NO813990L - Fremgangsmaate for dimensjonsstabilisering av pressede trematerialer - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for foredling av trematerialer som er blitt fortettet ved hjelp av en presse-rne tode...

Den naturlige dimensjonsforandring for tre og trepro-dukter ved vekslende trefuktighet er en ulempe ved denne materialgruppe. Dimensjonsstabiliteten kan forbedres ved konstruksjonsmessige, kjemiske bg fysikalske forholdsregler. Tallrike forslag for løsning av dette problem eksisterer i praksis' og i litteraturen.

En fremgangsmåte for dimensjonsstabilisering av tre

ved temperaturer mellom 120 og 180°C i en gassatmosfære ved gasstrykk opp til 15 bar er beskrevet i vest-tysk patentskrift 2263785 som en spesielt økonomisk metode. Ved disse prosessbetingelser kan dimensjonsstabiliteten forbedres med 50-70% i løpet av få timer. For massivt tre er imidlertid faren for rissdannelse i fuktig tre stor. Av denne grunn blir ifølge vest-tysk publisert patentsøknad 2916677 tre med en utgangsfuktighet av under 10% og ved en temperatur mellom 160 og 240°C behandlet i en gassatmosfære under trykk.

For trematerialer som er blitt fortettet ved hjelp av

en pressemetode, som spon- eller fiberplater og dessuten finer- eller laminert tre, er ulempen ved den naturlige dimensjonsforandring av treet i platéplanet bare meget liten, mens en ekstremt høy tykkelsesøkning av opp til 30% som langt overgår den naturlige svelling av tre, forekommer loddrett til platéplanet når fuktighet opptas. Årsaken ..til denne store økning av tykkelsen er at trefibrene og -laminatene bestreber seg på å vende tilbake til utgangsstillingen før pressingen og komprimeringen.

Det er derfor blitt forsøkt å oppnå dimensjonsstabilisering av sponplater ved å behandle trespon med varme og trykk ved fremgangsmåten ifølge vest-tysk patentskrift 2263758 eller vest-tysk publisert patentsøknad 2916677, og å fremstille sponplatene fra disse behandlede spon.

Denne metode er imidlertid forbundet med en betydelig brannrisiko. Dessuten blir sponene sprø ved behandlingen under varme og trykk, slik at vanskeligheter oppstår når sponplatene fremstilles.

Ved fremgangsmåten ifølge vest-tysk publisert patent-søknad 1453382 blir kokefast limte tresponplater behandlet

med fuktig luft under trykk ved -temperaturer mellom 70 og 150°C. På grunn av den nødvendige behandlingstid av fra

en/og endog til flere dager er denne fremgangsmåte meget uøkonomisk. Dessuten blir reduksjonen i tykkelsesøkningen forholdsvis liten og må ytterligere forbedres ved dessuten

å påføre et hydrofobéringsmiddel på sponene.

Det har derfor vært behov for å komme frem til en

sikker, økonomisk fremgangsmåte for dimensjonsstabilisering

av trematerialer som er blitt fortettet ved hjelp av en pressemetode, ved hjelp av hvilken en optimal svellefasthet

for det behandlede tremateriale kan oppnås i løpet av en

kort behandlingstid.

Denne oppgave er blitt løst ifølge oppfinnelsen ved at trematerialene som er blitt fortettet ved hjelp av en pressemetode, behandles i en gassatmosfære som er blitt komprimert til 4-5 bar, ved en temperatur av 160-220°C.

Selv om det opprinnelig ble antatt at limingen av trematerialene ville bli ødelagt ved anvendelse av fremgangsmåte-betingelsene ifølge oppfinnelsen, at det ville være vanskelig

å håndtere på forhånd formede deler forbundet med en jevn reklimatisering, og at ujevne spenninger av ikke reparerbare forkastninger ville oppstå,viste det seg at ved betingelsene ifølge oppfinnelsen kunne trematerialer, som sponplater og laminater, lett og problemløst behandles og at formforandringene under behandlingsprosessen kunne være neglisjerbart små. Ved behandlingen ved høye trykk og temperaturer blir tilstanden stabilisert efter at trematerialet er blitt fortettet.

Fibrenes bestrebelse på å gå tilbake til deres opprinnelige tilstand blir meget sterlct redusert. Samtidig blir trefibrene, som beskrevet i vest-tysk publisert patensøknad 2916677 og vest-tysk patentskrift 2263758, forbedret hva gjelder deres svelleforløp. Av denne grunn avtar den i for-bindelse med finer og sponplater allerede forholdsvis lave fuktighetsdeformasjon i platéplanet ytterligere ved anvendelse av den beskrevne fremgangsmåte. Dette er en fordel, spesielt for byggeelementer med store flater eller med meget stor

lengde.

Det er. en ytterligere fordel, ved den foreliggende fremgangsmåte at det fås foredlede trematerialer hvis tykkelses-økning under innvirkning av fuktighet er mindre enn tykkelses-økningen for trematerialer som er blitt fremstilt fra trespon som er blitt behandlet som beskrevet i vest-tysk patentskrift 2263758 og vest-tysk publisert patentsøknad 2916677.

På grunn av den oppnådde reduksjon av tykkelsessvel-lingen kan anvendelsesmulighetene for dimensjonsstabile profiler på tresponbasis- forbedres og utvides. Det er tenkbart at piastomsluttede vindusprofiler på basis av laminater, eller sponplater vil kunne fremstilles. På grunn av at trematerialenes bøyefasthet synker ved denne fremgangsmåte er typene med høy bøyefasthet, som f.eks. OSB-platene, fore-trukket blant sponplatene.

Det er en vesentlig forutsetning for den foreliggende fremgangsmåte at bindemidlet som anvendes i trematerialet, har god temperaturbestandighet. Det foretrekkes her å anvende fenolharpikser. Ureaharpikser kan ikke anvendes.

Trematerialer er mindre utsatt for rissdannelse enn massivt tre. Av denne grunn kan vanninnholdet varieres innen området 0-20%. Jo større den minste tredimehsjon, som regel platens tykkelse, er, desto lavere skal vanninnholdet være. Den foredlede plates formstabilitet vil alltid bare bli ytterligere forbedret jo lavere treets fuktighetsinnhold er. På den annen side er dimensjonsstabiliseringen av treet ved høye fuktighetsgrader bedre. Det optimale område for treets fuktighet er derfor mellom 4 og 12%.

Trematerialene behandles i en reaksjonsbeholder i en komprimert gassatmosfære ved en temperatur av 160-220°C. Arbeidstrykkene ligger vanligvis mellom 4 og 15 bar, spesielt mellom 6 og 12 bar.

Behandlingstiden er som regel mellom 0,5 og 8 timer. Den er vanligvis kortere jo høyere den valgte temperatur er.

Spesielt gode resultater, spesielt hva gjelder å unngå spenninger og partialtrykkgradienter, kan oppnås dersom pro-duktene som unnviker fra treet ved varmebehandlingen, anrikes i reaksjonsbeholderen. Dette Tcan oppnås f. eks. ved å anvende en høy fyllingsgrad for reaktoren, dvs., ved et lavt forhold mellom reaktorvolum og trevolum, fortrinnsvis lavere enn 7, og/eller ved tilsetning av ett eller flere stoffer som inneholdes i trekondensat. •

Blant de stoffer som inneholdes i trekondensatet, som f.eks. maursyre, eddiksyre, furfural, furfurylalkohol, methanol eller også vann, er spesielt eddiksyre og/eller maursyre egnet. Også høyere alkancarboxylsyrer, spesielt med opp til 6 carbonatomer, hhv. også anhydridene av de nevnte syrer, f.eks. eddiksyreanhydrid, kan anvendes som tilsetningsmiddel. Tilsetningsmidlene kan da tilføres til reaksjonsrommet før varmebehandlingen eller de tilsettes fortrinnsvis utenfra til reaktoren under behandlingen. En ytterligere mulighet består i å drenke treet som skal behandles, før det behandles med tilsetningsmidlene.

Mengden av tilsetningsmiddel er vanligvis ikke av kritisk betydning. Summen av partialtrykkene skal som regel ikke overskride 12 bar. I intet tilfelle skal konsentrasjoner nås ved hvilke allerede en delkondensasjon av tilsetningsmidlene finner sted i reaksjonsbeholderen.

Av sikkerhetsgrunner og for å undertrykke en oxyder-eride nedbrytning av treet skal oxygenkonsentrasjonen i reaksjonsbeholderen ikke overskride 5 volum%. For å sikre at det oppnås en mest mulig lys farvetone for det behandlede tre er det gunstig å utelate oxygen fullstendig. Det arbeides da i en inertgassatmosfære, f.eks. i nitrogen.

Som reaksjonsbeholder (reaktor) anvendes fortrinnsvis

en autoklav av korrosjonsbestandig materiale, f.eks. av 1.4571-eller 1.4541-stål. Størrelsen og dimensjoneringen er da avhengig av størrelsen for treet som skal behandles. Varmetilførselen skjer fortrinnsvis via varmesløyfer som

er bygget inn i realts jonsbeholderen og som tilføres overopp-hetet vanndamp med et trykk av f.eks. 40 bar. For å forbedre varmevekslingen .fra varmebæreren og over i gassatmosfæren og fra gassatmosfæren og over i treet har det da vist seg gunstig å sirkulere gassen i reaksjonsrommet, f.eks. ved hjelp av en ventilator eller eri vifte.

Avspenningen og avkjølingen av reaktoren og dens inn- hold må foregå langsomt for å unngå beskadigelser av produktet. Den angjeldende periode er avhengig av produktet. For sponplater med en tykkelse av 16 mm kan trykkopphevelsen finne sted f.eks. fra 10 bar til 1 bar i løpet av 15 minutter og avkjøling fra en omgivende lufttemperatur av 190°C til værelsetemperatur.

Eksempel 1 ( med sammenligningseksempel)

Et bøkelaminat med dimensjonene 50 x 100 x 1000 mm (radial x tangensial x aksial) som var fremstilt av 1,2 mm skallfinér som var blitt limt sammen med fenolharpiks, ble behandlet ved 195°C i en ^-atmosfære ved et samlet trykk av 10 bar for de sirkulerte gasser. Treets begynnelses-fuktighet var 5%. Efter en behandlingstid av 2,5 timer ble trykket i reaktoren opphevet og reaktoren avkjølt til ca. 70°C i løpet av 20 minutter.

I tabell 1 er egenskapene for det således foredlede trelarrfinat vist sammenlignet med uforedlet bøkelaminat. Svellingen ble hver gang bestemt efter 14 døgns lagring av prøvestykkene i vann ved 20°C.

Eksempel 2

Bøkelaminat fremstilt fra 4 mm skallfinér ved sammen-liming med fenolharpiks og med dimensjonene 50.x 100 x 1000 mm behandles som angitt i eksempel 1 og undersøkes. Platenes utgangsfuktighet var 8%. Tabell 2 viser egenskapene for det således foredlede laminat sammenlignet med ubehandlet bøke-laminat.

Eksempel 3

En vanlig handelstilgjengelig sponplate med en plate-tykkelse av 16 mm og limt med fenolharpiks ble behandlet i 2,5 timer ved 195°C og et gasstrykk på 10 bar i en re-sirkulert nitrogenatmosfære. Utgangsfuktigheten var 10%.. Tabell 3 viser de tilsvarende prøveverdier sammenlignet

med prøveverdiene for en ubehandlet sponplate.

Eksempel 4

4 mm tykke hårdfiberplater foredles i 1 time ved 195°C i en N2~atmosfære. Det samlede trykk er 10 bar. Hårdfiber-platenes utgangsfuktighet er 10%.

I tabell 4 er de tilsvarende prøveverdier vist sammen lignet med prøveverdiene for en uforedlet hårdfiberplate.

Eksempel 5

Foredling av en sponplate med orienterte spon (OSB-typen) foretas i 1 time ved 195°C i en ^-atmosfære av 10 bar. Den anvendte OSB-plate er av "1-lags-typen", dvs. at det foreligger bare ett enhetlig skikt og sponorientering. Tykkelsen er 3,6 mm.

I tabell 5 er de tilsvarende prøveverdier vist sammenlignet med prøveverdiene for en ikke foredlet OSB-plate.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for dimensjonsstabilisering av trematerialer som er blitt komprimert ved hjelp av en pressemetode, ved behandling under varme og trykk, karakterisert ved at trematerialene behandles ved en temperatur av 160-220°C i en gassatmosfære som er blitt komprimert til 4-15 bar.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at gassatmosfæren kompri-meres til 6-12 bar.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at behandlingstiden . er 0,5-8 timer.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved at trematerialets vann-innhold er 0-20 vekt%..

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at trematerialets vanninn-hold er 4-12 vekt%.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1-5, karakterisert ved at gassatmosfæren re-sirkuleres.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1-6, karakterisert ved at de trenedbrytningspro-dukter som dannes ved behandlingen av trematerialet, og vann med hensikt anrikes i.gassatmosfæren.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1-7, karakterisert ved at det anvendes en gassatmosfære i hvilken inertgasser, som nitrogen, er anriket og i hvilken luftoxygen er tilstede i en mengde under 5 volum%.