SE500039C2 - Förfarande för hårdgörning av trä - Google Patents

Description

J.. 500 039 10 15 20 25 30 35 40 Man har försökt att komma till rätta med återfjädrings- fenomenet genom att före komprimeringen plasticera (mjukgöra) träet. Detta har gjorts genom behandling med framförallt ammoniak, som har mycket god förmåga att även mjukgöra ligninet i träet. Metoden har tillämpats i bland annat Sovjet- unionen, där en försöksanläggning har byggts i Riga. Nackdelen med denna process är de tekniska/miljömässiga svårigheter som hanteringen av koncentrerade ammoniaklösningar medför samt att träet mörkfärgas.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Enligt föreliggande uppfinning har det visat sig, att man på ett överraskande enkelt sätt kan eliminera eller åt- minstone väsentligen reducera de ovan omtalade nackdelarna eller bristerna. Detta uppnås genom användning av en i dessa sammanhang ny typ av kemikalie, med vilken träet impregneras, nämligen en kemikalie med förmåga att härda och att därvid låsa träet i komprimerat tillstånd. Den använda kemikalien enligt uppfinningen behöver inte medföra några speciella tek- niska eller miljömässiga svårigheter vid hanteringen, enär man kan välja en kemikalie som är vattenlöslig och man följaktligen kan arbeta med rent vattenbaserade system. Uppfinningen behöver inte heller medföra något extra steg för härdning av ovannämnda kemikalie, då härdningen enligt en speciellt föredragen ut- föringsform av uppfinningen sker i samband med en varmkompri- mering av trämaterialet.

Förfarandet enligt uppfinningen utmärkes närmare bestämt av att man impregnerar träet med en härdbar monomer eller pre-polymer och att man under eller efter komprimeringssteget utsätter det impregnerade träet för sådana härdningsbetingelser, att monomeren härdar ut och låser träet i komprimerat tillstånd.

Impregneringen av träet utföres i praktiken lämpligen före komprimeringen, då det annars kan vara svårt att få im- pregneringskemikalien att tränga in i träet, åtminstone vid högre komprimeringsgrader. Vid lägre komprimeringsgrader skulle man teoretiskt kunna tänka sig impregnering i ett senare skede av förfarandet, t.ex. efter komprimeringen, med en viss förbättring av egenskaperna som följd, varför även ett sådant alternativ faller inom uppfinningens ram. .w 10 15 20 25 30 35 40 .3 503 G3 För härdningssteget gäller att detta företrädesvis utfö- res i samband med själva komprimeríngen, då man härigenom und- ett extra behandlingssteg. Nämnda föredragna utförings- samband med användning av viker form är av speciellt intresse i värmehärdbara monomerer eller pre-polymerer, såsom belyses mera nedan, eftersom man enbart genom en varmkomprimering kan uppnå den önskade härdningen. Förutsättningen är härvid att varmkomprimeringen utföres vid så hög temperatur att polymerisa- tions- eller härdningsförloppet kommer igång.

En föredragen utföringsform av förfarandet enligt upp- finningen innebär sålunda att man utför impregneringen med en värmehärdbar monomer eller prefpolymer och att man genomför komprimeringssteget vid sådan förhöjd temperatur att monomeren eller pre-polymeren värmehärdas. Dock kan man även i ett sådant fall tänka sig kallpressning av träet och efterföljande upphett- ning, t.ex. vid en senare varmlimníng av träet till ett under- lag.

Beträffande den härdbara monomeren eller pre-polymeren bör denna vara av sådant slag, dvs. ha sådan storlek eller kon- figuration, att den kan penetrera cellväggen hos trämateríalet.

Härigenom uppnår man nämligen förutom en inre låsningseffekt, vilken medför minskad àterfjädring, ökad hårdhet utöver den rena komprimeringseffekten, dvs. även en förstyvningseffekt.

En speciellt föredragen grupp av härdbara monomerer eller pre-polymerer för användning vid förfarandet enligt föreliggande uppfinning är aminoplastmonomerer eller -pre-polyme- rer, då man inom denna grupp av material finner sådana som ger synnerligen god låsning av det komprimerade tillståndet hos träet och dessutom en förstyvningseffekt. Aminoplast har härvid den vanliga betydelsen, nämligen baserad på ett harts av en amin, speciellt melamin eller karbamid, och en aldehyd, speciellt form- aldehyd. Karbamidbaserade system är speciellt intressanta, bland annat beroende på att de utöver ovannämnda kombination av effekter ger ofärgade uthärdade produkter.

Monomerer respektive pre-polymerer av metyloltyp har visat sig fungera mycket väl vid förfarandet enligt uppfinningen varvid med nämnda uttryck förstås föreningar som innehåller eller under processens gång bildar en eller flera metylolgrupper, så- som mono-, di- och trimetylolföreningar. Föreningar av detta slag 500 039 10 15 20 25 30 35 40 g -(CH2)n-0-CHZOH, där n t.ex. är 1-6 “l går inom textilkemin under benämningen tvärbildande kemikalier på N-metylolbas och denna grupp av föreningar är speciellt intres- santa enligt uppfinningen. En speciellt föredragen monomer enligt uppfinningen är dimetylolkarbamid, t.ex. den produkt som marknadsföres av BASF under handelsnamnet Kaurit S. Ett annat konkret exempel på en användbar härdplastmonomer är produkten Fixapret CPN (BASF), -etylenkarbamid. Andra exempel på föreningar inom denna grupp som är en produkt av typ dimetylol-dihydroxi- är dimetoximetylkarbamid, dimetyloletylenkarbamid, dimetylolpro- pylenkarbamid, dimetylol-4-metoxi-5,5-dimetyl-propylenkarbamid, dimetylol-5-hydroxipropylenkarbamid och dimetoximetyluron. Dess- utom är även tvärbindare av icke-amintyp eller icke-N-metylo1- typ tänkbara, såsom exempelvis dimetylolalkandioler-[h0CH2-O- och sulfonium-Betain.

För monomeren eller pre-polymeren gäller dessutom att den på i och för sig känt sätt kombineras, från början eller i ett senare skede, med konventionella härdare eller katalysatorer, t.ex. syra.

Såsom antyddes ovan behöver förfarandet enligt uppfin- ningen icke medföra några tekniska eller miljömässiga svårig- heter, då impregneringen åtminstone med de ovan angivna speciellt föredragna kemikalierna kan genomföras i ett vatten- baserat system, d.v.s. med en vattenlösning av [ifrågavaran- de monomer eller pre-polymer. Med andra ord väljes monomeren eller pre-polymeren också i beroende av dess löslighet i vatten.

Optimala resultat uppnås härvid generellt inom området 2-10 %, speciellt 4-8 %, räknat som viktprocent monomer eller pre-poly- mer av vattenlösningen, varför ifrågavarande kemikalie åtminstone bör kunna lösas till ett värde inom nämnda intervall. Uppfinningen är dock inte begränsad till nämnda koncentrationer, då lämpligt värde får väljas från fall till fall, dvs. efter an- vänd kemikalie och eftersträvad effekt. En viss effekt uppnås sålunda redan vid mycket låga koncentrationer, och på motsvarande sätt kan ytterligare förbättring av effekten uppnås i vissa fall vid högre koncentrationer, t.ex. upp till 20 viktprocent, vilken förbättring dock får vägas mot de ökade kemikaliekostna- derna. _ För impregneringssteget vid förfarandet enligt uppfin- ningen gäller att detta kan genomföras i enlighet med konven- pyv 10 15 20 25 30 35 40 “f 500 039 tionell teknik i samband med impregneringar, varvid vakuum-tryck- impregnering är att föredra, då denna metod generellt sett ger de effektivaste resultaten.

Beträffande förfarandet kan dessutom tilläggas, att det såsom vid andra kända impregneringsförfaranden oftast är _ lämpligt att efter själva impregneringen genomföra ett tork- ningssteg vid något förhöjd temperatur, innan trämaterialet matas in i pressen.

Slutligen gäller att man vid komprimeringen naturligtvis kan välja komprimeringsgrad i enlighet med i och för sig kända principer samt i beroende av önskad effekt vid förfarandet enligt uppfinningen.

EXEMPEL Uppfinningen kommer nu att belysas mera i detalj genom vissa utföringsexempel avseende nägra utföringsformer av förfarandet enligt uppfinningen.

EXEMPEL 1 7 mm furulameller avsedda som slitskikt för golv im- pregnerades med en 8-procentig vattenlösning av dimetylolkarbamid med ammoniumklorid som härdare i en konventionell impregnerings- cylinder; vakuum 30 minuter och sedan tryck 1,0 MPa i 1 timme.

Det impregnerade materialet torkades vid 40°C till en fuktkvot av 8-10 % och komprimerades till 4 mm tjocklek i varmpress vid 120°C under 5 minuter. Hårdheten hos detta material limmat som slitskikt i en lamellgolvskonstruktion uppmättes till 6,9, vilket skall jämföras med 1,9 för obehandlad furu och 3,4 för ek. Maxi- mal àterfjädring vid doppning 1 timme i vatten var 1-6 2 jäm- fört med ett varmpressat men ej låst material med maximal åter- fjädring 20-30 %. För ett sådant varmpressat men ej låst material gäller dessutom att det uppvisar en hårdhet inom inter- vallet 3-3,5. Angivna hårdhetsvärden avser brinellhårdhet.

EXEMPEL 2 7 mm furulameller avsedda som slipskikt för golv impregne- rades med en 10-procentig vattenlösning av Kaurit S (BASF) i en konventionell impregneringscylinder. Vakuum 30 minuter, tryck 1,0 MPa, 1 timme. Det impregnerade materialet torkades vid rumstemperatur till en fuktkvot av 25-30 $ och doppades 5 minuter i en 5-procentig vattenlösning av ammoniumklorid. Efter 500 059 10 15 20 25 30 35 40 é torkning i rumstemperatur till fuktkvoten 8-10 % kallkomprimera- des materialet till ca 4 mm tjocklek. Det komprimerade slipskiktet límmades till en lamellkonstruktion med konventionellt kar- bamidlim i varmpress 6 minuter i 150°C. Maximal återfjädring vid doppningen 1 timme i vatten var 0,6-6,0 $.

EXEMPEL 3 5 mm furufanér impregnerades med en 10-procentig vatten- lösning av Fixapret CPN med Condensol (BASF) som härdare.

Vakuum 30 minuter, tryck 1,0 MPa, 30 minuter. Det impregnerade materialet torkades vid 60°C till en fuktkvot av 18-20 % och komprimerades till 3 mm tjocklek i varmpress i 120°C, 7 minuter.

Efter limning mot plywood uppmättes brinellhårdheten till 6,0.

Claims (10)

500 039 PATENTKRAV

1. Förfarande för hårdgörning av trä under användning av ett steg för komprimering av träet och dess cellhålrum, k ä n n e t e c k n a t av att man impregnerar träet med en härdbar monomer eller pre-polymer i form av en vattenlösning, vari koncentrationen är från 2 till 10 viktprocent med avse- ende på nämnda monomer eller pre-polymer, och att man under eller efter komprimeringssteget utsätter det impregnerade träet för sådana härdningsbetingelser, att monomeren eller pre-poly- meren härdar ut och låser träet i komprimerat tillstånd.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att man utför impregneringen före komprimeringssteget.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a t av att man genomför härdningen under komprime- ringssteget.

4. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att man utför impregneringen med en värmehärdbar monomer eller pre-polymer och att man genomför komprímeringssteget vid sådan förhöjd temperatur att monomeren eller pre-polymeren värmehärdas.

5. Förfarande enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av att man som härdbar monomer eller pre-polymer utnyttjar en monomer eller -pre-polymer av amino- plasttyp eller N-metyloltyp.

6. Förfarande enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att man som monomer eller -pre-polymer väljer en karbamid- plastmonomer eller -pre-polymer.

7. Förfarande enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av att man väljer monomeren eller pre-polymeren ur gruppen monomerer respektive pre-polymerer av metyloltyp.

8. Förfarande enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t av att monomeren är dimetylolkarbamid. 1'

9. Förfarande enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av att vattenlösningen är en 4-8-pro- centig vattenlösning.

10. Förfarande enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av att man utför impregneringen som en vakuum-tryckímpregnering.