SE413596B - Forfarande for framstellning av konstharts ur sockerhaltiga och eventuellt even ligninhaltiga avlutar fran cellulosaframstellning - Google Patents

Description

20 25 30 35 7802393-h 2 Sulfitavlut har tidigare provats som spånskivelim, t.ex. i den s.k. Pedersen-processen (danskt patent 100 984).

Enligt denna process, som ger väderbeständiga skivor av mycket god kvalitet, belimmas spânen med sulfitlut, varefter härdning sker i två steg, först varmpressning och sedan upphettning i autoklav under relativt lång tid (1 - 2 timmar). Förfarandet blir därigenom komplicerat och tidsödande att genomföra i industri- skala. Stora problem med korrosion orsakad av frigjord svaveldioxid i autoklaverna har rapporterats.

I ett annat förfarande används sulfitlut och svavel- syra som lim framför allt till s.k. waferboard. Enligt detta förfarande (Forest Products Journal gg (1974) 2, 38) påsprayas spånmaterialet först en 15- till 20-procentig svavelsyralösning.

Därefter inblandas sulfitlutspulver med det surgforda spånmate- rialet. Uthärdningen sker enbart i varmpress, industriellt acceptabla presstider och temperaturer används. Förfarandet uppges ha god ekonomi och ger goda hållfasthetsegenskaper hos skivmaterialet.

I en vidareutveckling av denna process (Adhesives Age, Februari 1976, 33) surgörs först sulfitluten med svavelsyra till pH 0,1 - pulvret används sedan som lim för spånskivor. Även här uppnås 0,3 varefter den spraytorkas. Det surgjorda sulfitluts- goda skivegenskaper under acceptabla produktionsförhållanden.

Det låga pH som används vid härdningen av skivorna gör emellertid att processen ur korrosionssynpunkt (i pressen och i metall- förband i de färdiga skivorna) starkt måste ifrågasättas. Lika- så måste man befara försämrade långtidsegenskaper hos skivorna.

Erfarenheterna av det arbete som redan gjorts är alltså, att spånskivor av mycket god kvalitet kan framställas med praktiskt taget enbart sulfitlut som lim. Orealistiskt tidsödande processbetingelser och/eller korrosionsproblem är allvarliga nack- delar som troligen motverkar dessa processers praktiska till- lämpning.

Sulfitavlut (torrhalt i regel 12 - 16 %) består till ca 50 % av lignosulfonater och till ca 30 % av sockerarter (samt dessutom av mindre mängder extraktivämnen, organiska syror mm). Lignosulfonaterna kan inte kondensera med sig själva till konsthartser av acceptabel kvalitet. Däremot kan de kondensera 10 15 20 25 30 35 7802393-4 3 med aldehyder till fenoplastliknande produkter. Se t.ex. svensk patentansökan 7506833-8 där en lösning av formaldehyd i fenol används för att tvärbinda ligninet. Sockerarter (framför allt pentoser) omvandlas vid upphettning framför allt i starkt sur miljö till furfuralderivat, dvs aldehyder som kan kondensera med ligninet. Detta är vad som med största sannolikhet sker i de tidigare beskrivna processerna, där sulfitlutbelimmade spån upp- hettas antingen under lång tid eller under starkt sura betingelser.

Sockret dehvdratiseras till furfuralderivat, som sedan konden- serar med ligninet. Under upphettningen avspaltas också de sulfon- syragrupper, som ej sitter starkt förankrade till ligninet. Detta ger svaveldioxid och korrosionsproblem som följd.

Enligt föreliggande uppfinning har det visat sig, att om sulfitlutens sockerarter omvandlas till furfuralderivat, innan luten används som lim,de tidigare kända processernas nack- delar undanröjes. Acceptabla spånskivor kan framställas under korta- presstider och utan korrosionsproblem.

Omvandlingen av sulfitavlutens sockerarter till furfuralderivat sker lämpligen genomatt den eventuellt något indunmnndeluten (15 - 30-procentig) surgörs till pH 0,1 - 2,0 och upphettas, t.ex. vid 70 - 18000 under 5 - 60 minuter, före- trädesvis vid 80 - 100oC under 20 - 60 minuter. För att öka furfuralutbytet kan andra sockerrika, framför allt pentosanrika, avfallsprodukter tillsättas sulfitavluten före upphettningen.

Exempel på dylika avfallsprodukter är melass, finfördelad halm och bagass. Under upphettningen avspaltas löst bundna sulfonsyra- grupper från ligninet och avges som svaveldioxid.

Före användningen som lim eller konstharts kan man höja lutens pH till 1,0 - den färdiga produkten, och öka dess torrhalt till 50 - 60 % genom indunstning. För att ytterligare förstärka sulfitlutlimmets 4,0, för att undvika för lågt pH i tvärbindningsmöjligheter kan man tillsätta ytterligare kemikalier, G som kan kondensera med ligninet. Exempel härpå är 5 - 15 fi furfural eller 5 - 25 % Vid framställning av spånskivor med det sålunda av en lösning av formaldehyd i fenol. framställda sulfitlutslimmet belimmas spån med 10 - 20 % torr- tänkt lut, varefter spänen arkas och pressas till en skiva vid 10 15 20 25 30 35 '7802393-4 4 150 - 200OC, 1,5 - 2,5 MPa och presstiden 8 - 15 s/mm (räknat på slutlig spånskivetjocklek).

Den här beskrivna på sulfítavlut baserade konst- hartsprodukten kan förutom som lim till spånskivor, plywood och dylika träprodukter även användas i formmassor för framställning av formade föremål genom pressning och liknande metoder, som bru- kar användas för framställning av härdplastprodukter.

Omvandlingen av utgångsmaterialets sockerinnehåll till furfural drives företrädesvis så långt, att i huvudsak allt ingående socker övergår till furfural. I vissa fall kan man emellertid nöja sig med en lägre grad av omvandling, t.ex. av stor- leksordningen 25 - 75 % av sockermängden.

Uppfinningen åskådliggörs av följande utföringsexempel.

Exemgel 1 15-procentig sulfitlut (Ca-bas) surgjordes med svavel- syra till pH 0,3 och upphettades vid QOOC under 30 minuter, varvid det mesta av sockret omvamïkmbs till furfuralderivat. Utfälld gips filtrerades av, och den filtrerade luten indunstades till ca 55 % torrhalt. Lutens pH höjdes till 10, varefter spån be- limmades med 10 % (torrt lim på torra spån) av den indunstade luten, arkades och pressades vid 180°C, 2 MPa under 5 minuter, 10 mm skivor av acceptabel kvalitet erhölls.

Exemgel 2 30-procentig sulfitlut (Na-bas) surgjordes med salt- syra till pH 0,3 och upphettades till 8000 under 40 minuter, varvid det mesta av sockret omvandlades till furfuralderivat. Luten indunstades till ca S2 % torrhalt. Lutens pH höjdes till 1,5 med ammoniak och 5 % furfural räknat på torr sulfitlut tillsattes.

Spân belimmades med 100% av detta sulfitlutslim, arkades och pressades vid 200°C, 2 MPa under H minuter. 10 mm skivor av god kvalitet erhölls.

Exemgel 3 15-procentig sulfitlut (Mg-bas) surgjordes med svavelsyra till pH 0,H och upphettades i 8000 under 1 timme, var- vid det mesta av sockret omvandlades till furfuralderivat. Lutens pH höjdes till 2,0 med ammoniak,varefter luten indunstades till 55 % torrhalt. 10 % formaldehyd 2/1) räknat på torr sulfitlut tillsattes, varefter av en fenolformaldehydlösning (fenol/- 10 15 780239:-4 5 spån belimmades och pressades som i de föregående exemplen.

Skivor av god kvalitet erhölls.

Exemgel 4 16-procentig sulfitlut (Mg-bas) surgjordes med svavelsyra till pH 0,3 och upphettades i autoklav vid 12000 under 30 minuter, varvid i huvudsak allt socker omvandlades till furfuralderivat. Lutens pH höjdes till 1,2 med ammoniak, var- efter luten indunstades till 50 % torrhalt. Faner belimmades och pressades samman vid 15000, 0,8 MPa under 5 minuter.

Plywood av god kvalitet erhölls.

Bxemgel 5 34-procentig sulfitlut (Mg-bas) surgjordes med svavelsyra till pH 0,6 och upphettades i autoklav vid 16000 under 30 minuter. Lutens pH höjdes till 1,2 med natriumhydroxid, var- efter luten indunstades till 50 % torrhalt. 10 % av en fenol- formaldehydlösning (fenol/formaldehyd 2/1) räknat på torr sulfit- lut samt vetemjöl som "filler" tillsattes. Faner belimmades och pressades samman vid 15000, 0,8 MPa under 5 minuter. Plywood av god kvalitet erhölls.

Claims (6)

7802393-4 PATENTKRAV

1. Förfarande för framställning av konstharts ur socker- haltiga och eventuellt även ligninhaltiga avlutar från cellulosa- framställning, k ä n n e t e c k n a t av att man i ett första steg utsätter avluten för sådan behandling, att en väsentlig andel av det ingående sockret omvandlas till furfuralderivat, och i ett andra steg, vid behov efter tillsats av lignin, kon- denserar furfuralderivaten med ligninet till ett konstharts.

2. förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k- n a t av att sulfitavlut används som utgångsmaterial.

3. Förfarande enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k- n a t av att sockerarterna omvandlas till furfuralderivat genom upphettning i sur miljö, företrädesvis i pH-intervallet 0,1 - 2,0, och relativt låg torrhalt, företrädesvis 15 - 30 %.

4. Förfarande enligt patentkravet 1, 2 eller 3, k ä n- n e t e c k n a t av att man sätter andra sockerríka, framför allt pentosanrika, avfallsprodukter till avluten för att öka furfuralutbytet.

5. Förfarande enligt något av patentkraven 1 - 4, k ä n n e t e c k n a t av att kondensationen mellan furfural- derivaten och ligninet utförs vid förhöjd temperatur, före- trädesvis 50 - 80 % torrhalt och vid ett pH 1,0 - 4,0.

6. Förfarande enligt patentkravet 5, k ä n n e t e c k- n a t av att ytterligare kemikalier, som kan kondensera med lignin, tillsättes för slutkondensatíonen. ANFÖRDA PUBLIKATIONER: