SE446987B - Bindemedel for tre- och fiberbaserade material av fenol-formaldehydharts och fraktionerade ligninderivat samt forfarande for framstellning av bindemedlet - Google Patents

Description

446 987 2 som används vid framställningen av bindeämne enligt i sistnämnda skrifter angivna uppfinningar har mer än 50 % en molekylvikt högre än 5000. Dylika av Frakfionaëde ligninderivater framställda binde- medel har Visflt Si9VHFêaVS@ëff överlägsna gentemot tidigare utav ligninderivater framställda bindemedel i fråga om sina väderbestän- dighetsegenskaper i synnerhet, medan deras hållfasthetsegenskaper fullt motsvarar hållfasthetsegenskaperna hos kommersiella fenol- formaldehydhartslim.

Ovan anförda bindemedel, av vilkas inneburna ligninderivater mer än 50 % har molekylvikt högre än 5000, framställs utav efter molekyl- vikt fraktionerade lígnhmeñvater erhå11n¿ ur ce11u1°sak°kning_ Fraktionering utförs vanligtvis genom ultrafiltrering av avluten efter kokningen med hjälp av en semipermeabel membran. Andra slag av fraktioneringsförfaranden har beskrivits bl.a. i finska patent- anafikan nr. 3626/72.

Vid strävandena att utveckla de ovannämnda, av fraktionerade lignin- derivater framställda bindemedlen till att bli lämpliga för indus- triell produktion i stor skala utgör den i bindemedlets framställning oumbärliga, rikligt högmplekylära ligninderivater innehållande fraktionen en relativt liten del av torrsubstansen i avluten från cellulosakokning, i och med att t.ex. av alkaliligninerna som er- hålls ur sulfatkokning vanligtvis endast ca. 25-30 vikt-% äger en molekylvikt högra än sooo. :fan man strävar asfhän at: av aa un framställning av bindemedlet använda Iïgündeflvatenm mer än 50 vikt-% skallzha molekylvikt högre än 5000,kommer blott en ringa del av avlutens ursprungliga torrsubstans till användning, vilket givet- vis nedsätter uppfinningens betydelse med tanke på totalanvänd- ningen av avlut och ved.

Bindemedlet framställs genom blandning av fraktïonerade ligninderi- vater och fenol-formaldehydharts. Fenol-formaldehydhartset fram- ställs i tegel av fenol och formaldehyd. Riklig användning av formaldehyd främjar bildningen av metylolgrupper i fenol-formalde- hydhartfien Riklig förekomst av metylolgrupper i fenol-formaldehyd-' Iwrtser är till fördel för det av fraktionerade lignhmerivater framställda bindemedlet, därför att det är sannolikt att just dessa grupper reagerar med ligninderivaterna. Det bör dock observeras att riklig användning av formaldehyd i framställningen av fenol- formaldehyden medför agg det producerade fenol-formaldehydhartset innehåller rikligt med fri formaldehyd, vilket på grund av formal- L,- 446 987 s dehydens flyktighet och giftighet är farligt ur arbetartrygghetens synvinkel. Användning av ett dylikt, fri formaldehyd innehållande fenol-formaldehydharts som komponent i ett bindemedel är därför mindre rekommendabel och har förbjudits i ett flertal länder.

Föreliggande uppfinning har till syfte att avhjälpa de ovannämnda nackdelarna. De för uppfinningen kännetecknande omständigheterna har framförts i patentkraven.

Uppfinningen baserar sig på det överraskande, i senaste undersök- ningar observerade faktum att man utav fraktionerade ligninderi- vater av vilka minst 35 vikt-% , företrädesvis 40 vikt-%, har en molekylvikt över 5000 kan framställa ett väderfast binde- medel med förträfflig hâllfasthet för bruk i framställningen av faner-, spån- och fiberplattor samt dylika produkter. Vid fram- ställningen av fenol-formaldehydhartset som användes i bindemedlet använder man fenol och formaldehyd fördelaktigt i molförhållande mellan 1:1,8 och 1:3.

Tack vare uppfinningen behöver ligninderivaterna endast fraktioneras så långt att minst 35 vikt-%, företrädesvis 40 vikt-%, av lignin- derivaterna har en molekylvikt högre än 5000. Framställningen av det uppfinningsenliga bindemedlet är därmed avsevärt fördelaktigare och billigare jämfört t.ex. med framställningen av bindemedlen som anges i finska patentskrifterna 51105 och 51946, vartill lignin- derivaterna som däri användes har behövt fraktioneras avsevärt längre, sålunda att mer än 50 vikt-% av sagda ligninderivater har en molekylvikt högre än 5000. Framställningen av det uppfinnings- enliga bindemedlet är på grund av de anförda omständigheterna avse- värt enklare och prisbilligare än framställningen av förut kända bindemedel av samma typ.

Alkaliligninets molekylviktsfördelningar kan bestämmas med hjälp av gelkromatografiska metoden, såsom har angivits t.ex. av Whitaker, J.R., Anal. Chem. ââ (1963):12, 1950-1953, Forss, K.G. och Stenlund, B.G., Paperi ja Puu gå (1966):9, 565-574 och 11, 673-676, samt Forss, K.G., Stenlund, B.G. och Sågfors, P.-E., Applied Polymer Symposium nr 28 (1976), 1185-1194, John Wiley & Sons Inc. I dessa 446 987 4 förfaranden elueras proven genom en gelkromatografikolonn. Mole- kylviktsfördelningarna bestämmes på basis av korrelationen mellan molekylvikterna och motsvarande retentionsvolymer. Denna korrela- tion kan man uppställa genom bestämning av olika fraktioners mole- kylvikter med hjälp av ljusspridningsmetoden eller med användning av osmometri eller ultracentrifugeringsteknik. Dessa förfaranden är emellertid ytterst mödosamma och det är därför med tanke på praktiken ändamâlsenligare att kalibrera gelkromatografikolonnen med hjälp av lätt tillgängliga ämnen som har kända molekylvikter.

Ett dylikt ämne är t.ex. glukagon, som har molekylvikten 3483.

Således kan man även jämföra molekylvikterna hos de i bindemedlet använda ligninderivaterna med glukagon. I enlighet härmed har mer än 40 vikt-%, företrädesvis mer än 45 vikt-%, av de till det upp- finningsenliga limmet använda ligninderivaterna en molekylvikt högre än glukagon.

Vattenlösningen av det uppfinningsenliga bindemedlet har pH 8-14.

Ligninderivaten användes i form av alkali- eller jordalkali- salter möjligtvis innehållande ett överskott av respektive alkali.

Bindemedlets basicitet är också gynnsam därför att ett basiskt bindemedel orsakar mindre korrosion än ett surt bindemedel. Det är också att märka att vid tillsättning t.ex. av natriumhydroxid till bindemedlet nedsätter natriumhydroxiden bindemedlets viskosi- tet, vilket underlättar bindemedlets framställning och vidare- behandling.

I en gynnsam utföringsform av uppfinningen innehåller bindemedlet urea 1-15 vikt-%, företrädesvis 5-10 vikt-%, av fenol-formaldehyd- hartsets torrsubstans beräknat. Vid tillblandning av urea till fenol-formaldehydhartset reagerar urean med formaldehydöverskottet och binder därmed sagda i blandningen förefintliga formaldehyd- överskott. Användning av urea i bindemedlet förbättrar således arbetartryggheten och möjliggör användning av ett bindemedlets hållfasthetsegenskaper förbättrande formaldehydöverskott i samband 446 987 5 med fenol-formaldehydhartsets framställning. Tillsammans med formal- dehyden biLdar urea ett permanent polymerat och ökar därmed även bindemedlets hållfasthet. i Ligninderivaterna som man använder till framställning av uppfin- ningsenlig lim kan vara t.ex. alkaliligniner som erhålles ur alka- lisk kokning av ett råmaterial innehållande lignocellulosa, t.ex. ur sodaprocessen (koklösningen innehåller natriumhydroxid), sulfat- processen (koklösningen innehåller natriumhydroxid, natriumsulfid och -hydrosulfid) eller syre-alkaliprocessen (kokningen utföres med natriumhydroxid i närvaro av syre).

Ligninderivaternas fraktionering kan utföras enligt vilket som helst i och för sig känt fraktioneringsförfarande, såsom medelst utfällning, extraktionsmetoden eller ultrafiltrering. Dylika frak- tioneringsförfaranden har beskrivits bl.a. i USA-patentskriften 3 825 526 samt i finska patentansökan 3626/72.

Uppfinningen beskrives nedan i detalj med hjälp av utföringsexempel eoch hänvisningar till bifogade ritningar, i vilka: Fig. 1 och 2 visar referensämnens och interna standarders eluering genom gelkromatografikolonner Sephadex G-75 och Sephadex G-50, bestämda med absorptionen vid 280 nm.

Fig. 3 och 4 visar referensämnenas molekylvikters logaritmer som funktion av relativa retentionsvolymer bestämda med hjälp av elue- ringsmetoden och ljusspridningsmetoden (LSA).

Fig. 5 visar ofraktioneradew(A)~och fraktionerade (B, C) D;vÉ och F) alkaliligniners gelkromatogram (sulfatkok av Scots Pine).

Fiq. 6 visar de kumulativa molekylviktsfördelningarna, motsvarande kromatogrammen i fig. 5.

Alkalilignínernas molekylviktsfördelningar bestämdes i utförings- exemplen enligt följande förfarande: 446 987 Alkalilignínproven analyserades gelkromatografiskt med användning av Sephadex-kolonner (150 cm längd, l cm diameter). Alkaliligninerna upplösta i natriumhydroxid-vattenlösning eluerades genom en Sepha- dex G-50-kolonn med NaOH (0,5 M) såsom eluent. Elueringshastigheten uppgif-k till 20 ml/h. ' Ligninets koncentration i eluentfraktionerna bestämdes med hjälp av absorbansmätningar (280 nm). Retentionsvolymen bestämdes genom Vägning av eluentfraktionerna.

För att nå resultat som är oavhängiga av gelfyllnadstätheten, infördes en relativ retentionsvolymskala genom användning av tvenne kalibreringsämnen såsom interna standarder. Retentionsvolymtoppen som framkom med Blue Dextran (M = 2-106) antogs som första referens- punkt i skalan med värdet 0. Den andra referenspunkten, givande värdet 1, fanns genom bestämning av retentionstoppen som erhålles med sulfosalicylsyra (M = 2l8) (Fig. l - Sephadex G-75 och Fig. 2 - Sephadex G-50). ' Kolonnernas kalibrering skedde genom samtidig bestämning av förhål- landet för molekylviktslogaritmen och relativa retentionsvolymen för lätt tillgängliga ämnen med känd molekylvikt. Sephfldßx G-50-kolonnen kalibrerades med användning som referensämne av Cyto- chrom C, Glukagon och Bacitractin (M = 1423) samt av NaOH (0,5 M3 som eluent (Fig. 2 och 4).

Härvid består de ligninderivattver som snabbare än 9ïUka9°fl N" eluerade genom gelkromatografikolonnen (lägre relativ retentions- volym) av molekyler med molekylvikt högre än 3483 (Glükä90h)- Exemgel l Sulfatavlut som erhål1its.ur tallsulfatkokninq (Pinuß Silveßtriß) lnaunstaaes till torrsubstanshalt 33 %. »Lösningen hade PH 12-7- Molekylviktsfördelningen bestämdes med användning av Sephadex D-50-kolonnen enligt ovan beskriven metod. Det erhållna kromato- grammet återges i Pig. 6 (A). Molekylviktsfördelningen, Pig. 7 (A), beräknades med hjälp av den i Fig. 4 visade kalibreringskurvan. 446 987 7 I enlighet härmed hade 25,3 vikt-% av sulfatavlutens alkaliligniner en molakylvixc högre an sooo aan 32,0 vika-e hade en över :ass (glukagon). I Vid framställningen av fenol-formaldehydhartsei användes molförhål- landet l:2,S mellan fenol och formaldehyd. Hartsets torrsubstans- halt var 46 % och pH 11,1. Bindemedlet framställdes genom bland- ning av det framställda fenolhartset (450 g) till den indungtade sulfatavluten (418 g). Blandningen omrördes i 10 minuter och där- efter tillsattes l32 g Fyllmedelsblandning bestående av Vefiemflöl (13 9) quebracho (32 g), krita (61 g) och trämjöl (26 g). Bindemedlet hade viskositet 240 mPa.s och pH 12,1.

Bindemedlet användes.till tillverkning av 3-ply björkfanerskivor.

Utbredningsmängden var 150 g/m2, förpressningstrycket 0,7 MPa och förpressningstiden 6 min. Plattorna hetpressades vid l35°C, med trycket 1,7 MPa; pressningstiderna som användes var 2, 3 och 4 min.

Plattornas egenskaper bestämdes i torrt tillstånd samt efter kok- ning i enlighet med finska kryssfanerstandarden SFS 2416. Plattor- nas egenskaper har framförts i Tabell 1, där varje tal är medel- värdet för fem provstycken.

Exempel 2 Den 1 Exempel 1 använda sulfatavlüten ultrafiltrerades, varvid man erhöll en alkaliligninprodukt, vars molekylviktsfördelning har vi- sats i Fig. 7, kurvan B (gelkromatogrammet i Fig. 6, B). I enlighet härmed hade 30,9 vikt-% av ligninderivaterna en molekylvikt högre än 5000 samt 40,0 vikt-% en som var högre än 3483 (Glukagon).

Bindemedlet framställdes liksom i Exempel l, med användning av samma fenolharts. Viskositeten var efter fyïlmedeltillsats 320 mPa.s..

Med användning av bindemedlet framställdes 3-ply björfanerpiattor under samma omständigheter som i Exempel l. Plattornas egenskaper har framförts i Tabell 1. 446 987 Exeyel 3 . .nlkafliligninprodukten isolerades genom ultrafiltrering av en sul- fatavlut. 'Dess molekylviktsfördelning bestämdes gelkromatogra- fiskt, kromatogrammet ses i Fig. 6, C, och molekylviktsfördelningen 1 Fig. 7, C. I enlighet härmed hade 36,0 % av sulfatligninerna en momekyänkt högre am sooo sam: 46,5 vikt-2 en moiekylviku över 3483 (Glukagon) . Bindemedlet framställdes liksom i Exempel 1.

Bindemedlets viskositet var 420 mPa.s och pH 12,0.

Med användning av bináemedlet tillverkades 3-ply björkfanerplattor såsom i Exempel 1; plattornas egenskaper ses i Tabell lg Exemnel 4 Medelst ultrafiltrering framställdes en alkaliligninfraktion, vars gelkromatogramm ses 1 Fig. 6, D, och molekylviktsfördelningen i Pig, 7, D. I enlighet härmed hade 43,2 vikt-% av alkaliligninerna en molekylvikt högre än S000 och 54,1 vikt-% hade högre molekyl- vikt än 3483 (Glukagon). ßindemedlet framställdes Iiksmni Exemæl 1; dess viskositet var 470 mPa.s den pH 12,0.

Med användning av bindemedlet tillverkades 3-My björkfanerplattor s såsom i.Exempel 1. Plattornas egenskaper är framförda i Tabell 1.

Exemgel 5 Den i Exempel l använda sulfatavluten ultrafiltrerades, varvid en alkaliligninfraktion erhölls, varslgelkromatogram ses i Fig. 6, E.

Dess molekylviktsfördelning_ses i Fig. 7, E. I enlighet härmed hade 46,9 vikt-% av ligninderivaterna en molekylvikt över 5000 och 57,7 vikt-% över 3483 (Glukagon).

Alkaliligninfraktionen användes till framställning av bindemedel enligt Exempel 1. Viskositeten efter fyflnædeltfllsats 560 mPa.s Och 11,9; Med användning av bindemedlet tillverkades 3-ply fanerplattor liksom 1 Exempel l. Plattornas egenskaper ses i Tabell l. ëššEEåš_É Genom ultrafiltrerixxg isolerades ur den i Exempel 1 använda sulfat- avluten en höqmolekylär alkaliligninfraktion vars gelkromatøgram ses i Big". 6, F, och molekylviktsfördelningen i Pig.. 7, F, i enlig- varmed 53,4' vikt-ft av alkaliligninerna hade molekylvikt högre 5000 samt 64,7 vikt-Så hözjre än 3483 (Glukagon) . her. än Bindemedlet framställdes liksom i Exempel i. Dess viskositet var Gao mPa.s via 2s°c och pm 11,8. av 3-ply björkfanerplattor Bindemedlet användes till framställning Plattornas egenskaper under sammä bmständigheter som i Exempel 1. har framförts i Tabell l. 10 44-6 987 ,ɧ§§1š_1. Jämförelse av limningsegenskaperna hos sulfatavlut och olika alkaliligninfraktioner Exempel Press- I torrt tillstånd Efter kokning Nr nings- Skjuv- Brott Skjuv- Brott tid hållf . genom hå llf. genom min N/mmz träet, 3 N/mmz träet, % l 2 1.80 57 0.55 B i 1.84 70 0.63 g 14 É 4 1.98 73 0.71 12 2 2 2.00 63 1.37 38 2.10 80 1.38 39 2.08 90 1.50 82 3 2 2.26 as 1.43 71 2.42 93 1.55 89 2.39 98 1.71 94 4 2 2.35_ 90 1.49 f 88 3 2.40 92 1.68 97 2.42 92 1.65 98 S 2.46 98 1.58 _ 90 2.55 96 1.63 93 2.43 99 1.70 96 6 2 2.57 100 1.65 99 2.60 100 1.76 100 2.58 98 1.72 92 Enligt finska kryssfanerstandarden SFS 2415 bör skjuvhållfasthe- ten i torrt tillstånd vara minst 2,10 N/mmz, efter kokning minst 1,40 N/mmz, och ifall värdena utfaller lägre måste brott genom träet uppgå till minst 50 %. I praktiken fordras dock avsevärt högre siffror för brott genom träet, eller mer än 80 % även efter kokning.

Man observerar vid betraktelse av plattornas egenskaper, som visas 1 Tabell 1, att fordringarna uppfylls 1 exemplen 3-6 redan med pressningstiderna 2 och 3 min. Bindemedlet enligt exempel 2 behö- ver en längre pressningstid för att fordringarna skulle efterkommaa. 44a 93? ll Has Exempel 1 hjälper förlängning av pressningstiden inte mera: líntcgen hårdnar inte till vattenbeständighet šfäßfzíviffß. 1... 7 Till framstälïninq av bindemedlet användes Na-lignosulfonater av vilka de höqnolekylära lignosulfonaternas Mw > 5000 viktandel upp- glæk till 61 % och 72 vikt-% hade en molekylvikt högre än glukagon, Jun. över 3483. Dessa lignosulfonaters vattenlösning med 50 vikt-% hade viskositet över 80 000 mPa.s, vattenlösningen med 10 vikt-% mm pu s,4.l Fenoleformaldehydhartset som användes till detta bindemedels fram- ställning hade tillretts av fenol och formaldehyd i molförhâllande 1:3 och hartset innehöll 3,4 % fri formaldehyd. I och för dennas avlägsnande tillsattes till fenolhartset 8 vikt-% urea/ fenol- fezmaldehydhartstorrsubstans. Blandningen omrördes i 3 timmar.

Efter ett dygn mättes den fria formaldehyden på nytt. Formaldehyd- halten var nu 0,1 %. 417 g på detta sätt behandlat fenol-formalde- hydharts, som hade torrsnbstanshalt 48 %, tillsattes till en vatten' lösning av ovannämnda Na-lignosulfonater med torrsubstanshalt 32 2.

Blandningen omrördes i 10 min och därtill tillsattes 26 g natrium- hydroxidlösning med 50 vikt-% torrsubstanshalt. Härefter tillsat- tes 140 g fyllmedelsblandning innehållande 40 vikt-g vetemjöl, 24 vikt- ï quebracho, 20 vikt~% trämjöl och 46 vikt-% krita. Limblandningen hade viskositet 800 mPa.s och pH 9,3.

Bindemedlet användes till framställning av 15-ply blandfanerplattor.

Utbredningsmängden var 150 g/m2, öppentiden 45 min, förpressnings- tiden 6 min och -trycket 0,7 MPa. Plattorna hetpressades vid l30°c med tryck 1,37 MPa, pressningstid 18 min. Plattornas egen- skaper anges i Tabell 2, bestämda enligt finska kryssfanerstandar- den SFS 2416 i torrt tillstånd ävensom efter kokning och blötning (varje värde är meñelvärdetavíäm provbitar). ”- 446 98? ?latta Limfog I torrt tillstånd 20 h blötning Kokning f. z.

E- N/mm % N/mmz % .N/mmz % 1 yta 2.99 90 1.41 99 1.99 100 mitt 3.92 93 1.74 07 1.41 09 2 1 Yta 3.10 90 1.69 91 1.21 90 mitt 3.42 96 1.03 93 2.20 98 3 yta 3.09 99 1.72 94 1.22 91 Mint. 2.07 93 1.54 90 1.54 97 4 yta 3.61 . 90 1.36 100g 1.69 92 Mit: 3.23 ss 1.65 93 1.72 av s - Yta 3.10 av 1.60 09 1.96 92 mic: 3.67 92 1.57 98 1.33 90 Plattorna uppfyllde väl fordringarna som ställs av finska standar- den SFS 2415, att skhwhåflfasflmten i torrt tillstånd bör vara 2,10 N/mmz, efter kokning å 1,40 N/mmz och efter hlötning 1,60 N/mmz. Ifall skjuvhållfasthetsvärdena som ovan angivits icke uppnås bör brott genom träet uppgå till minst 50 %.

HV Ylv Exemgel 8 Som råmaterial för bindemedlet användes sulfatlignin vari de högmo- lekylära (Mw >5000) hade viktandelen 40 vikt-% av alla ligninderi- vater och 50 vikt-% hade en molekylvikt högre än glukagon.

Som fenol-formaldehydharts användes en produkt som hade framställts av fenol och formaldehyd 1 molproportion l:2,5 och innehöll 2,1 vikt-% fri fnrmaldehyd. Till lösningen tillsattes 3 vikt-% urea/ torrsubstans i hartset. Blandningen uppvärmdea till 30°C och om- rördes 3 timmar. Formaldehydhalten nedgick härefter till 0,4 8.

Det behandlade 46-%iga fenol-formaldehydhartset (520 g) blandades med mflfatlIgfln|ömflngen (340 g) som hade torraubstanshalt 30 2.

Limmets pH var 11,8 och viskositeten 160 mPa.s. Härefter tillsattes 26 987 13 därtill 140 q fylhmdelsbkflmníng Hmehåflande vetemjöl 14 Q, krita 3” G, qußbräflhfl 35 och trämjöl 35 g. Viskoslteten efter 30 min blanåninq uppgick till 640 mPa.s. ßimblandningen användes till framställning av 3-ply björkfaner- plattor. Lppliceringsmängden var 150 g/m2, förpressningstiden 5 min och trycket 0,8 MPa. Plattorna hetpressades vid l35OC, vid trycket 1,8 MPa. Pressningstiderna var 2, 2 1/2, 3 och 4 min. flattornas egenskaper bestämdes såsom torra ävensom efter kokning.

I nedanstående tabell (Tabell 3) är varje värde medelvärdet av fem plattor, dvs. 25 provbitar, L¶§lL§¿ Egenskaper av 3-ply björkfanerplattor Prersningetid I torrt tillstånd Efter kokning (min) N/mm? % N/mmz % 2 3.31 93 - 1.58 Bl 2 1/2 2.95 100 1.62 92 3 3.os_ 98 1.88 94 å 3.21 97 1.66 92 Även för pressningstider som var kortare än normalt (2 och 2 1/2 min) erhöll man goda resultat med detta bhmemedeh Exemgel 9 Till framställningen av bindemedlet användes alkalilignin vari de högmolekyläras (MW > 5000) viktandel var 48 % av alla ligninderif vater och 59 vikt-% hade en molekylvikt högre än glukagon.

Fenol-formaldehydhartset hade framställts i molproportion l:2,2 och innehöll fri formaldehyd 1,7 %. Till hartset tillsattes S % urea/hartsets torrsubstans. Blandningen omrördes i rumstempera- tur i 5 timmar. Härefter hade den fria formaldehydmängden gått ned till 0,08 %. Harts-ureablandninqen tillsattes till alkali- ligninlösningen med torrhalt 42 % (432 g 51-%igt harts/S24 g lig- ninlösning). 50f%ig natriumhydroxidlösning tillsattes Ä4 9.

Blandningen omrördes 30 min, pH var 11,8. Vlsktßsïšßtflfl V81' VW 25°C 320 mPa.s.. 14 446 98 Spânplattor framställdes med användning av bindemedlet som fram- ställts. Därtill tillsattes härefter ytterligare 10 % paraffin- emulsion, som tsrrsubstans beräknat pâ limtorrsubstansen. ned användning av bindemedlet tillverkades spånplattor med 10, 20 ech 30 mm tjocklek, med nominell volymvikt 750 g/m3. Bindemedels- mängden som sprutades in i spånen uppgick till 10 vikt-% beräknat på torrsubstans. För spånplattans hetpressning tillàmpades kombi- nerad kontakt- och högfrekvensupphettning. Pressplattornas tem- peraturer var l80°C och pressningstrycket 2,65 N/mmz, Pressnings- tiderna och plattornas egenskaper framgår ur nedanstående tabell, Qabell 4. Egenskaper av spånplattor med användning av kombinerad kontakt- och högfrekvensupphettning Platt- Använd press- Böjnings- Drag- Tjock- V 100 tjock- håll- håll- leks- lek ' ninqstid fasthet fasthet svälln. 2 2 2 h 24 h mn min s/mm N/mm N/mm % % N/mm2 15 _ 4 1/2 2 18 ' 19.8 0.47 2.3 11.5 0.21 20 5 15 19.2 0:52 1.8' 1008 0.19 30 5 l/2 ll I 19.2- 0.49' 2.2 ll.l 0.23 >, > < < > DIN 68761 = 17.7 = 0.34 = 6.0 = 12.0 =0.l5 krav - * Plattorna efterkom fullständigt kraven som tyska normen DIN 68761 ställer för fenollimmade spånplattor. Plattorna var helt formalde- hydfria efter hetpressningen.

Exemgel 10 För bindemedlet framställdes ett fenol-formaldehydharts med molpro- portionen feno1:forma1dehyd 1:3. Efter framställningen innehöll det 4,8 % fri formaldehyd. Till hartset tillsattes 10 % urea och blandningen omrördes vid 25°C i ca 4 timmar. Blandningen fick därefter ännu stå ett dygn, varefter den fria formaldehyden bestäm- des. Denna hade gått ned till 0,1 %.

Alkaliligninfraktionen vars egenskaper angavs i Exempel 9 användes till bindemedlets framställning. Till 640 g av alkaliligninlösninger med torrhalt 42 % tillsattes 360 g av ovannämnda feno1-forma1dehyd- 446 987 B ureaharts, som hade 50 S torrhalt. Ligninets och feno1forma1dehyd~ hartsets proportion var 60:40. Båndemedlet hade pH 11,0.

Bindemedlet användes till framställning av formaldehydfria spån- plattor. É Bindemedelsmängden var 8 % beräknat som torrsubstans på de torra mittspånens vikt och 10 % av ytspånens vikt. I spånen insprutades därtill 50-%ig paraffinemulsion l % torrsubstans på de torra spå- nens vikt. Med användning av bindemedlet framställdes 15 mm:s treskikts-spånplattor med volymvikt 750 kg/m3. Pressplattornas temperatur var 215°C, presstrycket 2,94 MPa och pressningstiden 20 S/mm- Efter hfltpfefiflflflgefl efterhärdadee plattorna vid l80°C.

Plattornas egenskaper återges i Tabell 5.

Tabell 5. Egenskaper av spånplattor med användning av efterhärdning Platta Tjock- Volymvikt Böjnings- Drag- Tjockleks- V 100 Nr lek hållfasth.hâ11f. svällning mm kg/ms N/mmz N/mmz 2 h 24 h 2 % % N/mm 1 115.00 760 20.6 0.47 2.4 9.0 0.10 2 15.10 vss 20.3 0.46 2.s 10.2 0.19 3 1s.0s 750 20.5 ' 0.55 1.9' 10.5 0.21 4 , 15.09 162 20.9 0.54 2.81 11.0 0.20 s 16.10 155 19.4 0.46 2.5 10.0 0.15 Plattorna uppfyllde kraven som ställs av DIN 68761. Ingen formal- dehydlukt kändes under framställningen och formaldehyden frigjordes inte efteråt ur plattorna.

De i utföringsexemplen angivna viskositetsvärdena har mätta med Broofield-viskosimeter, 25°C, 50 r/min.

Uppfinningen inskränker sig givetvis inte till de anförda utförings- exemplen, utan dessttflämmflngar kan- variera Inmfl ramen för efter- stående patentkrav. 446 987 16 Härvid kan torrviktförhâllandet mellan de i bindemedlet ingående ligninderivaterna och fenolformaldehydhartset variera t.ex. inom gränserna 90:10 och 20:10. Vidare kan förhållandet fenolzformal- dehyd i fenolhartset variera t.ex. inom gränserna l:l,4 och 1:3.

Vidare kan man till limmet som framställes med bindemedlet till- sätta i och för sig kända fyllmedel, såsom krita, trämjöl, quebracho, vetemjöl, etc.

Vidare kan urea tillsättas även till bindemedel med en annan molekylviktsfördelning än den enligt uppfinningen, för bindning av den i dessa ingående formaldehydmängden.

Förbättringen av fuktbeständigheten och våthållfastheten med bindemedel enligt uppfinningen kan på konventionellt sätt även utnyttjas för kartong, varvid bindemedlet lämpligen tillsättes till massan. Bindemedlet bildar vattenbeständiga bindningar med cellu- losan och polymeriseras till långa kedjor, som bildar ett inre nätverk i kartongen och ger kartongen förbättrad styrka även i vått tillstånd.

Vid försök med kartong, t.ex. för användning till förpackningar och liknande, erhölls med bindemedel enligt uppfinningen inne- hållande 70 % fenolformaldehydharts och 30 % lignin en förbättring av våtrivstyrkan med ca 66 % och vâtdragstyrkan med upp till 90 %.

Claims (7)

446 987 ” PATENTKRAV

1. Bindemedel för framställning av trä- och fiberbaserade material, såsom faner-, spån- och fiberskivor, bestående av fenol-formaldehydharts och av efter molekylvikten fraktione- rade liqnihåerivat, k ä n n e t e c k n a t av att minst 35 viktprocent och mindre än 50 viktprocent av de använda ligninderivaten har en molekylvikt över 5000 samt att mer än 45 viktprocent och mindre än 61 Viktprocent av de använda ligninderivaten har en molekylvikt över molekylvikten för glukagon, dvs. över 3483, och att de använda ligninderivaten är alkaliligniner samt att fenol-formaldehydhartset är fram- ställt av fenol och formaldehyd i ett molförhållande mellan 1:1,4 till 1:3 och företrädesvis mellan 1:1,8 och 1:3.

2. Bindemedel enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k - n a t av att pH hos bindemedlet är 8-14.

3. Bindemedel enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a t av att mer än 40 viktprocent av de använda ligninderivaten har en molekylvikt högre än 5000.

4. Bindemedel enligt något av patentkraven 1-3, k ä n - n e t e c k n a t av att de använda ligninderivaten före- ligger i form av ett basiskt alkalisalt. n e t e c k n a t av att bindemedlet innehåller urea 1-15 viktprocent, företrädesvis 5-10 viktprocent, beräknat på mängden torrsubstans i fenol-formaldehydhartset. 1 1

5. Bindemedel enligt något av patentkraven 1-4, k ä n - 1 i E

6. Förfarande för framställning av ett bindemedel enligt något av patentkraven 1-5, vari fenol-formaldehydhartset i;.a 446 987 blandas med efter molekylvikt fraktionerade ligninderivat för användning såsom limsubstans vid framställning av trä- och fiberbaserade material, såsom faner-, spån- och fiber- skivor som vattenblandning eventuellt tillsammans med fyll- medel, k ä n n e t e c k n a t av att av ligninderivaten som blandas med fenolformaldehydhartset minst 35 viktprocent och mindre än 50 viktprocent har en molekylvikt över 5000, att mer än 45 viktprocent och mindre än 61 viktprocent av de använda liqninderivaten har en molekylvikt över molekylvikten för glukagan} dvs. över 3483, att bindemedlets pH ställs in mellan 8 och 14, företrädesvis 9-13, att de använda lignin- derivaten är alkaliligniner och att fenol-formaldehydhartset framställes av fenol och formaldehyd i molproportion 1:1,4 till T:3, företrädesvis mellan 1:1,8 och 1:3.

7. _Förfarande enligt patentkravet 6, k ä n n e t e c k - n a t av att till fenol-formaldehydhartset tillsättes urea 1-10 viktprocent, företrädesvis 5-10 viktprocent, beräknat på hartsets torrsubstansmängd.