FI87227C - Foerfarande foer sammanfogning av traekomponenter samt kombination av traekomponenter - Google Patents

Description

87227

Menetelmä puisten komponenttien kokoamiseksi sekä puisten komponenttien yhdistelmä

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää puisten 5 komponenttien kokoamiseksi liimaamalla. Se koskee erityisemmin menetelmää, jonka mukaan puiset komponentit päällystetään liimalla, joka sisältää lämpökovettuvaa hartsia, jossa on formaldehydiä, ja sitten komponentit puristetaan yhteen samalla kuumentaen liiman kovettamiseksi.

10 Vapaan formaldehydin läsnäolo tuotteissa, jotka on valmistettu puusta, muodostaa pääasiallisten harmien lähteen, kun nämä tuotteet on aiottu käytettäviksi rakennusten sisäpuolella tai rakennusten sisäpuolelle sijoitettaviksi. Vapaa formaldehydi itse asiassa haihtuu ilmakehään 15 ja antaa jatkuvia pahoja hajuja, jotka ärsyttävät silmien, nenän ja nielun limakalvoja.

On ehdotettu puisten, koottujen tuotteiden puhdistamista kondensoimalla vapaa formaldehydi reagoivien aineiden, kuten esimekiksi resorsinolin, urean tai ammonia-20 kin avulla. Kuitenkaan mikään näistä ei ollut tyydyttävä formaldehydin kanssa tapahtuvan kondensaatioreaktion palautuvuuden vuoksi. Lisäksi urea aiheuttaa hartsin tart-tumistehon vähenemistä. Resorsinoli on todettu huikean kalliiksi ja ammoniakki edellyttää käyttöänsä varten suu-25 rehkoa pääoman sijoitusta ja tämän lisäksi se altistaa käyttäjät vaaroille, jotka kuuluvat luonnostaan sen käsittelyyn .

CS-patenttijulkaisussa 192 269 ehdotetaan vapaan formaldehydin, jota on läsnä hartsin vesiliuoksissa, jotka 30 on tarkoitettu puun liimaukseen, saattamista reagoimaan vetyperoksidiliuoksen kanssa, jolloin päämääränä on vähentää ympäröivän ilman formaldehydipatoisuutta laitoksissa, joissa valmistetaan kokoonpuristettuja tuotteita.

JP-patenttihakemuksessa 49/25 108 kuvataan menetel-35 mää, jossa epäorgaanista peroksidia lisätään formaldehydi- 2 87227 pohjaiseen hartsiin formaldehydin hajun vähentämiseksi vaneripaneeleissa. Näissä tunnetuissa menetelmissä perok-sidi saatetaan regoimaan hartsin kanssa, ennen kuin kokoonpantavat puiset komponentit sivellään sillä. Niiden 5 haittana on koottujen komponenttien sitoutumisen heikkeneminen verrattuna tuotteisiin, joissa hartsia ei ole käsitelty peroksidilla.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on voittaa tämä haitta antamalla käyttöön menetelmä puisten kompo-10 nenttien kokoamiseksi liiman avulla, johon on sisällytetty lämpökovettuvaa hartsia, joka sisältää formalehydiä, jossa menetelmässä koottujen komponenttien erittämä formaldehy-dihöyry on huomattavasti vähentynyt tai siltä on vältytty ilman, että vahingoitetaan kokoonpanon koossapysyvyyttä. 15 Esillä oleva keksintö koskee siten menetelmää aina kin kahden puisen komponentin kokoamiseksi liiman avulla, johon on sisällytetty lämpökovettuvaa hartsia, joka sisältää formaldehydiä, jossa menetelmässä liima käsitellään peroksidilla ja komponentit puristetaan yhteen lämpöä 20 käyttäen ja jossa komponentit päällystetään ensin liimalla, sitten liima käsitellään peroksidilla ja sitten komponentit puristetaan, jolle menetelmälle on tunnusomaista, että liima sisältää parafiineja sekä hartsia varten katalysaattorin, jossa on ammoniumkloridia.

25 Esillä olevan keksinnön mukaisessa menetelmässä puisten komponenttien muoto tainiiden lukumäärä ei ole ratkaiseva. Ne saattavat olla esimerkiksi kiinteinä pölleinä, lautoina, levyinä tai partikkeleina, kuten esimerkiksi lastuina, kuituina tai sahanpuruna. Puun laatu ei 30 ole myöskään ratkaiseva, se voi olla yhtä hyvin joko havupuuta tai lehtipuuta.

Esillä olevan keksinnön mukaisessa menetelmässä formaldehydiä sisältävä, lämpökovettuva hartsi voi olla mikä tahansa polykondensaatiomenetelmällä valmistettu 35 hartsi, jossa yksi monomeerikomponenteista on formaldehy- 3 87227 di, kuten esimerkiksi ureaformaldehydi-, tioureaformalde-hydi-, etyleeniureaformaldehydi-, melamiiniformaldehydi-, bentsoguanamiiniformaldehydi-, asetoguanamiiniformaldehydi-, aniliiniformaldehydi-, fenoliformaldehydi- tai areer 5 nisulfonamidiformaldehydihartsi (esim. p-tolueenisulfon- amidiformaldehydihartsi), tai kahden tai useamman näiden hartsien seos.

Hartsia voidaan edullisesti käyttää esikondensoi-dussa tilassa vesiliuoksena.

10 Hartsin lisäksi liima voi, jos on tarkoituksenmu kaista, sisältää lisäaineita, joiden tarkoituksena on lujittaa kokoonpanon koossapysyvyyttä tai antaa sille erityisiä ominaisuuksia. Lisäaineet, jotka ovat yleisessä käytössä, ovat hydrofobisia aineita, kuten esimerkiksi 15 parafiinit, sienimyrkyt ja hyönteismyrkyt, erityisesti pentakloorifenoli, tulenestoaineet (kuten ammoniumfosfaatit ja -sulfaatit) boorihappo tai booraksi) ja happamat katalysaattorit, edullisesti ammoniumkloridi, jonka tehtävänä on kiihdyttää hartsin kondensaatiota.

20 Esillä olevan keksinnön piiriin kuuluvat sopivat liimat ovat sellaisia, jotka muodostuvat hartsin vesi-liuoksesta, joka sisältää kiinteitä aineita 30 - 80 paino-%, mieluummin 50 - 65 paino-%, käytettynä määrältään siten, että liuoksella suoritetun puisten komponenttien si-25 velyn jälkeen päällysteen kiinteät hartsiaineet edustavat 1-10 paino-% käytettyjen puisten komponenttien kiinteistä aineista, edullisesti 4 - 8 % tästä painosta.

Lisäksi parafiinin emulsiota, joka sisältää 30 - 80 paino-%, edullisesti 50 - 65 paino-% kiinteitä aineita, 30 voidaan käyttää joko erikseen tai sekoitettuna hartsi- liuokseen sellainen määrä, että vahan kiinteät aineet edustavat 0-1 paino-% käytettyjen puukomponenttien kiinteistä aineista, edullisesti 0,50 - 0,90 % tästä painosta.

Mitä tahansa tekniikkaa voidaan käyttää liimalla ja 35 vahalla suoritettavaan puisten komponenttien päällystämi- 4 87227 seen. Siinä tapauksessa, että puiset komponentit ovat partikkeleina, päällystys voidaan suorittaa siipisekoittajässä tai pyörivässä sekoittajassa tai ruiskuttamalla. Käytettävän liiman optimimäärä riippuu erilaisista tekijöis-5 tä, erityisesti hartsin luonteesta, liiman koostumuksesta, puisten komponenttien muodosta ja koosta sekä puun laadusta. Se täytyy määrittää erikseen kussakin tapauksessa.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti sen jälkeen kun puiset komponentit on sivelty liimalla, viimeksi mainittu 10 käsitellään peroksidilla. Peroksidi merkitsee mitä tahansa epäorgaanista tai orgaanista peroksidia, joka pystyy hapettamaan formaldehydin muurahaishapoksi. Esimerkkejä pe-roksideista, joita voidaan käyttää esillä olevan keksinnön mukaisesti, ovat vetyperoksidi, metalliperoksidit ja eri-15 tyisemmin alkali- tai maa-alkalimetallien peroksidit, kuten esimerkiksi natriumperoksidit epäorgaaniset persuolat, kuten esimerkiksi perboraatit, perkarbonaatit tai persul-faatit, epäorgaaniset perhapot, kuten esimerkiksi perrik-kihappo, orgaaniset perhapot, erityisemmin sellaiset, jot-20 ka sisältävät 2-7 hiiliatomia, kuten esimerkiksi pere-tikkahappo ja perpropionihappo, sekä niiden suolat ja orgaaniset hydroperoksidit ja peroksidit. Vetyperoksidilla on saatu hyviä tuloksia. Voidaan käyttää yhtä tai useampaa saman- tai erityyppistä peroksidia.

25 Peroksidilla suoritettu käsittely voidaan suorit taa millä tahansa sopivalla tekniikalla, jolla peroksidin voidaan dispergoida oleellisesti homogeenisesti puisia ko-monentteja peittävän liiman pinnalle. Ruiskutustekniikkaa voidaan käyttää edullisesti; puisten partikkeleiden olles-30 sa kysymyksessä voidaan yhtä hyvin käyttää mekaanista se-koitinta.

Käytettävän peroksidin määrän tulisi olla riittävä enimmän tai edullisesti kaiken vapaan formaldehydin poistamiseksi puisia komponentteja peittävästä liimasta. Se 35 tulee määrittää erikseen kussakin tapauksessa. Hyviä tu- 5 87227 loksia saadaan yleensä vetyperoksidin määrällä, joka on 0,1-1 paino-% kuivasta puusta, edullisesti 0,25 - 0,6 % tästä painosta.

Puisten komponenttien puristaminen suoritetaan kuu-5 mentamalla ja sen tehtävänä on antaa kokoonpanolle vaadittu muoto ja aiheuttaa hartsin jäykistyminen ja kovettuminen. Se voidaan esimerkiksi suorittaa puristimessa kuumennettujen levyjen tai rullien avulla. Työskentelylämpötila-ja paine riippuvat hartsin luonteesta ja jos on tarkoi-10 tuksenmukaista, liiman muista komponenteista. Tavallisesti saavutetaan hyviä tuloksia paineella, joka 2,07 - 3,45 MPa 93,3 - 232,2 °C:n lämpötilassa sekä puristusajan ollessa 100 - 500 s.

Puristuksen jälkeen yhdistelmä jäähdytetään esimer-15 kiksi ympäröivässä ilmassa. Sitten sille voidaan suorittaa loppukäsittely, kuten esimerkiksi tasoitus.

Esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä soveltuu millaisten tahansa puisten kokoonpanojen valmistukseen liimaamalla, kuten esimerkiksi ristivaneria sisäl-20 täviin rakennepaneeleihin, puisiin vaneriviiluihin, las-tulevyihin ja kuitulevyihin, liimattu-laminoituihin puutavaroihin, liimattuihin puu-vanerikonstruktioelementteihin, palkkeihin ja palkkeihin, joissa on vaneriset liitoslevyt.

Esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä soveltuu 25 erityisesti puisten lastulevyjen valmistukseen, jotka puristetaan liimaamalla ureaformaldehydihartsin avulla tai ureaformaldehydihartsin seoksella toisen formaldehydiä sisältävän hartsin kanssa. Puiset partikkelit, joita käytetään keksinnön mukaisessa erityisessä sovellutuksessa, 30 voivat olla puukuituja tai mitä tahansa muita puulastuja, kuten esimerkiksi - leikattuja hiutaleita, jotka on valmistettu erityisesti antamalla tukkien kulkea pyöräteräisen hiutalekoneen, sy-linterimäisen hiutalekoneen, rengasmaisen veitsen käsittä-35 vän hiutalekoneen tai sentrifugaalihiutalekoneen läpi, ja 6 87227 joiden paksuus on 0,254 - 0,762 x 10'3 m ja keskimääräinen pituus on likimäärin 0,254 x 10"3 m; - höyläkoneen lastuja, jotka usein on käsitelty mekaanisella menetelmällä niiden koon pienentämiseksi ja niiden 5 kihartumistaipumuksen vähentämiseksi; - päreitä, jotka on saatu ilman silppuamista puun vasa-rointi- tai murskausmenetelmällä; - sahanpurua, edullisesti leikattuihin hiutaleisiin sekoitettuina.

10 Esillä olevan keksinnön erityisessä suoritusmuodos sa, jossa käytetään kostean puun komponentteja, viimeksi mainitulle suoritetaan alustava kuivaus ennen kuin se sivellään liimalla. Kuivaus säädetään edullisesti siten, että liimalla suoritetun sivelyn ja peroksidikäsittelyn 15 jälkeen puisten komponenttien kosteuspitoisuus ei ylitä 12 paino-%, edullisesti 10 paino-%.

Toisessa keksinnön mukaisen menetelmän erityisessä suoritusmuodossa, jota käytetään puisten partikkeleiden kokoamiseen, partikkelit luokitellaan ensin useihin yksit-20 täisiin luokkiin kokonsa mukaisesti, partikkeleiden kutakin luokkaa käsitellään erikseen liimalla ja sitten vetyperoksidilla, aluslaatta muodostetaan sitten asettamalla partikkeliluokkia päällekkäin ja pohjalaatta puristetaan lämmön avulla. Tässä keksinnön mukaisen menetelmän suori-,25 tusmuodossa partikkeleiden päällekkäin asettaminen alus-laatassa voidaan järjestää siten, että viimeksi mainittu sisältää suurikokoisten partikkeleiden ytimen, joka on asetettu hienompien partikkeleiden muodostamien kerrosten väliin.

30 Esillä olevan keksinnön suoma etu ilmenee seuraa- vien vertailevien esimerkkien avulla.

Kussakin esimerkissä lastulevyt on valmistettu puisia partikkeleita puristamalla. Tätä tarkoitusta varten on käytetty partikkeleita, joiden seulontaluokitus on seu-35 raava (ASTM - seulaluokituksen mukainen merkintä): 7 87227 45 paino-% suurempia kuin seula nro 18; 22 paino-% läpäisee seulan nro 18, mutta ovat suurempia kuin seula nro 30; 22 paino-% läpäisee seulan nro 30, mutta ovat suurempia 5 kuin seula nro 60; 11 paino-% läpäisee seulan nro 60.

Partikkelit on sekoitettu liiman kanssa niiden päällystämiseksi, sitten on valmistettu pohjalevy ja liimalla päällystettyjä partikkeleita on sitten puristettu 10 puristimessa 240 sekunnin ajan paineen vaihdellessa välillä 1,46 - 2,93 MPa, 171,1 °C:n lämpötilassa.

Esimerkki 1R (viite) Käytettiin rumpusekoittajaa sekoitettaessa puulas-tuja, joiden pinnalle oli ruiskutettu ureaformaldehydi-15 hartsista ja parafiinista koostuvaa liimaa sellainen määrä, että hartsipitoisuus nousi 6,5 prosenttiin puulastujen kiinteiden aineiden painosta ja vahan määrä oli 0,65 % tästä painosta. Pohjalevy valmistettiin liimalla päällystettyjen lastujen avulla alumiinialuslevyä käyttäen. Puu-20 lastupohjalevyn kosteuspitoisuus oli 10 %. Aluslevyjen välissä sijaitseva pohjalevy asetettiin hydrauliseen puristimeen, jossa sitä puristettiin yllä kuvatuissa olosuhteissa.

Esimerkki 2 (tunnetun tekniikan mukainen) 25 Samaa menetelmää käytettiin toisen levyn valmistuk seen, jossa tapauksessa lisäksi tunnetun tekniikan mukaisesti sekoitettiin vetyperoksidiliuos, jonka väkevyys oli 5 paino-%, liiman kanssa ennenkuin lastut päällystettiin sillä. Käytetyn vetyperoksidin määrä oli 0,286 paino-% 30 kuivan puun painosta.

Sisäisen sidoksen ja erittyneen formaldehydin kon-sentraation mittaustulokset esitetään taulukossa 1, jossa Ib merkitsee kokoonpanon sisäistä sidosta, joka on mitattu ASTM-standardin D 1037 mukaisesti ja HCHO-erittyminen mer-35 kitsee formaldehydin erittymistä, joka on mitattu FTM-1- 87227

O

kokeen mukaisesti (kaksituntinen kuivauslaitekoe) jonka ovat yhdessä standardoineet - National Particleboard Association, 2306 Perkins Place, Silver Spring, Maryland 20910, USA 5 - Hardwood Plywood Manifacturers Association, 1825 Michael

Faraday Drive, Reston, Virginia 22090, USA

Taulukko 1

Esimerkki H202 IB HCHO

10 nro Konsentraatio (MPa) Erittyminen (%) (pg/ml) IR 0 0,889 1,99 2 0,286 0,676 0,99 15

Esimerkeissä 2 ja IR saatujen tulosten vertailu osoittaa, että 50 %:n väheneminen formaldehydin erittymisessä lisäämällä vetyperoksidia on saatu ainoastaan valmistettujen levyjen fysikaalisten ominaisuuksien merkittä-20 vän vähenemisen kustannuksella.

Esimerkki 3R (viite)

Levyt valmistettiin käyttämällä samanlaista tekniikkaa kuin esimerkissä IR, käyttämättä vetyperoksidia, ja mitattiin sisäinen sidos ja formaldehydin erittyminen 25 edellä määritellyllä tavalla.

Esimerkit 4, 5 ja 6 (keksinnön mukaan)

Kaikki esimerkin 3R kokeen olosuhteet toistettiin, mutta lisäksi sen jälkeen kun puulastut oli päällystetty, niitä käsiteltiin vetyperoksidisuihkein toisessa sekoitta-30 jassa. Käytetyn vetyperoksidin määrä säädettiin siten, että lastulevyn kosteuspitoisuus nousi 8 paino-%:iin esimerkissä 6 ja lähelle 10 %:ia esimerkeissä 4 ja 5. Kokeen * lopussa suoritettiin myös mittaukset sisäisen sidoksen suhteen kuten esimerkissä 3R. Lisäksi formaldehydin erit-35 tymisen määrä mitattiin standardin FTM-1 mukaisesti.

9 87227

Esimerkkien 3R ja 4 - 6 mukaisten kokeiden tulokset esitetään taulukossa 2.

Taulukko 2

5 Esimerkki H202 IB HCHO

nro Konsentraatio (MPa) Erittyminen (%) (pg/ml) 3R 0 0,772 2,13 10 4 0,114 0,786 1,71 5 0,143 0,807 1,61 6 0,286 0,793 0,97

Voidaan nähdä, että keksinnön mukaisella peroksidin 15 käytöllä on mahdollista vähentää formaldehydin erittymisen määrää enemmän kuin 50 % vaikuttamatta levyjen fysikaalisiin ominaisuuksiin.

Claims (14)

1. Menetelmä ainakin kahden puisen komponentin kokoamiseksi liiman avulla, johon on sisällytetty lämpöko- 5 vettuvaa hartsia, joka sisältää formaldehydiä, jossa menetelmässä liima käsitellään peroksidilla ja komponentit puristetaan yhteen lämpöä käyttäen ja jossa komponentit päällystetään ensin liimalla, sitten liima käsitellään peroksidilla ja sitten komponentit puristetaan, t u n -10 n e t t u siitä, että liima sisältää parafiineja sekä hartsia varten katalysaattorin, jossa on ammoniumkloridia.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että peroksidi on vetyperoksidi.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että puiset komponentit ovat partikkeleita, jotka puristetaan levyn muotoon.

4. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että partikkelit ovat puulastuja.

5. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että partikkelit luokitellaan useisiin erillisiin luokkiin partikkelikoon mukaan, kukin luokka päällystetään erikseen hartsilla ja käytetään peroksidikäsittelyä, aluslaatta muodostetaan 25 asettamalla partikkeleiden luokkia päällekkäin ja laatta puristetaan kuumennetussa puristimessa.

6. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että peroksidia käytetään ruiskuttamalla sitä hartsilla päällystettyjen puisten 30 komponenttien päälle.

7. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämpökovettuva hartsi on urea-formaldehydipohjäinen esikondensoitu hartsi ja sitä käytetään vesiliuoksen muodossa.

8. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liima koostuu 11 87227 hartsin vesiliuoksesta, joka sisältää 30 - 80 paino-% kiinteitä aineita, käytettynä määrältään siten, että liuoksella suoritetun puisten komponenttien päällystämisen jälkeen hartsin kiinteät aineet käsittävät 1-10 pai-5 no-% käytettyjen puisten komponenttien kuivista kiinteistä aineista.

9. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että parafiiniemulsio-ta, joka sisältää 30 - 80 paino-% kiinteitä aineita, käy- 10 tetään sellaisia määriä, että vahalla suoritetun puisten komponenttien päällystämisen jälkeen vahan kiinteät aineet käsittävät 0,1 - 1,0 paino-% puisten komponenttien kuivista kiinteistä aineista.

10. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-9 mukai-15 nen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetyn per- oksidin määrä on 0,1 - 1 paino-% puisten komponenttien kiinteistä aineista.

10 87227

11. Puisten komponenttien yhdistelmä, joka on saatu päällystämällä komponentit liimalla, johon on sisällytetty 20 formaldehydiä sisältävä lämpökovettuva hartsi, käsittelemällä komponenttien pinnalla oleva liima peroksidilla ja puristamalla komponentit yhteen käyttämällä samalla lämpöä, ja yhdistelmä saadaan päällystämällä komponentit ensin liimalla, käsittelemällä liima sitten peroksidilla ja : 25 puristamalla komponentit yhteen, tunnettu siitä, että liima sisältää parafiineja sekä hartsia varten katalysaattorin, jossa on ammoniumkloridia.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen yhdistelmä, tunnettu siitä, että puiset komponentit valitaan . 30 joukosta kiinteät pöllit, laudat, levyt tai partikkelit.

13. Patenttivaatimuksen 11 mukainen yhdistelmä, tunnettu siitä, että komponentit ovat lastuja, kuituja tai sahanpurua.

14. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 11 - 13 mu-35 kainen yhdistelmä, tunnettu siitä, että yhdistelmä on puinen lastulevy. 12 87227