Przedmiotem wynalazku jest spoiwo stosowane do wytwarzania plyt drewnopochodnych zwlasz¬ cza sklejki, plyt wiórowych i spilsnionych oraz 109 3561*9 356 podobnych produktów. Spoiwo stanowi mieszanine zywicy fenolowo-formaldehydowej i alkaliligniny.Nieoczekiwanie stwierdzono, ze ciezar czasteczko¬ wy alkaliligniny ma zasadnicze znaczenie, odnosnie aHiPTvjn»j p^^falrtprygtyyi produktu i CO naj- hMjXA3tfb Iw&fipj^yth siarczanu ligniny powinno |iiec ciezar czasteczkowy wyzszy od 5000.Przy stosowaniu Jpoiwa wedlug wynalazku, do- Sl^S^^^-^T6 warunki wytwarzania, np. '""itemperatury, jak przy uzyciu handlowej zywicy fenolowo-formaldehydowej do wytwarzania sklejki. Poniewaz wytworzona w ten sposób sklejka spelnia wymagania stawiane sklej¬ ce stosowanej do okladzin zewnetrznych (tzn. do niedomowego uzytku), a pochodne ligniny stoso¬ wane w spoiwie sa znacznie tansze od zywic fe- nolowo-formaldehydowych, uzycie spoiwa wedlug wynalazku jest korzystne ekonomicznie. Z powo¬ du umiarkowanej zasadowosci spoiwa, nie powo¬ duje ono korozji lub rozkladu hydrolitycznego w okleinie (fornierze) w odróznieniu od spoiw kwa¬ sowych.Stosujac spoiwo wedlug wynalazku mozna wy¬ twarzac plyty wiórowe wodoodporne. Jest to zale¬ ta godna podkreslenia, poniewaz plyta klejona zy¬ wica fenolowo-formaldehydowa nie jest wodood¬ porna. Zaleta tej metody wytwarzania, w porów¬ naniu z innymi procesami, w których stosuje sie siarczynowy lug odciekowy lub lignosulfoniany jest to, ze stosuje sie jednofazowy proces utwar¬ dzania plyt oraz krótki czas prasowania niezbedny do tej operacji. Mozna takze uniknac zjawisk ko¬ rozji i hydrolizy, kt6re wystepuja w przypadku uzycia spoiw kwasowych. Wyzej wymienione zale¬ ty spoiwa wedlug wynalazku maja nadzwyczaj korzystny wplyw na ekonomiczne aspekty metody wytwarzania na skale przemyslowa.Alkalilignina moze byc pochodna ligniny z pro¬ cesów roztwarzania alkalicznego jak na przyklad z procesu sodowego, w którym lug po roztwarza¬ niu zawiera wodorotlenek sodu, albo z procesu siarczanowego, w którym analogiczny lug zawiera zarówno wodorotlenek sodu jak i siarczek i wo- dorosiarczek sodu albo z procesu tlenowo-alkalicz- nego, w którym roztwarzanie prowadzi sie przy uzyciu wodorotlenku sodu w obecnosci tlenu.Aby otrzymac zadany rozklad ciezaru czastecz¬ kowego alkaliligniny z procesów alkalicznych, mozna stosowac ultrafiltracje, w analogiczny spo¬ sób, jak przy rozdzielaniu lignosulfonianów.Spoiwo wedlug wynalazku otrzymuje sie przy¬ gotowujac wodny roztwór zawierajacy pochodna ligniny i zywicy fenolowo-formaldehydowej. Pod¬ stawowymi rodzajami zywic fenolowo-formaldehy- dowych sa rezole i nowolaki i oba te rodzaje moz¬ na stosowac w metodzie bedacej przedmiotem wy¬ nalazku. Rezoie przygotowuje sie uzywajac kata¬ lizatora alkalicznego, przy stosunku wagowym fe¬ nolu do formaldehydu wynoszacym na ogól od 1:1 do 1:5. Nowolaki mozna przygotowywac stosujac albo katalizator kwasowy albo alkaliczny, chociaz korzystny jest katalizator kwasowy taki jak np. kwas szczawiowy. Stosunek fenolu do formaldehy¬ du wynosi na ogól od 1:0,8 do 1:1. Nowolaki wy- 10 18 30 35 40 50 05 M magaja dodatku srodka utwardzajacego, takiego jak paraformaldehyd, szesciometylenoczteroamina czy aldehyd furfurylowy.Stosunek wagowy alkaliligniny do zywicy feno¬ lowo-formaldehydowej, przy zastosowaniu spoiwa do wytwarzania sklejki, wynosi 70:30—20:80, a do plyt wiórowych i odpowiednich produktów wynosi 90:10—20:80. Zawartosc wody w spoiwie moze wy¬ nosic od 30 do 70i/o, a lepkosc mozna zmieniac albo regulujac zawartosc wody albo ogrzewajac spoiwo. Odpowiedni zakres lepkosci wynosi na o- gól 100—2000 cP.Do spoiwa mozna stosowac tradycyjne wypel¬ niacze, takie jak kreda, maczka drzewna i maka pszenna.Kiedy wytwarza sie plyty wiórowe stosujac spo¬ iwo wedlug wynalazku mozna dodawac do spoiwa albo do wiórów oddzielnie, na przyklad parafine, w celu poprawy wlasnosci pecznienia plyt.Przyklad I. Przyklad ilustruje uzytecznosc dwóch produktów otrzymanych z czarnego lugu odciekowego do wytwarzania spoiwa. Jednym z nich byl czarny lug, odparowany do zawartosci stalych substancji wynoszacej 37,5°/o, drugim na¬ tomiast siarczan ligniny otrzymany z czarnego lu¬ gu za pomoca stracenia kwasem. Siarczan ligniny rozpuszczono w roztworze NaOH po filtracji i przemyciu (patrz tablica 1).Tabl Zawartosc substancji stalych PH Lepkosc mierzona za pomoca wiskozymetru Brookfielda 23°C Rozklad ciezaru we¬ dlug ciezarów cza¬ steczkowych Mw 5000 Mw 10000 Mw 15000 ica 1 Czarny lug 37,5 ,12,7 43 cP 25«/o 14«/t 9Vt Stracony kwa¬ sem siarczan ligniny rozr puszczony w noztworae NaOH 37,5*/« 12,2 3,336 cP 32«/# 13»/# 11% Spoiwa przygotowuje sie w nastepujacy sposób: 450 g roztworu, wytraconego kwasem siarczanu ligniny w NaOH miesza sie z 550 g handlowej zywicy fenolowo-formaldehydowej typu rezolu, za¬ wierajacej 46°/o substancji stalych, Nastepnie do roztworu dodaje sie 84 g mieszani-\ 5 ny zawierajacej 30 czesci wagowych proszku drzewnego, 50 czesci wagowych kredy i 20 czesci wagowych maczki pszennej.Spoiwem powleka sie okleiny brzozowe o gru¬ bosci 1,5 mm i wilgotnosci okolo 3%. Ilosc kleju nalozonego na kazdej stronie okleiny wynosila 150 g/m2. Przygotowano 3 plyty. Cisnienie podczas 109 356 wartosciach naprezenia scinajacego, które odpo¬ wiadaja wymaganiom stawianym sklejkom wg finskiej normy O.IV.l. Ilosc drewna ulegajaca zniszczeniu (rozerwaniu) która ma zasadnicze zna¬ czenie z uwagi na odpornosc produktu na wplywy atmosferyczne, nie odpowiada jednakze wymaga¬ niom. Jak pokazuje to tablica 2, wartosci tych nie Czarny lug Stracony kwasem siarczan ligniny Finska norma Czas praso¬ wania min 2 4 2 4 Tablica 2 Na sucho Napreze¬ nie sci¬ najace kp/cm2 26,4 28,5 26,4 28,1 20,9 Rozer¬ wanie drewna PA 57 73 68 76 5*50 Na mokro Napreze¬ nie sci¬ najace kp/cmf 16,0 16,8 16,0 18,0 14,1 Rozerwa¬ nie drewna % 8 . 12 23 27 50 wstepnego prasowania wynosilo 7 kp/cm2 w cza¬ sie 7 minut. Temperatura prasowania na goraco wynosila 135°C, cisnienie 16 kp/cm2, a czas 4 mi¬ nuty i 2 minuty.Wlasnosci tak przygotowanych plyt, które okre¬ slono zgodnie z norma finska O.IV.l sa przedsta¬ wione w tablicy 2.Tablica 2 wykazuje, ze stosujac obie mieszanki spajajace mozna przygotowac sklejke o takich Tablica3 Zawartosc substancji stalych pH Lepkosc mierzona wi¬ skozymetrem Brookfiel- da, 23°C Rozklad ciezaru wedlug ciezarów czasteczko¬ wych Mw 5000 Mw 10000 Mw 15000 Alkalilignina oddziela¬ na od czarnego lugu rozpuszczona w roz¬ tworze NaOH 37,5% 11,5 45,480 cP 58% 38% 24% 40 W mozna poprawic nawet dwukrotnie zwiekszajac czas prasowania.Przyklad JI. Przygotowanie sklejki przy uzy¬ ciu alkaliligniny w spoiwie, posiadajacym rozklad ciezaru czasteczkowego wedlug wynalazku.Alkalilignina, która oddzielono od czarnego lugu i zaistosowano do otrzymania spoiwa, miala wlas¬ nosci przedstawione w tablicy 3. 450 g roztworu alkaliligniny w NaOH miesza sie z 550 g zywicy fenolowo-formaldehydowej ty¬ pu rezoli o zawartosci substancji stalych wyno¬ szacej 46%. Lepkosc mieszaniny wynosi 388 cP w temperaturze 23°C. Do roztworu dodaje sie 84 g mieszanki zawierajacej 30 czesci wagowych prosz¬ ku drzewnego, 50 czesci wagowych kredy i 20 cze¬ sci wagowych maczki pszennej. Po tym dodaniu lepkosc wzrasta do 1000 cP w temperaturze 23°G.Warunki otrzymywania sklejki byly takie same jak w przykladzie tli Wlasnosci plyt sklejkowych gokazujó tablica 4.Plyty calkowicie odpowiadaly Wymaganiom sta- wianym wedlug normy finskiej O.IV.l sklejkom stosowanym na zewnatrz (tin, nie uzywan/m W warunkach domowych).Przyklad III. Otrzymywanie plyt wióro¬ wych.Przygotowuje sie spoiwo stosujac te sama alka- lilignine jak w przykladzie II. 540 g 46% wodne¬ go roztworu zawierajacego 210 g alkaliligniny i 40 g NaOH miesza sie-z 460 g roztwoTU handlo¬ wej zywicy fenolowo-formaldehydowej typu rezo¬ li, zawierajacej 46% substancji stalych. Lepkosc spoiwa wynosila 1040 cP w temperaturze 23°C, na¬ tomiast pH = 12,0.t Tablica 4 109 356 Czas pra¬ sowania min 2 4 Finska norma Na sucho napre¬ zenie scina¬ jace kp/cm2 30.1 32.0 ^20.9 rozer¬ wanie drewna % 89 91 ^50 Na mokro napre¬ zenie scina¬ jace kp/cm2 17.3 20.0 14.1 rozer¬ wanie drewna % 80 96 250 Do spoiwa dodaje sie 184 g emulsji parafino¬ wej (o zawartosci substancji stalych 50%), przez co lepkosc maleje do wartosci = 850 cP (23°C. 10 20 8 wynosila 210°C, cisnienie 27 kp/cm2, a czas 60 sec/ /mm. Wlasnosci plyty przedstawione w tablicy 5 oznaczono zgodnie z norma RFN DIN 52360—65 i 68761.Jak wynika z tablicy 5, spoiwo wedlug wyna¬ lazku mozna stosowac do otrzymywania plyt wió¬ rowych, których wlasnosci odpowiadaja normom RFN (DIN) w odniesieniu do plyt wiórowych wo¬ doodpornych.Zastrzezenia patentowe 1. Spoiwo stosowane do wytwarzania plyt dre¬ wnopochodnych zawierajace pochodne ligniny i zy- 15 wice fenolowoformaldehydowa przy czym stosunek pochodnej ligniny do zywicy wynosi 90:10—20:80, znamienne tym, ze jako pochodna ligniny zawiera alkalilignine, przy czym co najmniej 50% wago¬ wych alkaliligniny posiada ciezar czasteczkowy wiekszy od 5000. 2. Spoiwo wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze Tablica 5 Spoiwo wedlug wynalazku Wymagania wedlug DIN Wytrzy¬ malosc na zginanie kp/cm2 208 180 Wytrzy¬ malosc na zginanie kp/cm2 6,2 ¦ ^3,5 Grubosc pecznienia po 2 godz. % 1,9 26,0 po 24 godz. % 12,9 2:15,0 V100 lp/cm2 2,5 2:1,5 Pomiaru dokonuje sie za pomoca wiskozymetru Brookfielda RVT).Przygotowuje sie trzywarstwowa plyte Wiórowa, stanowiaca W 30% warstwe zewnetrzna zlozona z wiórów i w 70% warstwe wiórowa wewnetrzna.Material powleczony spoiwem stanowil 12% su¬ chej powierzchni zewnetrznej warstwy Wiórów i 10% suchej powierzchni wewnetrznej warstwy wiórów. Przed klejeniem wilgotnosc wiórów wy¬ nosila w przyblizeniu 1%, a po sklejeniu okolo 11%. Grubosc plyty wynosila 15 mm, a ciezar ob¬ jetosciowy 750 kg/m*. Temperatura prasowania 46 5K alkalilignina i zywica fenOlówO-fórmaldehydowa rozpuszczone sa w roztworze wodnym, zawieraja¬ cym 30%—70% wagowych wody. 3. Spoiwo wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze zawiera efektywna ilosc utwardzacza w postaci aldehydu, takiego jak formaldehyd, paraformalde- hyd i aldehyd furfurylowy. 4. Spoiwo wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze zawiera efektywna ilosc wypelniacza, takiego jak kreda, sproszkowane drewno i maka pszenna. 5. Spoiwo wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze jako alkalilignine zawiera siarczan ligniny.DN-3, z. 829/80 Cena 45 zl PL PL PL PL PL PL PL PLThe subject of the invention is a binder used for the production of wood-based panels, especially plywood, particleboard and felted boards and similar products. The binder is a mixture of phenol-formaldehyde resin and alkali lignin. It was surprisingly found that the molecular weight of the alkali lignin is of crucial importance for the production of plywood and the best possible lignin sulphate should have a molecular weight greater than 5000. When using the binder according to the invention, the production conditions, e.g., temperatures, as when using commercial phenol-formaldehyde resin for plywood production are maintained. Because the plywood produced in this way meets the requirements for plywood used for exterior cladding (i.e., for non-domestic use), and the lignin derivatives used in the binder are significantly cheaper than phenol-formaldehyde resins, using the binder according to the invention is economically advantageous. Due to the moderate alkalinity of the binder, it does not cause corrosion or hydrolytic decomposition in the veneer, unlike acidic binders. Using the binder according to the invention, waterproof particleboard can be produced. This is a noteworthy advantage, as boards glued with phenol-formaldehyde resin are not waterproof. The advantage of this production method, compared to other processes using sulfite leachate or lignosulfonates, is that it allows for a single-phase board curing process and the short pressing time required. It also avoids the corrosion and hydrolysis phenomena that occur when acidic binders are used. The above-mentioned advantages of the binder according to the invention have an extremely favorable effect on the economic aspects of the production method on an industrial scale. The alkali lignin can be derived from lignin from alkaline pulping processes, such as the sodium process, in which the pulping liquor contains sodium hydroxide, or from the sulphate process, in which the analogous liquor contains both sodium hydroxide and sodium sulphide and hydrosulphide, or from the oxy-alkali process, in which the pulping is carried out using sodium hydroxide in the presence of oxygen. To obtain the desired molecular weight distribution of the alkali lignin from alkaline processes, ultrafiltration can be used in a manner analogous to the separation of lignosulfonates. The binder according to the invention is obtained by preparing an aqueous solution containing the lignin derivative. and phenol-formaldehyde resin. The basic types of phenol-formaldehyde resins are resols and novolacs, and both types can be used in the method of the invention. Resols are prepared using an alkaline catalyst, with the weight ratio of phenol to formaldehyde generally ranging from 1:1 to 1:5. Novolacs can be prepared using either an acid or an alkaline catalyst, although an acid catalyst such as oxalic acid is preferred. The ratio of phenol to formaldehyde is generally ranging from 1:0.8 to 1:1. Novolacs require the addition of a curing agent such as paraformaldehyde, hexamethylenetetramine, or furfuraldehyde. The weight ratio of alkalilignin to phenol-formaldehyde resin when used as a binder for plywood production is 70:30-20:80, and for particleboard and related products is 90:10-20:80. The water content of the binder can range from 30 to 70%, and the viscosity can be varied either by adjusting the water content or by heating the binder. A suitable viscosity range is generally 100-2000 cP. Conventional fillers such as chalk, wood flour, and wheat flour can be used in the binder. When producing particleboard using the binder of the invention, paraffin, for example, can be added to the binder or to the chips separately to improve the swelling properties of the boards. Example 1. This example illustrates the usefulness of two products obtained from black liquor in the production of binder. One was black liquor evaporated to a solids content of 37.5%, the other was lignin sulfate obtained from black liquor by acid precipitation. Lignin sulphate was dissolved in NaOH solution after filtration and washing (see Table 1). Table Solids content PH Viscosity measured with a Brookfield viscometer 23°C Molecular weight distribution Mw 5000 Mw 10000 Mw 15000 ica 1 Black lye 37.5 12.7 43 cP 25½/t 14½/t 9Vt Acid-precipitated lignin sulphate dissolved in NaOH solution 37.5 12.2 3.336 cP 32½/# 13½/# 11% The binders are prepared as follows: 450 g of solution, acid-precipitated Lignin sulfate in NaOH is mixed with 550 g of a commercial resol-type phenol-formaldehyde resin containing 46% solids. Then, 84 g of a mixture containing 30 parts by weight of wood powder, 50 parts by weight of chalk, and 20 parts by weight of wheat flour is added to the solution. Birch veneers 1.5 mm thick and with a moisture content of approximately 3% are coated with the adhesive. The amount of glue applied to each side of the veneer was 150 g/m². Three boards were prepared. The pressure during the shearing test was 109,356 shear stress values, which correspond to the requirements for plywood according to the Finnish standard O.IV.1. The amount of wood that is destroyed (torn), which is essential for the product's resistance to weathering, does not, however, meet the requirements. As shown in Table 2, these values do not Black lye Acid-preserved lignin sulphate Finnish standard Pressing time min 2 4 2 4 Table 2 Dry Shear stress kp/cm2 26.4 28.5 26.4 28.1 20.9 Wood tearing PA 57 73 68 76 5*50 Wet Shear stress kp/cmf 16.0 16.8 16.0 18.0 14.1 Wood tearing % 8 . 12 23 27 50 pre-pressing was 7 kp/cm2 in 7 minutes. The hot pressing temperature was 135°C, the pressure was 16 kp/cm2, and the pressing time was 4 minutes and 2 minutes. The properties of the boards prepared in this way, which were determined in accordance with the Finnish standard O.IV.1, are presented in Table 2. Table 2 shows that using both binder mixtures, plywood with the following properties can be prepared Table 3 Solids content pH Viscosity measured with a Brookfield viscometer, 23°C Weight distribution by molecular weight Mw 5000 Mw 10000 Mw 15000 Alkalilignin separated from black liquor dissolved in NaOH solution 37.5% 11.5 45.480 cP 58% 38% 24% 40 W can be improved by even doubling the pressing time. Example JI. Preparation of plywood using alkalilignin in a binder having the molecular weight distribution according to the invention. The alkalilignin, which was separated from the black liquor and used to obtain the binder, had the properties shown in Table 3. 450 g of a solution of alkalilignin in NaOH was mixed with 550 g of a phenol-formaldehyde resol resin with a solids content of 46%. The viscosity of the mixture was 388 cP at 23°C. 84 g of a mixture containing 30 parts by weight of wood powder, 50 parts by weight of chalk, and 20 parts by weight of wheat flour was added to the solution. After this addition, the viscosity increases to 1000 cP at 23°C. The conditions for producing the plywood were the same as in Example 11. The properties of the plywood boards are shown in Table 4. The boards fully met the requirements of Finnish standard O.IV.1 for plywood used outdoors (tin, not for use in domestic conditions). Example III. Production of particleboards. A binder is prepared using the same alkali lignin as in Example II. 540 g of a 46% aqueous solution containing 210 g of alkali lignin and 40 g of NaOH is mixed with 460 g of a solution of a commercial resol-type phenol-formaldehyde resin containing 46% solids. The binder viscosity was 1040 cP at 23°C, while pH = 12.0. Table 4 109 356 Pressing time min 2 4 Finnish standard Dry shear stress kp/cm2 30.1 32.0 ^20.9 Wood failure % 89 91 ^50 Wet shear stress kp/cm2 17.3 20.0 14.1 Wood failure % 80 96 250 184 g of paraffin emulsion (50% solids content) was added to the binder, which reduced the viscosity to the value of = 850 cP (23°C). 10 20 8 was 210°C, pressure 27 kp/cm2, and time 60 sec/mm. The board properties shown in Table 5 were determined in accordance with the German standards DIN 52360-65 and 68761. As can be seen from Table 5, the binder according to the invention can be used to obtain particle boards whose properties correspond to the German standards (DIN) for waterproof particle boards. Patent claims 1. A binder used for the production of wood-based boards containing lignin derivatives and phenol-formaldehyde resins, wherein the ratio of lignin derivative to resin is 90:10-20:80, characterized in that it contains alkali lignin as a lignin derivative, wherein at least 50% of the lignin derivative is % by weight of alkalilignin has a molecular weight greater than 5000. 2. Binder according to claim 1, characterized in that Table 5 Binder according to the invention Requirements according to DIN Bending strength kp/cm2 208 180 Bending strength kp/cm2 6.2 ¦ ^3.5 Swelling thickness after 2 hours % 1.9 26.0 after 24 hours % 12.9 2:15.0 V100 lp/cm2 2.5 2:1.5 The measurement is carried out using a Brookfield RVT viscometer). A three-layer particleboard is prepared, consisting of 30% of the outer layer consisting of chips and 70% of the outer layer The binder-coated material constituted 12% of the dry surface of the outer chip layer and 10% of the dry surface of the inner chip layer. Before gluing, the moisture content of the chips was approximately 1%, and after gluing approximately 11%. The board thickness was 15 mm and the bulk density was 750 kg/m*. Pressing temperature 46 5K. Alkali lignin and phenol-formaldehyde resin are dissolved in an aqueous solution containing 30%-70% by weight of water. 3. The binder according to claim 1. 4. The binder according to claim 1, characterized in that it contains an effective amount of a hardener in the form of an aldehyde, such as formaldehyde, paraformaldehyde, and furfuraldehyde. 5. The binder according to claim 1, characterized in that it contains an effective amount of a filler, such as chalk, powdered wood, and wheat flour. 6. The binder according to claim 1, characterized in that it contains lignin sulfate as the alkalilignin. DN-3, z. 829/80 Price PLN 45 PL PL PL PL PL PL PL PL PL