SE409090B - Saett att framstaella cellulosabaserade skivmaterial - Google Patents

Description

l0 l5 20 25 30 3 7808538-8 Den sistnämnda metoden gäller speciellt vid användning av ureaformaldehyd- harts där man tidigare arbetade med hartser med molförhâllanden urea till for- maldehyd inom ungefärliga intervallet l:l,4 till l:l,8 men numera i stor ut- sträckning övergâtt till hartser med molförhållanden runt eller understigande _ l:l,4. Trots sänkning av molförhållandet kommer vissa mängder av fri formal- dehyd att finnas kvar och en alltför långtgående sänkning av molförhållandet för att undvika problemen med fri formaldehyd går ej att genomföra då därvid andra egenskaper, främst håïlfastheten hos skivmaterialen, påverkas negativt.

Låga molförhållanden ger även en försämring av hartsets lagringsbarhet, späd- mrmteu.

Man har även använt sig av tillsatser av urea eller andra formaldehydbin- dande ämnen till hartser före användningen men även denna metod medför givetvis sänkning av molförhållandet med påföljande nedgång i de framställda skivmateria- lens hållfasthetsegenskaper. Vidare har tillsats av formaldehydbindande ämnen till spån före, under eller efter belimningen av dessa använts. Om exempelvis obelimmade spån besprutas med formaldehydbindande ämne under sådana betingelser att betydande mängder av ämnet kommer att befinna sig på spånens yta kommer detta att på motsvarande sätt som vid tillsats till limlösning inverka menligt på det använda bindemedlet och därmed på de framställda materialens egenskaper.

Det har nu visat sig vara väsentligt för erhållande av reproducerbara resul- tat med avseende på hållfasthetsegenskaper vid industriell framställning av t.ex. spânskivor att det formaldehydbindande ämnet i största möjliga utsträckning hàlles skilt från bindemedlet under uthärdningsförloppet för detta. Enligt uppfinningen åstadkommas detta genom att cellulosabestàndsdelarna vid en låg fukthalt behand- las med ett formaldehydbindande ämne. Härigenom kommer det formaldehydbindande ämnet att penetrera cellulosapartiklarna istället för att kvarhållas på partik- larnas yta. Då partiklarna efteråt belimmas, och limmet under pressningsförloppet härdar, kommer härdningsförloppet att i stort vara opåverkat av det formaldehyd- bindande ämnet, varför reproducerbara och höga hållfasthetsegenskaper hos skiv- imaterialen erhålles. Det förefaller även som, att enligt uppfinningen framställda skivmaterial kommer att uppvisa förbättrade egenskaper med avseende på formalde- hydavspaltning så tillvida att den faktiska avdunstningen, under en längre tids- period, från de framställda skivmaterialen blir avsevärt reducerad.

Spån för framställning av spånskivor har ursprungligen en mycket hög och va- rierande fukthalt, vanligen inom intervallet 30 till l20 h. Fukthalten måste re- duceras till värden understigande dessa för att den efter bindemedelstillsatsen vid skivframställningen erhållna totala fukthalten ej skall överskrida den för t.ex. ångsprängning kritiska gränsen av cirka 14 %. fee! 10 15 20 25 30' 40 vanessa-a i Om partiklar med de ovan angivna fukthalterna 30-l20 procent behandlas med ett formaldehydbindande ämne kommer detta att oregelbundet tränga in i partiklarna och större delen kvarhålls på partiklarnas yta. En efterföljande kraftig torkning av partiklarna kommer på grund av uppträdande kromatografi- effekter att medföra att eventuellt inträngt formaldehydbindande ämne åter vandrar mot partiklarnas yta. Efter belimning av partiklarna kommer därvid det formaldehydbindande ämnet att delta i härdningsförloppet och reproducer- bara resultat med avseende på hållfasthetsegenskaperna kommer ej att erhållas; Ett sådant förfarande beskrivs i svenska patentet l85 553 där spån med hög fukthalt behandlas med formaldehydbindande ämnen varefter de så behandlade spånen torkas till för skivframställning lämplig fukthalt och belimmas. Ett liknande förfarande beskrivs i den tyska offentliggjorde ansökan l653l67 där en mindre del av det använda spånmaterialet behandlas med en vattendispersion av melamin som formaldehydbindande ämne. Då melamin inte är vattenlösligt kom- mer de enligt denna publikation behandlade partiklarna att uppvisa det formal- dehydbindande ämnet på sin yta, Vid föreliggande förfarande för framställning av cellulosabaserade skiv- material med användning av formaldehydbindande ämnen där dessa tillföras cellu- losabestândsdelar med låg fukthalt och före belimningen erhålles en maximal in- trängning av det formaldehydbindande ämnet. Förfarandet enligt uppfinningen ger, förutom minskad formaldehydavspaltning vid framställningen av skivprodukterna och färdiga produkter med låg halt fri formaldehyd, produkter med goda och re- producerbara hållfasthetsegenskaper. Då det formaldehydbindande ämnet till skill- nad från tidigare kända förfarandet ej bringas i direkt kontakt med det använda bindemedlet påverkas detta och dess uthärdning ej i nämnvärd grad varför produkter ' med jämnare och högre hâllfasthet erhålles. Förfarandet enligt uppfinningen er- bjuder ett sätt att reproducerbart framställa skivmaterial med goda hâllfasthets- egenskaper och mycket låg halt fri formaldehyd varvid de fluktuationer och för- sämringar av hâllfastheten som kan uppträda vid exempelvis behandling av spån med hög fukthalt undvikes. Speciellt fördelaktigt är föreliggande förfarande vid använd- ning av'bindemedel med lågt molförhållande då härvid annars en ytterligare sänkning av molförhállandet ger upphov till väsentligt försämrade styrkeegenskaper. I pro- dukter framställda enligt förfarandet där det formaldehydbindande ämnet penetrerat in i de enskilda beståndsdelarna kommer den lättrörliga frigjorda formaldehyden att effektivt absorberas av detta. Produkter framställda enligt förfarandet uppvi- ”sar även god dimensionsstabilitet. En ytterligare fördel är att hydrolysbenägen- heten hos det använda bindemedlet minskas då dettas molförhållande ej påverkas i nämnvärd utsträckning.

Föreliggande uppfinning avser således ett förfarande för framställning av cellulosabäserade skivmaterial genom sammanpressning av cellulosabestàndsdelar _belimmade med härdbara formaldehydbaserade bindemedel där åtminstone en del av 10 20 25 30 35 40 7366536 *8 beståndsdelarna före belimningen behandlats med formaldehydbindande ämne vilket utmärkes av att behandlingen med det formaldehydbindande ämnet genom- föres vid en låg fukthalt hos cellulosabestândsdelarna. I sin vidaste aspekt avpassas fukthalten hos cellulosabeståndsdelarna så att vid behandlingen med det formaldehydbindande medlet beståndsdelarna efter belimningen uppvisa en fukthalt av högst l4 viktprocent.

Fukthalten hos cellulosabestândsdelarna bör vid behandlingen med formalde- hydbindande ämne understiga l2 viktprocent för att den eftersträvade inträng- ningen skall erhållas och för att efterföljande torkning med hänsyn till den vid skivframställningen acceptabla fukthalten ej skall vara nödvändig. Fukt- halten ligger lämpligen inom intervallet 0 till 6 viktprocent och företrädes- vis inom intervallet l till 3 viktprocent. Med hänsyn till den hos exempelvis träspån ursprungliga höga fukthalten måste cellulosamaterialet i normalfallet torkas före behandlingen med formaldehydbindande ämne. Torkningen kan exempel- vis göras genom varmluftsblåsning varigenom det utgående materialet får en tempe- ratur av cirka 80 till lO0°C. Temperaturen hos materialet vid behandlingen enligt uppfinningen är inte kritisk utan kan variera inom vida gränser från omgivnings- temperatur till den direkt efter torkningen erhållna temperaturen. Exempelvis kan behandlingen utföras vid temperaturer inom intervallet l5 till 90°C. En viss förbättring av hâllfastheten hos de färdiga produkterna har observerats då be- handlingen utföres vid lägre temperatur varför den lämpligen genomföres vid tempe- raturer hos cellulosabeståndsdelarna inom intervallet 20 till 60°C.

Med cellulosabeståndsdelar och cellulosainnehållande beståndsdelar avses en- ligt uppfinningen mekaniskt sönderdelade produkter av trä och andra icke deligni- fierade cellulosainnehållande material såsom träspån, sågspån, kutterspån, sönder- delningsprodukter av lin, bagass, sockerrör, och andra grövre och finare träfiber- material etc. Företrädesvis utgöres cellulosamaterialet av spân.

Enligt uppfinningen kan givetvis framställas skivmaterial bestående av mer än ett skikt. Det faller inom uppfinningens ram att endast en del av de i skiv- materialen ingående mängderna beståndsdelar behandlas med formaldehydbindande ämne. Lämpligen behandlas dock för enskiktsskivor hela mängden cellulosabestånds- delar och för flerskiktsskivor hela mängden cellulosabestàndsdelar för minst ett skikt. För tre- och flerskiktsskivor kan med goda resultat enbart mittskiktet respektive mittskikten behandlas då dessa pà grund av sin porositet utgör den ur hâllfasthetssynpunkt svagaste delen.

Föreliggande förfarande kan tillämpas vid användning av de olika normalt an- vända formaldehydbaserade bindemedlen såsom ureaformaldehydharts, melaminformal- dehydharts och blandningar av dessa harts, samkondensat av urea, melamin och for- maldehyd samt samkondensat innehållande fenoliska produkter såsom fenol, resorci- nol och sulfitlut. Lämpligen används vid framställningen av skivmaterial enligt uppfinningen ureaformaldehydharts eller ureamelaminformaldehydharts. l0 l5 20 25 30 35 40 7308538-8 b 5 Som behandlingsmedel kan användas kända föreningar med förmåga att binda formaldehyd. Som exempel på sådana kan nämnas kvävehaltiga föreningar såsom me- lamin, diazin-, triazin- och aminföreningar. Det är väsentligt att föreningarna kan penetrera cellulosabeständsdelarna varför det i vissa fall kan vara erforder- ligt att använda lösningsmedel av lämplig flyktighetspunkt, exempelvis-alkoholer.

Företrädesvis användes vattenlösliga föreningar och speciellt goda resultat er- hålles med urea vilket förutom att det ytterst effektivt absorberar formaldehyd även är fördelaktigt ur miljösynpunkt och av ekonomiska skäl.

Efter behandlingen med det formaldehydbindande ämnet bör ingen torkning av cellulosabeståndsdelarna ske före belimningen då härvid annars det i beståndsde- larna inträngda formaldehydbindande ämnet skulle vandra ut mot ytorna och tidi- gare diskuterade negativa effekter uppträda. Om torkning är nödvändig måste denna ske under kontrollerade och milda betingelser. Koncentrationen av formaldehydbin- dande ämne i påförda vattenlösningar avpassas således med hänsyn till att efter- följande torkning skall undvikas. Mängden påfört formaldehydbindande ämne räknat torrt på torrt cellulosamaterial ligger lämpligen inom intervallet 0,2 till 2 viktprocent och företrädesvis inom intervallet 0,5 till l,5 viktprocent.

Vid behandling med vattenlösningar av formaldehydbindande ämne skall även tillses att vattenhalten hâlles på låg nivå för att inträngningen i cellulosa- beståndsdelarna skall bli maximal. Vid lösningar av urea är det lämpligt att arbeta med koncentrationer av 20 till 50 viktprocent och företrädesvis 30 till 50 viktprocent. För att öka koncentrationen av formaldehydbindande föreningar i lösningar utan risk för utfällningar kan värmning på känt sätt tillgripas.

Ett lämpligt sätt att tillföra formaldehydbindande föreningar till cellulosa- material med fukthalt understigande l2 viktprocent enligt uppfinningen är att kombinera det formaldehydbindande ämnet med andra vid skivframställning brukliga tillsatser och härigenom nedbringa den tillsatta vätskemängden. Det formaldehyd- bindande ämnet kan exempelvis pâföras inblandat i härdarlösningen för bindemedlet eller i lösningar av träskyddsmedel etc. Speciellt lämpligt är att tillföra det formaldehydbindande ämnet i intim blandning med hydrofoberingsmedel. _ Vid spânskiveframställning och annan skivframställning användes som hydro- foberingsmedel ofta paraffinvaxdispersioner vilka tillföres inblandat i limmet eller separat före belimningen. Normalt användes paraffinvaxdispersioner med koncentrationer av 25 till 65 procent vax vilka påföres till halter av ca 0,l till l procent torrt vax räknat på torra spån. Vaxdispersionerna kan vara anjo- niska, nonjoniska eller katjoniska. Dessa dispersioner är välkända kommersiella produkter och kan förutom det använda laddade eller oladdade emulgermedlet inne- hälla skyddskolloider som CMC, gelattn etc. I dessa dispersioner kan inblandas formaldehydbindande ämnen såsom urea genom enkel mekanisk blandning. Det är ytterst lämpligt att påföra det formaldehydbindande ämnet ur en intim blandning med vax- dispersion då härigenom icke endast nedbringas den totala tillförda vätskemängden utan det även erhålles ett skyddande skikt av vax runt cellulosabeståndsdelarna l0 15 20 25 '30 35 40 7 7808538-8 vilket ytterligare bidrar att hälla det formaldehydbindande ämnet skilt från bindemedlet. Föreliggande uppfinning avser även ett medel för förfarandet för framställning av cellulosabaserade skivmaterial vilket utgöres av en intim blandning av formaldehydbindande ämne och vax och vatten. företrädesvis ut- göres det formaldehydbindande ämnet av urea och vaxdispersionen är lämpligen anjonisk eller nonjonisk. En lämplig dispersion för behandling enligt före- liggande förfarande innehåller 5 till 50 viktprocent vax och 5 till 50 vikt- procent urea. Lämpligen användes urea-vax-blandningar i dispersioner med 40 till 65 procents torrhalt.

Efter behandlingen enligt uppfinningen utföres belimning på sedvanligt sätt med formaldehydbaserade härdbara bindemedel och sammanpressning till skiv- produkter sker vid sedvanliga tryck och temperaturer.

Som tidigare nämnts användes som bindemedel lämpligen ureaformaldehydharts eller urea-melamin-formaldehydharts. Enligt en föredragen utföringsform av före- liggande uppfinning utgöres det använda bindemedlet av ett ureaformaldehydharts med ett lågt molförhållande urea till formaldehyd då dessa i sig ger förhållande- vis låg halt fri fornaldehyd och då det vid användningen av dessa är väsentligast att ej påverka molförhållandet vilket ju undvikes genom behandlingen enligt upp- finningen. Med lågt molförhållande avses här hartser med förhållande urea till formaldehyd inom intervallet l:l,l till understigande l:l,4 och lämpligen inom intervallet l:l,20 till l:l,35.

Uppfinningen beskrives närmare i följande utföringsexempel vilka emellertid ej är avsedda begränsa densamma. Procent och delar avser viktprocent respektive viktdelar såvida annat ej anges.

Exempel lQ:Q_ I samtliga försök framställdes skivor av dimensionerna 500 x 330 x l6 mm genom sammanpressning av spån belimmade med ett ureaformaldehydharts med molför- hållande urea till formaldehyd av l:l,3. Vid pressningen var presstiden 7,7 sek/mm och presstemperaturen l85°C.

De i tabellen redovisade värdena utgör medelvärden för sex skivor. Mätning- arna gjordes 4 dygn efter skivtillverkningen. Halten fri formaldehyd bestämdes medelst EESYP-perforatormetod vilken bland annat beskrivs i British Standard l8ll, svällning och tvärdraghàllfasthet mättes enligt DIN 68761. Referensprovet i varje enskilt försök avser skivor framställda under motsvarande betingelser utan till- sats av formaldehydbindande ämne. I samtliga övriga försök har som formaldehyd- bindande ämne tillsatts urea i en mängd av l viktprocent räknat på torra spán.

Försök A och B. Dessa avser framställning av enskiktsskivor av träspån.

Urean satsades i form av en 40 %-ig vattenlösning. l50 g 60 %-ig hartslösning per 1000 g spân användes och härdaren utgjordes av en 20 2-ig salmiaklösning doserad till l,9 % räknat pà torrt harts. 78fi8538-8 0 ' f§rsöhj;¿ Enskiktsskivor framstäïïdes med motsvarande mängd bindemedeï som i A och B. Spånen-tilïfördes urea i form av en vaxdispersion. Totait satsa- des 33 g av en vaxdispersion innehåïïande 12 procent vax och 30 procent urea. f§§§ö§_0. I detta försök framstälïdes treskiktsskivor där behandïingen 5 med urea enbart gjordes för mittskiktet. Urean tiiïsattes medeïst en vaxdis- persion enligt försök D och för beïimningen av detta skikt användes 125 g 60 %~igt harts. Ytskikten beïimmades med 200 g 60 2-igt harts. 1 % saïmiak användes som härdare och som hydrofoberingsmedeï för dessa skikt användes 8 g vax per 1000 g spån. I Procentueïï Spånfuktighet Tvärdraghåiï- förändring Haït fri vid ureatill- Spântempe- Sväïlning fasthet i tvärdrag- formaïde- Försök sats 7; retur °c 11 MPa hånfesth. 11_y_a_ ____ Referens 1,4 80 3,1 g 0,70 0,038 A 1,4 00 3.2 0.79 +13 0,017 Referens 1,4 30 i 3,2 0,70 0,034 ß 1,4 30 2,7 0,33 + 20 'ß 0,017 Referens 1,2 30 5,2 0,63 0,035 c 1,2 30 4,6 0,66 + 26 e; 0,014 Referens 1,2 30 3,9 0,64 0,039 0 ' '1,2 30 3,9 0,67 3, 5% 0,019

Claims (10)

10 20 25 30 , vanessa-s Patentkrav. 2 g

1. l. Sätt att framställa cellulosabaserade skivmaterial genom sammanpressning av med härdbara formaldehydbaserade bindemedel belimmade cellulosainnehållande beståndsdelar varvid åtminstone en del av beståndsdelarna före belimningen be- handlats med formaldehydbindande ämne, k ä n n e t e c k n a t därav, att de cellulosainnehållande beståndsdelarna vid behandlingen med det formaldehydbin- dande ämnet uppvisar en fukthalt understigande 12 viktprocent.

2. Sätt enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t därav, att fukthalten hos de cellulosainnehållande beståndsdelarna ligger inom intervallet 0 till 6 vikt- procent.

3. Sätt enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att fukthalten ligger inom intervallet l till 3 viktprocent.

4. Sätt enligt något av krav l till 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att det formaldehydbindande ämnet utgöres av urea.

5. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t därav, att det härdbara formaldehydbaserade bindemedlet utgöres av ett ureaformaldehydharts eller ett urea-melamin-formaldehydharts.

6. Sätt enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t därav, att det formaldehyd- baserade bindemedlet utgöres av ett ureaformaldehydharts med ett molförhâllande I urea till formaldehyd inom intervallet l:l,l till understigande l:l,4.

7. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t därav, att hela mängden cellulosainnehållande beståndsdelar i minst ett skikt av skivmateria- let behandlas med formaldehydbindande ämne.

8. Medel för framställning av cellulosabaserade skivmaterial genom förfaran- det enligt krav l till 7, k ä n n e t e c k n a t därav, att det utgöres av en intim blandning av formaldehydbindande ämne, vax och vatten.

9. Medel enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a t därav, att det utgöres av en vattendispersion innehållande 5 till 50 viktprocent vax och 5 till 50 vikt- procent urea.

10. Medel enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a t därav, att dispersionens torrhalt ligger inom intervallet 40 till 65 viktprocent. .k LSAMÅÄQEE Uppfinningen hänför sig ti11 ett sätt att med användning av härdbara formaldehydbaserade bindemedeï framstälia skivmateriaï av ceïiulosainne- håiiande bestàndsdeiar. Genom att åtminstone en de] av bestándsdeiarna före beiimningen och vid en ïàg fukthaït behandïas med ett formaidehydbindande ämne får de efter sammanpressningen erhäïïna skivmaterialen en Iág haït fri formaidehyd och mycket goda håïïfasthetsegenskaper. Fukthaïten hos bestånds- delarna vid behandïingen ligger under 12 viktprocent. Det formaidehydbindan- de ämnet utgöres företrädesvis av urea.