruk av et vann-resistent bindemiddel. Slike fremgangsmåter har imidlertid en tendens til å være kostbare eller ikke tilstrekkelig effektive og gir liten egenstyrke.

Det er foreslått en rekke fremgangsmåter som er basert på samling av meget små trestykker, men uten tilsetning av et bindemiddel. For eksempel beskriver G.B. 959 375 en fremgangsmåte for fremstilling av fiberplater eller lignende omfattende å rive opp gummitre, behandling av det revne tre med kokende vann eller damp for å gi en fibermasse og pressing av massen til de ønskede plater. G.B. 997 798 beskriver en våtprosess for fremstilling av støpte artikler fra cellulose-holdig fibermateriale i hvilken hele fibermaterialet, som har fibre opp til 40 mm lengde og opptil 3 mm diameter, åpnes, vannet fjernes under trykk i former og den resulterende blandingen får tørke under trykk for å gi det ønskede produkt. G.B. 1,126 -193 beskriver en fremgangsmåte for fremstilling av plateprodukter fra sukkerrør omfattende å åpne sukkerrør-stilken på langs uten å ødelegge barken, fjerne margen fra barken og utsette barken for varme og trykk.

I tillegg er det foreslått en rekke fremgangsmåter for behandling av tremasse, pulverisert trebark, trefliser og/eller trespon ved innvirkning av vann, varme og trykk for å gi arkmateriale og/eller støpte produkter. Slike forslag er beskrevet i G.B. patenter 27 048 (1913), 659 559, 811 533,

663 034 og 644 503. Ingen av de forannevnte forslagene er imidlertid rettet mot en fremgangsmåte som kan anvendes for samling av treseksjoner med en relativt lav diameter eller for seksjoner av lett tre.

Cellulosematerialets egenstyrke kommer av nærværet av lange cellulosefibre i materialet som danner et fibernettverk hvilket er kontinuerlig i hele materialet. I alle tidligere forslag på fagområdet er imidlertid fiberstartmaterialet oppdelt eller malt for derved signifikant å redusere egenstyrken i startmaterialet som oppstår ved nærværet av nettverket av lange cellulosefibre. I tillegg er produktene i de forannevnte fremgangsmåtene ikke fuktighetsresistente, og ytterligere behandling, som for eksempel innblanding av et hydrofobt middel i produktet, slik det foreslåes i G.B.

959 375, er nødvendig for å gi fuktighetsresistens.

Det er videre foreslått en rekke fremgangsmåter for å gjøre tre hardt og/eller vanntett. G.B. patent 217 095 beskriver en fremgangsmåte for oppnåelse av et hardgjort, samlet tre som ikke sveller under innvirkning av vann, hvor den cellulose som foreligger i treet er omdannet til hydra-tiserte cellulosederivater, som virker som klebemidler, idet treet neddykkes i en svak, vandig løsning av en mineralsyre, hvoretter det utsettes for trykk og varme. G.B patent 168 064 beskriver en fremgangsmåte for samling av tre og hindre det fra å svelle under innvirkning av vann, hvor treet i fuktig tilstand omdannes til et horn-lignende materiale ved anvendelse av varme mellom 75 og 180°C og et trykk på minst 2 00 atmosfærer med utelukkelse av luft i en periode på flere timer. DE 314812 0 beskriver en fremgangsmåte for å hardgjøre og stabilisere tre, fortrinnsvis finér, i hvilken treet, som har et fuktighetsinnhold under fibermetningspunktet, oppvarmes til mellom 75 og 150°C for å mykne dets ligninbestanddeler og så samle det ved pressing ved et trykk på mellom 5 og 100 MPa.

Endelig beskriver EP-A-161766 en fremgangsmåte for å

omdanne lignocellulosematerialer til rekonstituerte produkter. Fremgangsmåten omfatter behandling av lignocellulosematerialet i oppdelt form ved damp for å varme materialet til en temperatur som er høy nok til å frigjøre hemicellulose, men ikke til

å overstige karboniseringstemperaturen, i en tid som er tilstrekkelig til å spalte hemicellulose til frie sukkertyper, sukkerpolymerer, dehydratiserte karbohydrater, furfuralprodukt og andre spaltningsprodukter, forme det behandlede ligno-cellulose-materiale til en matte og presse matten ved en temperatur som ikke overstiger forkullingstemperaturen for matten, ved et trykk og en tid som er tilstrekkelig til å omdanne og varmeherde de frie sukkertyper, sukkerpolymerene, de dehydratiserte karbohydratene, furfuralproduktene og andre spaltningsprodukter i lignocellulosematerialet til en polymer substans som binder lignocellulosematerialet sammen ved klebing for å gi det rekonstituerte komposittproduktet. Be-skrivelsen, spesielt de spesielle eksemplene, er imidlertid begrenset til behandling av et oppdelt startmateriale, som for eksempel risskall, hvetestrå, aspefliser, jordnøttskall, ris-strå og plane grantrespon, det vil si materiale i hvilket det ikke foreligger lange cellulosefibre.

Det er derfor klart at det foreligger et behov for en fremgangsmåte som tilveiebringer dannelse at et fuktighets-resistent celluloseaggregat fra et.startmateriale omfattende et kontinuerlig nettverk av lange cellulosefibre og i hvilket de styrkegivende egenskaper som er innebygger i cellulosefibrene beholdes.

Det er nå overraskende funnet et cellulosefiberaggregat, fremstilt fra én seksjon eller flere seksjoner av et cellulosefibermateriale ved hjelp av en fremgangsmåte som omfatter: i) et mykningstrinn som omfatter å utsette cellulosefibermaterialet for innvirkning av et vandig mykningsmiddel ved forhøyet temperatur, for derved minst delvis å disproporsjonere og hydrolysere den hemicellulose og det lignin som forekommer i cellulosefibermaterialet, og

ii) et herdetrinn som omfatter å tørke produktet fra mykningstrinnet for å gi en tverrbundet cellulosematriks, og iii) eventuelt tilsetning av én eller flere syntetiske polymerer eller harpikser, og

at cellulosefiberaggregatet eventuelt kan være et laminert aggregat som omfatter en rekke sj ikt av den tverrbundne matriksen som ved pressing er bundet sammen ved hjelp av en klebeforbindelse.

Aggregatet er kjennetegnet ved at seksjonene av cellulosefibermaterialet har en lengde på minst 20 cm og et tverrsnitt på minst 5 nn, at temperaturen i mykningstrinnet er i området på fra 150 til 220°C ved et trykk på minst likevekts -damptrykket for mykningsmidlet ved driftstemperaturen, og at temperaturen i herdetrinnet er i området fra 100 til 220°C.

Uttrykket "seksjon" er når det anvendes i relasjon til startmaterialet for den fremgangsmåte som anvendes for å danne aggregatet i dette aspektet av foreliggende oppfinnelse, en referanse til en del av cellulosefibermaterialet, for eksempel minst 20 cm langt og med et tverrsnitt med en dimensjon på for eksempel minst 5 mm. Slike biter skal fylles fra masse, pulver, spon eller fliser fra de tidligere kjente forslagene som er diskutert ovenfor.

Aggregatet kan dannes fra en enkelt seksjon av cellulosematerialet, men er fortrinnsvis dannet av en rekke seksjoner.

Aggregatet ifølge foreliggende oppfinnelse har den mest signifikante fordelen at det kan dannes fra en rekke seksjoner av cellulosefibermaterialet ved mindre størrelse. Således er aggregatet spesielt fordelaktig da det kan dannes av seksjoner av trær, som for eksempel tynne grener og/eller det materiale som blir igjen fra store seksjoner av trær etter oppdeling for å danne planker og bjelker, som ikke er tilstrekkelig store til å kunne brukes ved fremstilling av faste treprodukter. Et slikt materiale ansees generelt som et avfallsmateriale. I tillegg har aggregatet ifølge foreliggende oppfinnelse den overraskende fordel at det kan fremstilles fra seksjoner av materiale med relativt lav densitet, for eksempel lett tre med relativt dårlige mekaniske egenskaper, for eksempel stivhet, mens aggregatet selv har meget forbedrede mekaniske egenskaper i forhold til egenskapene til slikt lett tre. Mest overraskende gjør den fremgangsmåte ved hjelp av hvilken aggregatet fremstilles, dette meget bedre i stand til å motstå fuktighet, mens de cellulosefibermaterialene, for eksempel lett tre, fra hvilke aggregatet fremstilles er hygroskopiske. Det er således klart at mulighetene for anvendelse av aggregatet ifølge foreliggende oppfinnelse er meget større enn for det materiale fra hvilket det er fremstilt.

Aggregatet ifølge foreliggende oppfinnelse har i tillegg, på grunn av trykket av lange cellulosefibre, utseendet til ubehandlet cellulosemateriale, som for eksempel tre, det vil si at aggregatet har en "struktur". Nærværet av de lange cellulosefibrene gjør at aggregatet kan bearbeides ved hjelp av slike teknikker som høvling, som for å oppnå maksimal ytelse, krever nærvær av lange cellulosefibre eller struktur i materialet. Slike egenskaper har ikke komposittproduktene fra de tidligere kjente fremgangsmåtene.

Aggregatet ifølge foreliggende oppfinnelse kan fremstilles fra et hvilket som helst materiale som omfatter hemicellulose og lange cellulosefibre. Aggregatet kan således fremstilles fra seksjoner av både lett og tungt tre, årlige fiberavlinger, som for eksempel lin, jute, bastardjute, strå og hamp, det fiberavfall som oppstår ved behandling av avlinger som for eksempel sukkerrør (bagasse), siv og gress, for eksempel elefantgress. Aggregatet er spesielt fordelaktig når det fremstilles fra tre. Trekildene kan for eksempel være tynninger fra beplantninger, tregrener og trestammer, spesielt de med tilstrekkelig liten diameter til bare å ha begrenset eller ingen sluttanvendelse, det sylindriske kjernematerialet som blir igjen ved fremstilling av finér ved barking, seksjoner av skurtre og restmaterialet fra kutting av bjelker og planker fra store seksjoner av tre, spesielt det splinttre som oppnåes fra treets siste vekst og som ofte kastes som avfall. Aggregatet kan fremstilles fra seksjoner av tungt tre, i hvilket tilfelle det oppnåes en signifikant forbedring av treets vannresistens-egenskaper. Som nevnt ovenfor gir imidlertid aggregatet signifikante fordeler når det fremstilles fra seksjoner av lett tre, ofte oppnådd fra trær med høy veksthastighet, i hvilket tilfelle det oppnåes en signifikant forbedring av treets mekaniske egenskaper og vannresistens. Eksempler på trearter som gir slikt tre omfatter gran, poppel, pil, bøk, furu og eukalyptus.

En spesielt foretrukken form av aggregatet ifølge oppfinnelsen er et laminert aggregat omfattende en rekke sjikt av den tverrbundne cellulosematriksen bundet sammen ved hjelp av en 'klebeforbindelse.

Selv om retningen av fibrene i et sjikt av det laminerte aggregatet kan være i en hvilken som helst vinkel i forhold til retningen av fibrene i det nærliggende sjiktet (sjiktene), foretrekkes det at den gjennomsnittlige fiberretningen i et sjikt enten i det vesentlige er i rett vinkel til fiberretningen i det tilgrensende sjiktet (sjiktene) eller den gjennomsnittlige fiberretningen i hvert av sjiktene er i det vesentlige den samme, det vil si parallell med hverandre.

Det laminerte aggregatets densitet vil være mer eller mindre proporsjonal med densiteten i de enkelte sjiktene av den matriks på hvilken de er basert, hvilken densitet i sin tur kan variere fra densiteten i det opprinnelige start-irtaterialet ifølge fremgangsmåten til en densitet på mer enn 2,5 ganger densiteten for nevnte startmateriale. De mekaniske ytelsesegenskapene for det laminerte aggregatet vil ikke bare være relatert til egenskapene i de enkelte sjiktene, men dessuten også av antallet sjikt og av fiberretningen i et sjikt i forhold til fiberretningen i det nærliggende sjiktet (de nærliggende sjiktene).

Det klebemiddel hvis nærvær forbinder de enkelte sjiktene for å gi det laminerte aggregatet, kan omfatte en hvilken som helst klebeforbindelse som har tilstrekkelig affinitet for karbohydratstrukturene i matriksen, for derved å tilveiebringe en tilstrekkelig sterk binding mellom de enkelte sjiktene. Slike klebeforbindelser kan omfatte forbindelser som reagerer fysisk og kjemisk. Eksempler på klebeforbindelser som reagerer fysisk omfatter i tillegg til de av animalsk, vegetabilsk eller mineralsk opprinnelse, syntetiske, polymere klebeforbindelser. Foretrukne polymere forbindelser for bruk som klebemiddel i foreliggende laminerte aggregat er lineært alternerende kopolymerer av minst en olefinisk umettet forbindelse og karbonmonoksyd, som for eksempel etylen-karbonmon-oksydkopolymerer og etylen-propylenkarbonmonoksydterpolymerer. Slike polymerer er i og for seg kjent, se for eksempel EP-A 121965, EP-A 213671, EP-A 229408 og U.S. patent 3 913 391. Fremgangsmåten for fremstilling av disse ved hjelp av kata-lytisk kopolymerisasjon er kjent fra disse patentskriftene. Eksempler på egnede klebemidler som reagerer kjemisk, omfatter fenol-formaldehyd-, urea-formaldehyd-, polyuretan- og epoksy-harpiks-baserte systemer. Den type klebemiddel eller klebe-middelsystem som vil være til stede i det laminerte aggregatet vil blant annet bestemmes av de spesifikke kravene til et slikt aggregat. Dersom aggregatet for eksempel skal anvendes i et fuktig miljø eller i kontakt med vann, foretrekkes det å anvende et vann-resistent klebemiddel, men når aggregatene utsettes for relativt høye temperaturer, skal klebemidlet være tilstrekkelig stabilt under disse betingelsene og skal for eksempel ikke spaltes og/eller smelte.

Selv om de laminerte aggregatene generelt vil være basert på sjikt av en tverrbundet cellulosematriks av mer eller mindre samme tykkelse, kan det tilveiebringes laminerte aggregater hvor tykkelsen av et eller flere av sjiktene kan variere sammenlignet med tykkelsen for de andre sjiktene. Densiteten i de forskjellige sjiktene, hvilke sjikt sammen omfatter aggregatet, vil generelt være den samme. For visse anvendelser kan det imidlertid være fordelaktig at laminerte aggregater ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter ett eller flere sj ikt som varierer i densitet i forhold til de andre sjiktene, for eksempel laminerte aggregater hvor to yttersjikt har en høyere densitet enn sjiktene mellom yttersjiktene.

Selv om de laminerte aggregatene generelt vil være basert på flate sjikt, kan noen anvendelser kreve aggregater hvor sjiktene viser en avvikelse fra det hovedsakelig plane, her-etter referert til som ikke-flate aggregater. Ved slike ikke-flate aggregater vil gjennomsnittsretningen for fibrene i de forskjellige sjiktene fortrinnsvis være i det vesentlige den samme. En videre modifikasjon av det laminerte grunnaggregat-konseptet slik det er beskrevet foran, er aggregater hvor en av eller begge overflatene er utstyrt med en profil, hvilken profil kan være begrenset til yttersjiktet eller kan strekke seg til ett eller flere av de nærliggende sjiktene av aggregatet.

De laminerte aggregatene ifølge foreliggende oppfinnelse kan om ønsket for eksempel pusses og/eller utstyres med et beskyttende eller dekorerende belegg, meget lik behandlingen av konvensjonell kryssfinér.

Ifølge et ytterligere aspekt ved foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en fremgangsmåte for fremstilling av et cellulose-fiberaggregat fra et cellulosefibermateriale, hvilken fremgangsmåte omfatter: i) et mykningstrinn som omfatter å utsette seksjoner av cellulosefibermateriale for virkningen av et vandig mykningsmiddel ved forhøyet temperatur, for derved minst delvis å disproporsjonere og hydrolysere den hemicellulose og det lignin som forekommer i cellulosefibermaterialet, og ii) et herdetrinn som omfatter å tørke produktet fra mykningstrinnet for å gi en tverrbundet cellulosematriks, og iii) eventuelt tilsetning av én eller flere syntetiske polymerer eller harpikser,

idet det eventuelt kan anvendes tilleggstrinn som går ut på å stable det ønskede antall sjikt av tverrbundet matriks med ønskede dimensjoner og form og utstyrt med en tilstrekkelig mengde klebemiddel, og plassere de stablede arkene i en passende presse for å tilveiebringe binding, for derved å gi et laminert aggregat.

Fremgangsmåten er kjennetegnet ved at det anvendes seksjoner av cellulosefibermateriale som har en lengde på minst 2 0 cm og et tverrsnitt på minst 5 mm, at det i mykningstrinnet anvendes en temperatur som er i området fra 150 til 220 °C og et trykk på minst likevekts-damptrykket for mykningsmidlet ved driftstemperaturen, og at det i herdetrinnet anvendes en temperatur i området fra 100 til 220°C.

Hensikten med mykningstrinnet er i det minste delvis å nedbryte hemicellulose og lignin i startmaterialet ved hjelp av disproporsjonerings- og hydrolysereaksjoner. Produktene fra disse reaksjonene omfatter for eksempel slike forbindelser som aldehyder og fenoler. Uten å ønske å være bundet til noen teori synes det å fremgå at produktene fra disse disproporsjonerings- og hydrolysereaksjonene utsettes for polymerisasjon i herdetrinnet i prosessen for å gi produkter som tjener til å

tverrbinde de foreliggende cellulosefibrene for å danne den tverrbundne cellulosematriksen. Det synes således som om

aggregatets vannresistens tilveiebringes ved den irreversible, kjemiske omdannelsen av hygroskopiske karbohydrater og lignin i startmaterialet til vannresistente harpikser. Det antas at tverrbindingen av cellulosefibrene gir mekanisk styrke i

radial retning inne i aggregatet, hvilken, når den kombineres med egenstyrken i det langsgående nettverket av cellulosefibre i startmaterialet som bibeholdes i aggregatet, gir et produkt med markert forbedrede, totale mekaniske egenskaper.

Det startmateriale som skal underkastes fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er fortrinnsvis nyhøstet materiale, fra hvilket fuktighetstapet er hindret. Dersom det valgte startmaterialet er tørket, økes fortrinnsvis materialets fuktighetsinnhold ved eksponering for vann eller damp. Et startmateriale med et fuktighetsinnhold på ca. 50-60 vekt%

(50 til 40 vekt% tørt materiale) foretrekkes spesielt.

Seksjonene av cellulosefibermaterialet myknes ved innvirkning av et vandig mykningsmiddel ved en forhøyet temperatur. Mykningsmidlet kan være til stede enten som vann eller damp. Mykningen kan imidlertid lettes ved innblanding av visse kjemiske additiver i det vandige mykningsmidlet, for eksempel en organisk eller uorganisk syre, som for eksempel eddik-, salpeter- eller svovelsyre, alkalimetall- eller jordalkalimetall-hydroksyder eller -karbonater som for eksempel natriumhydroksyd, kalsiumhydroksyd, natriumkarbonat, kaliumkarbonat og vann-blandbare lignin-løsningsmidler, som for eksempel lavere alkoholer, for eksempel etanol, eller dioksan. Ammoniakk, enten i gassform eller i vandig løsning, er et kjent mykningsmiddel og kan utgjøre en del av det vandige mykningsmidlet i foreliggende fremgangsmåte.

Damp er det mest foretrukne mykningsmidlet, idet en foretrukken fremgangsmåte for eksponering av startmaterialet for mykningsmidlet er å la damp kondensere på startmaterialets overflate.

Mykningen av cellulosefibermaterialet gjennomføres ved forhøyet temperatur. Den øvre grense for temperaturen er den temperatur ved hvilken cellulosematerialet nedbrytes av varmen. Generelt kan temperaturer i området på fra ca. 150 til 220°C anvendes, fortrinnsvis fra ca. 150 til 200°C, mer foretrukket fra ca. 180 til 200°C.

Mykningen av startmaterialet gjennomføres ved et trykk på minst likevektsdamptrykket for mykningsmidlet ved den spesielt valgte arbeidstemperaturen. Fortrinnsvis anvendes et trykk over likevektsdamptrykket for mykningsmidlet.

Varigheten for mykningstrinnet vil variere avhengig av de nøyaktige betingelsene ved hvilken mykningen gjennomføres. Generelt vil oppholdstiden for materialet i mykningstrinnet være fra ca. 1 minutt til ca. 1 time, fortrinnsvis fra ca. 5 minutter til 30 minutter. Oppholdstider over disse verdiene kan imidlertid være nødvendig i visse tilfeller. I denne henseende er det funnet at ved temperaturer over ca. 120°C, spesielt i området på fra ca. 120 til ca. 140°C, fører den forlengende eksponeringen av det materiale som behandles for den fuktighet som er nødvendig i mykningstrinnet til skadelige bireaksjoner i materialet, noe som kan føre til en reduksjon av sluttproduktets kvalitet. Startmaterialet bør oppvarmes raskt til arbeidstemperaturen i mykningstrinnet slik at temperaturen i materialet holdes i området på fra 120 til 140°C i så kort tid som mulig. Det foretrekkes at varigheten av mykningstrinnet er så kort som mulig.

Det andre trinnet i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatter tørking og herding av produktet fra det første eller mykningstrinnet. Herding gjennomføres ved temperaturer i området på fra ca. 100 til 220°C, typisk fra 100 til 170°C, men fortrinnsvis over ca. 140°C.

Varigheten av herdetrinnet vil variere avhengig av det materiale som herdes og den rådende temperaturen. Typisk vil fullstendig herding kreve en oppholdstid på fra ca. 10 minutter til i noen tilfeller opp til 10 timer.

Som nevnt ovenfor med hensyn til mykningstrinnet, foretrekkes det at det materiale som behandles, ikke holdes ved en temperatur i området på fra ca. 12 0 til 140°C i særlig lang tid i nærvær av fuktighet. Dersom herdetrinnet derfor skal gjennomføres ved en temperatur ved hvilken de skadelige bi-reaks j onene vil inntre, bør det taes forhåndsregler for raskt å fjerne eventuell fuktighet i materialet, for eksempel ved herding i en perforert form.

Som hjelp ved fuktighetsfjerningen fra det materiale som behandles, kan fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse i tillegg omfatte et awanningstrinn mellom mykningstrinnet og herdetrinnet. Awanning kan hensiktsmessig gjennomføres ved for eksempel å påføre trykk på materialet ved hjelp av valser og/eller en presse, eller ved hjelp av vakuumfordampnings-tørke-teknikker. I et slikt awanningstrinn foretrekkes det imidlertid at temperaturen i materialet ikke skal overstige 100°C, fortrinnsvis 80°C, for å hindre for tidlig herding av det materiale som behandles. Fortrinnsvis utføres awanning av materialet for å gi et materiale med et fuktighetsinnhold på fra 10 vekt% (90 vekt% tørt materiale) til 30 vekt% (70 vekt% tørt materiale), typisk 25 vekt% vann (75 vekt% tørt materiale).

Det er funnet at ved å gjennomføre et av eller fortrinnsvis alle trinnene i fremgangmåten ifølge oppfinnelsen under en inert eller i det vesentlige inert atmosfære, d.v.s. en atmosfære fra hvilken all luft eller en vesentlig del av luften er utbyttet, gir et produkt med ytterligere forbedrede egenskaper. Når fremgangsmåten gjennomføres under en inert atmosfære foretrekkes det for å lette denne, å unngå å innføre luft med startmaterialet. Dette kan hensiktsmessig oppnåes ved å neddykke startmaterialet i vann, fortrinnsvis ved forhøyet temperatur, spesielt opptil 100°C, før behandling. Dette har den dobbelte virkningen at eventuell luft som er innelukket i startmaterialet fjernes og at det sikres at materialet har det krevede fuktighetsinnholdet for mykningstrinnet, slik som diskutert ovenfor.

Det er et spesielt fordelaktig trekk ved oppfinnelsen at produktet fra mykningstrinnet og awanningstrinnet, dersom dette anvendes, er et mykt materiale som lett kan støpes.

En meget hensiktsmessig måte å gjennomføre fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen på er derfor å herde det materiale som behandles i en oppvarmet form. Dette gjør at aggregat-produktet kan formes til en hvilket som helst ønsket form. Tilstrekkelig trykk påføres under herdingen i formen til å oppnå et produkt av ønsket densitet og form, idet slike trykk typisk varierer fra 1 til 150 bar, og trykk i området på fra 5 til 10 bar er ofte tilstrekkelig for de fleste formål.

Produktet fra mykningstrinnet er dessuten egnet for bruk som et klebemiddel, som ved herding kan anvendes for å danne laminerte produkter fra sjikt av lett tre, og/eller tungt tre, sjikt av cellulosekompositter, som for eksempel kartong og fiberplater, i tillegg til dets bruk ved fremstilling av laminatet fra sjikt av aggregatet ifølge oppfinnelsen.

De fremgangsmåter ifølge hvilke de laminerte aggregatene kan fremstilles er ikke vesentlig forskjellige fra de som anvendes ved fremstilling av konvensjonell kryssfinér. Slike metoder omfatter typisk stabling av det ønskede antallet ark av tverrbundet matriks med de krevede dimensjoner og form og utstyrt med tilstrekkelig mengde klebemiddel, og etterfølgende plassering av de stablede arkene i en passende varmpresse for binding, for eksempel en presse som kan tilpasses formen til det laminerte aggregatet. Temperaturen og tiden i pressen er relatert til klebemidlets natur. Avhengig av naturen av det klebemiddel som skal anvendes, kan det påføres som en væske eller et fast stoff og ved omgivelsestemperatur eller forhøyet temperatur. Fremgangsmåter for påføring av klebemidlet på sjiktene av tverrbundet matriks omfatter børsting, valsing, spredning, spraying, omfattende både konvensjonelle så vel som elektrostatiske sprayteknikker, mens noen faste klebemidler også kan påføres som et ark eller en folie.

De laminerte aggregatene som er beskrevet foran, er materialer med høy kvalitet, som passende kan anvendes som konstruksjonsmateriale, og som viser overlegne ytelsesegen-skaper sammenlignet med konvensjonell kryssfinér. Naturen av deres opprinnelse og fremgangsmåten for fremstilling muliggjør en god fleksibilitet når det gjelder dimensjoner av de laminerte aggregatene. Samtidig er deres produksjon uavhengig av tilgjengeligheten av startmaterialer med tilstrekkelig størrelse og kvalitet.

For å forbedre dets mekaniske egenskaper kan aggregatet ifølge foreliggende oppfinnelse i tillegg omfatte en eller flere syntetiske polymerer eller harpikser. Polymeren eller harpiksen kan hensiktsmessig påføres på aggregatets overflate, for eksempel i form av et pulver eller en smelte. Alternativt kan polymeren tilsettes til eller innblandes i aggregatet under dets dannelse, hensiktsmessig før sluttherdetrinnet. Teknikker for påføring av polymeren eller harpiksen på aggregatet enten under eller etter dets dannelse er vel kjent på fagområdet, idet slike teknikker omfatter børsting, valsing, spredning og spraying (både konvensjonell og elektrostatisk), som diskutert ovenfor med hensyn til dannelsen av laminater. Egnede polymerer og harpikser for innblanding i aggregatet omfatter umettede polyestere, akrylharpikser og polyuretan-harpikser, så vel som de som er diskutert ovenfor med hen-visning til de laminerte komposittene. Spesielt foretrukne polymerer og harpikser er de som smelter ved temperatur innen-for arbeidstemperaturområdet i herdetrinnet. På denne måten er det mulig å tilsette polymeren eller harpiksen i form av et pulver eller som partikler til det materiale som behandles, idet pulveret eller partiklene så smelter under det etter-følgende herdetrinnet, for derved å gi et homogent produkt.

Det foretrekkes imidlertid å blande inn én eller flere monomerer og om nødvendig én eller flere polymerisasjonskatalysatorer i aggregatet, enten under dets dannelse eller etterpå. Monomeren innblandes fortrinnsvis under dannelsen av aggregatet før herdetrinnet. Aggregatet utsettes så for betingelser under hvilke polymerisasjon av monomeren foregår. Spesielt foretrukne monomerer for innblanding i aggregatet er de som når de tilsettes under prosessen før sluttherdetrinnet polymeriserer ved de betingelser som eksisterer i herdetrinnet, enten av seg selv eller ved tilsetning av én eller flere polymerisasjonskatalysatorer eller temperaturfølsomme polymerisasjonsstartere. På denne måten kan monomeren som er relativt mer mobil og lettere å håndtere, innblandes jevnt i aggregatet, for således å gi et homogent produkt. Eksempler på egnede monomerer omfatter styren og epoksyforbindelser med lav molekylvekt.

Foreliggende oppfinnelse skal nu illustreres i; de følgende spesielle eksemplene.

Eksempel 1

Seksjoner av eukalyptus med lengde som varierer fra 25 til 65 cm og med bredde (diameter når det gjelder grener) som varierer fra 3 til 12 cm ble behandlet ifølge følgende fremgangsmåte .

Det ble valgt seksjoner som hadde et fuktighetsinnhold på fra 50 til 55 vekt% vann (50 til 45 vekt% tørt tre). I tillegg ble det utvalgt lufttørket tre, som før behandlingen ble neddykket i vann i 100 timer ved omgivelsestemperatur.

Seksjonene ble oppvarmet ved en temperatur på 200°C i et lukket kar ved direkte kontakt med mettet damp og vann i 10 minutter. Seksjonene ble så avkjølt til 100°C før de ble plassert i en perforert form som var forhåndsoppvarmet til 190°C og holdt i en presse for herding. Materialet ble holdt i formen ved 190"C i ca. fem timer under et trykk på fra 5 til 10 bar. Etter at herdingen var utført fikk formen kjøle seg av til omgivelsestemperatur og produktaggregatet ble fjernet.

Densiteten, hårdheten (Shore D), bøyningsfastheten og elastisitetsmodulen for aggregatet ble målt. For å indikere aggregatets vannabsorpsjonsegenskaper ble i tillegg prøver av aggregatet saget i stykker som var 120 mm lange med et kvadra-tisk tverrsnitt med 5 mm sider og neddykket i vann i 100 timer ved omgivelsestemperaturer for å la prøven absorbere fuktighet og nå likevekt. Den mengde vann som ble absorbert ble nedtegnet. Aggregatets hårdhet (Shore D), bøyningsfasthet og elastisitets-modul ble også nedtegnet etter neddykking. Resultatene er angitt i tabell 1 nedenfor.

Eksempler 2 til 4

Den generelle fremgangsmåten fra eksempel 1 ovenfor ble gjentatt ved bruk av seksjoner av gran og pil som startmaterialer. I behandlingen av pil ble det innført et ytterligere awanningstrinn, før innføring av seksjonene i formen, hvor seksjonene ble awannet ved hjelp av valser på en presse, noe som resulterte i et materiale med et vanninnhold på 25 vekt% (75 vekt% tørt tre).

Produktaggregatets fysikalske egenskaper ble bestemt og er angitt i tabell 1 nedenfor.

De fysikalske egenskapene for ubehandlede seksjoner av eukalyptus, gran og pil ble bestemt under samme betingelser som for produktaggregatet og er for sammenligningsformål angitt i tabell 1 nedenfor.

Av tabell 1 fremgår at behandling av eukalyptus-, gran-

og pilseksjoner ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ga et aggregat med markert bedre mekaniske egenskaper både før og etter fullstendig neddykking i vann. I tillegg er aggregatets resistens mot absorpsjon av vann signifikant større enn for ubehandlet tre.

Eksempel 5

Den generelle fremgangsmåte fra eksempel 1 ble gjentatt. Produktet fra mykningstrinnet fikk kjøle seg ned til omgivelsestemperatur (20 °C) og ble valset for å danne tynne lag med tykkelse på 0,5 til 2 mm, for derved å redusere fuktighetsinnholdet fra 55 vekt% (45 vekt% tørt tre) til 3 0 vekt%

(70 vekt% tørt tre). Et pulver av polymer/harpiks med partikler med en størrelse på 1 til 100 mikrometer ble påført på sjiktene ved bruk av en elektrostatisk sprayanordning. Sjiktene ble stablet i den forhåndsoppvarmede formen og fikk herde. Etter herding fikk formen avkjøles til omgivelsestemperatur (20°C) og aggregatet ble fjernet fra formen.

Eksempel 6

Den generelle fremgangsmåten fra eksempel 5 ble gjentatt med det unntak at istedenfor polymer/harpiks ble styrenmonomer påført på sjiktene, sammen med en passende polymerisasjons-katalysator. Betingelsene i herdetrinnet fikk styrenmonomeren til å polymerisere, for å gi et homogent, polystyren-holdig aggregat.

Claims (9)

1. Cellulosefiberaggregat, fremstilt fra én seksjon eller flere seksjoner av et cellulosefibermateriale ved hjelp av en fremgangsmåte som omfatter: i) et mykningstrinn som omfatter å utsette cellulosefibermaterialet for innvirkning av et vandig mykningsmiddel ved forhøyet temperatur, for derved minst delvis å disproporsjonere og hydrolysere den hemicellulose og det lignin som forekommer i cellulosefibermaterialet, og ii) et herdetrinn som omfatter å tørke produktet fra mykningstrinnet for å gi en tverrbundet cellulosematriks, og iii) eventuelt tilsetning av én eller flere syntetiske polymerer eller harpikser, og at cellulosefiberaggregatet eventuelt kan være et laminert aggregat som omfatter en rekke sjikt av den tverrbundne matriksen som ved pressing er bundet sammen ved hjelp av en klebeforbindelse, karakterisert ved at seksjonene av cellulosefibermaterialet har en lengde på minst 20 cm og et tverrsnitt på minst 5 mm, at temperaturen i mykningstrinnet er i området på fra 150 til 220°C ved et trykk på minst likevekts-damptrykket for mykningsmidlet ved driftstemperaturen, og at temperaturen i herdetrinnet er i området fra 100 til 220"C.

2. Aggregat ifølge krav 1, karakterisert ved at cellulosefibermaterialet er lett tre.

3. Aggregat ifølge krav 1, karakterisert ved at klebeforbindelsen er en lineær alternerende kopolymer av minst en olefinisk umettet forbindelse og karbonmonoksyd.

4. Fremgangsmåte for fremstilling av et cellulosefiberaggregat ifølge krav 1 fra et cellulosefibermateriale, omfattende: i) et mykningstrinn som omfatter å utsette seksjoner av cellulosefibermateriale for innvirkning av et vandig mykningsmiddel ved forhøyet temperatur, for derved minst delvis å disproporsjonere og hydrolysere den hemicellulose og det lignin som forekommer i cellulosefibermaterialet, og ii) et herdetrinn som omfatter å tørke produktet fra mykningstrinnet for å gi en tverrbundet cellulosematriks, og iii) eventuelt tilsetning av én eller flere syntetiske poly merer eller harpikser, idet det eventuelt kan anvendes tilleggstrinn som går ut på å stable det ønskede antall sjikt av tverrbundet matriks med ønskede dimensjoner og form og utstyrt med en tilstrekkelig mengde klebemiddel, og plassere de stablede arkene i en passende presse for å tilveiebringe binding, for derved å gi et laminert aggregat, karakterisert ved at det anvendes seksjoner av cellulosefibermateriale som har en lengde på minst 20 cm og et tverrsnitt på minst 5 mm, at det i mykningstrinnet anvendes en temperatur som er i området fra 150 til 220°C og et trykk på minst likevekts-damptrykket for mykningsmidlet ved driftstemperaturen, og at det i herdetrinnet anvendes en temperatur i området fra 100 til 220°C.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at mykningstrinnet gjennom-føres ved en temperatur i området fra 18 0 til 2 00°C.

6. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 5 eller 6, karakterisert ved at mykningstrinnet gjennom-føres over likevektsdamptrykket for vann ved arbeidstemperaturen.

7. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 4-6, karakterisert ved at herdetrinnet gjennom-føres ved en temperatur over 140°C.

8. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 4-7, karakterisert ved at den omfatter et av-vanningstrinn mellom mykningstrinnet og herdetrinnet.

9. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 4-8, karakterisert ved at minst ett av trinnene i fremgangsmåten gjennomføres under en i alt vesentlig inert atmosfære.