NO129991B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av plater

av partikkelformet eller fiberformet lignocellulosemateriale ved varmpressing av

materialet.

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til fremstilling av plater av partikkel formig eller fiberformig lignocellulosemateriale ved varmpressing av materialet.

Alle industrielle metoder til fremstilling av fiberpla-ter omfatter en defibreringsfase, eksempelvis ved koking under trykk, og en mekanisk defibrering utføres i vandig miljø. Denne behandling er nødvendig for fremstilling av fibere som med eller uten tilsetning av bindemiddel kan bringes til å bindes sammen under trykk.

Med den meget store mengde vann som må fjernes under fiberplateformingen avgår en stor mengde naturlige stoffer som kan virke som bindemidler, og samtidig avgår slike bindemidler som eksempelvis blodalbumin eller fenolharpikser, som er tilsatt for forbedring av fiberplatenes kvalitet, og store mengder av disse stoffer gjenfinnes i det anvendte vann. Dette medfører et alvorlig vannforurensningsproblem.

Ved den konvensjonelle prosess som gjerne kalles "våt-prosessen", må en stor mengde vann fjernes ved pressing og ved fordampning. Dette medfører et vesentlig varmeforbruk og ganske lang presstid. Videre innebærer dette en begrensning av platetyk-kelsen, og platene kan ved denne prosess ikke fremstilles tykkere enn ca. 4 mm.

Ifølge en forbedring av denne metode presses fibrene i fortørket tilstand, men alle problemer som henger sammen med den våte defibreringen, blir tilbake. Fremgangsmåten nødvendiggjør tilsetning av harpikser for bindingen, og tilsetningen innføres i alminnelighet under defibreringen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er til forskjell fra kjente prosesser karakterisert ved at det i lignocellulosematerialet inkorporeres tre komponenter som innbefatter to monomere bestanddeler av et harpiksbindemiddel og en katalysator, hvorav i det minste den ene monomere bestanddel tilføres i gassformig tilstand ved fluidisering av lignocellulosepartiklene eller -fibrene i en inert gass, som danner bæremedium for den gassformige monomere bestanddelen, at den andre monomere bestanddelen tilføres i gassformig tilstand på samme måte som den førstnevnte monomere bestanddelen eller ved innsprøyting som væske eller løsning i en konvensjonell blander, og at varmpressingen av materialet med det til-førte bindemiddel utføres ved en temperatur mellom 170° og 270°C, fortrinnsvis 190-245°C.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen har i forhold til kjente fremgangsmåter meget store fordeler, blant andre følgende: 1) Dan omfatter hverken koke- eller defibreringsfaser i vann eller konvensjonelle våtprosesser.

2) Basismaterialet for platefremstillingen kan anvendes i så

fin tilstand at det kan holdes i suspensjon i en moderat luftstrøm.

De fibreringen utføres mens materialet er i tørr tilstand eller har en så lav fuktighet at vann ikke forekommer i form av væske, som skal elimineres, hvorved man unngår tap av naturlige bindemidler. Denne forutsetning bidrar til oppnåelsen av en god platekvalitet.

Det kan også være fordelaktig å anvende ét i naturlig tilstand finfordelt materiale eller eksempelvis slike avfallspro-dukter som sagflis, slipestøv, fibere, fibriller og vegetabilske partikler, herunder marg, eksempelvis fra sukkerrør. Denne sistnevnte materialkategori er utelukket fra de konvensjonelle prosesser på grunn av alt for dårlig konsistens.

Også andre stoffer enn vegetabilske er anvendbare, eksempelvis fra dyreriket, såsom hår, læravfal1, etc. 3) Til materiale i et fluidiseringssjikt kan man i form av gass eller damp overføre basismaterialene for bindemiddelharpikse-ne. Som bestanddeler for harpiks kan følgende anvendes: a) Komponenter med reaktive fenolgrupper, som kan erholdes i form av gass eller damp ved temperaturforhøyelse. b) Aldehyder eller ketoner, som kan erholdes i form av gass eller damp og er reaktive overfor fenolgruppene. c) Uorganiske eller organiske baser som kan erholdes i gass- eller dampform og som katalyserer fenolkomponente-nes reaksjon med aldehyder eller ketoner.

Komponentene fikseres uten tap på lignocellulosematerialet og dessuten fordeles de fullstendig proporsjonalt over partik-lenes frie overflate, hvorved komponentene gir den mest effektive virkning.

4) Pressecykelen kan være meget kortvarig ved at partikkelmassens fuktighet kan avpasses efter ønske. Denne fuktighetsregule-ring gjør det mulig å tilvirke plater som er meget tykkere

enn de konvensjonelle plater.

5) Ved at man unødvendiggjør koking, våtdefibrering og utførelse av prosessen med våt masse, som ellers er vanligoppnår man en meget god varmeøkonomi. I henhold til den nye fremgangsmåten behøver bare en meget liten vannmengde fjernes ved fordampning, idet partiklene under samtlige behandlingsfaser

maskimalt har 15 % fuktighet.

6) Ved at disse operasjonsfaser unødvendiggjøres innspares store mengder vann og unødvendiggjøres behandling av dette vann. 7) Harpiksbindemidlets monomere bestanddeler tjener ikke bare som bindemiddel, for som kjent har fenol og ammoniakk en ikke ubetydelig plastifiseringsvirkning på lignocellulosemateriale. 8) Det problem å stabilisere harpiksen eksisterer ikke, idet alle kjemikalier lades separat.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan med fordel ut-føres ved hjélp av et apparat av det slag som er vist skjematisk på tegningen.

Apparatet omfatter tre konsentriske sylindere, hvorav den innerste inneholder et hvirvelsjikt. Denne sylinder har der-for en bunn bestående av en eller flere rister 3 for jevn forde-ling av fluidiseringsgass over hvirvelsjiktets hele tverrsnitt.

En røreinnretning 5 er plasert i hvirvelsjiktets sentrum og strekker seg i dettes hele høyde og er slik anordnet at den sikrer kontinuitet i strømmen av lignocellulosemateriale i hele Tivirvel-sjiktsrommet.

Den midtre av de tre konsentriske sylindrene tjener til å rette strømmen.av lignocellulosepartikler nedover for å lette separeringen av partiklene fra gassen.

Den tredje sylinderen virker som et ekspansjonskammer for å fullføre utskillelsen av partiklene og tillate gjenvinning av den fluidiserende gass som undertiden fremdeles inneholder reaktive gassformige forbindelser.

I den nedre del av ekspansjonskammeret er det anordnet en sluse 11 for utmating av lignocellulosematerialet uten tap av gass eller luft som komponenter.

Det er ikke absolutt nødvendig at hvirvelsjiktet er anordnet i ekspansjonskammerets sentrum, slik det er vist i eksempe-let. Hvirvelsjiktet skulle godt kunne skilles fra ekspansjonskammeret og kammeret for separering av partikler fra gass. Videre kan kamrene eventuelt bestå av horisontale sylindere med fluidisert eller turbulent sjikt.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningen.

I det apparat som er vist på tegningen, innføres materialet ved I. Materialet innføres ved hjelp av en kjent doserings-anordning for regelmessig og kontinuerlig innmating.

Gjennom et rør 2 innføres luft som fluidiseringsgass og i bærer av de for utførelse av fremgangsmåten nødvendige virksomme komponenter, nærmere bestemt to monomere bestanddeler av et harpiksbindemiddel og en katalysator, som alle er gassformige. Fra røret 2 ledes gassen gjennom risten 3, som fordeler gassen jevnt over hele hvirvelsjiktets tverrsnitt. Det fluidiserte lignocellulosematerialet er betegnet med 4.

Røreinnretningen 5 har, som allerede nevnt, til oppgave å sikre jevn strøm av lignocellulosemateriale i hele hvirvelsjiktet. Med 6 og 7 betegnes ekspansjonskamrene for separering av lignocellulosepartiklene fra luftstrømmen. Luften uttas ved 8 og returføres ved hjelp av en vifte 9. Ved hjelp av en ventil 10 og et spjeld 10a reguleres innføringen av ny luft til kompen-sasjon av tap som kan oppstå ved utmating av partikler gjennom slusen 11.

De tre komponentene innføres i fluidiseringsluften gjennom ventiler 12, 13 og 14 etter fordampning til gassformig tilstand ved hjelp av fordampningsanordninger 15, 16 og 17. Fordampning shastigheten bestemmes ved regulering av temperaturen i fordampningsanordningene. Mengden av disse tre komponenter reguleres ved hjelp av luftstrømmen som ledes gjennom fordampningsanordningene. For denne regulering anvendes etter fordampningsanordningene strømningsmålere 18, 19 og 20, som bestemmer den totale gassmengde og utmatingen i hvert øyeblikk.

Etter strømningsmålerne er det anordnet spesielle ventiler 21,22 for uttagning av prøver for kontroll av konsentrasjonen av bindemiddel i gassen. Fordampningsanordningene innbefatter også en automatisk reguleringsanordning 24, 25 og 26 til å holde kompo-nentmengdene på konstant nivå.

Ovenstående beskrivelse er basert på suksessiv absorp-sjon av de tre komponentene i én og samme absorpsjonsenhet, men det vil lett innses at tre slike enheter kan plaseres i serie for kontinuerlig drift.

For å hindre utfelling av kjemikalier på apparatets me-tallvegger oppvarmer man ledningen 2 og den koniske, traktformige delen ved 3..

Ved hjelp av det beskrevne apparat har man behandlet lignocellulosematerialet og anvendt dette til fremstilling av plater i henhold til det følgende eksempel.

Eksempel i

30 kg av fint sukkerrør-materiale oppsamlet under en sikt med 0,5 mm's masker og med et innhold av 30 til 35% marg og et fuktighetsinnhold av 3 %, basert på det tørre materiale, ble behandlet i den ovenfor beskrevne absorpsjonsenhet.

Materialet ble matet gjennom 1 med en hastighet på ca, 700 g/minutt slik at det fikk en oppholdstid i det fluidiserte sjikt på 3 til 5 minutter. Gjennom fordampningsenheten eller

i

-innretningen 16 igangsettes fluidum-kretsløpet med en ventilator eller vifte 9. Ved å regulere temperaturen i fordampningsinnretningen til ca. 105°C er konsentrasjonen av fenol i luftstrømmen cal 10 mg/l.

Partiklene som beveges gjennom det fluidiserte sjikt opp-tar 2 til 2,5 vekt% fenol. Den lineære lufthastighet i sjiktet er omtrent 0,5 m/sekund. Tilmatningsrøret 2 og den nedre del av absorpsjonsapparatet opphetes til 60°C. Ved den nedre ende av kammeret 7 uttas det behandlede lignocellulosemateriale ved kort-varit åpning av slusen 11. Når fenolabsorpsjonen er tilendebragt, avkjøles apparatet og gjennom fordampningsinnretningen 15 og på lignende måte som fenolgassen tilføres ammoniakk, slik at man får 0,5 til 1 % ammoniakk beregnet på det tørre materiale. Konsentrasjonen av ammoniakken i luften er ca. 5 mg/liter. Etter ammoniakken og på lignende måte som fenolen tilføres 1 til 1,5 % formaldehyd til det tørre materiale og konsentrasjonen av formaldehyd i luft-strømmen er ca. 5 mg/liter luft.

Med det således behandlede materiale fremstilles en pla-te 1 x 1 m i henhold til vanlige presningsprosesser ved 212°c og med et spesifikt trykk av 40 kg/cm 2 i løpet av 2 minutter, etter-fulgt av en progressiv trykkreduksjon for å lette unnvikningen av de dannede damper. Den totale presstid var 6 minutter og 30 sekun-der, platen hadde følgende egenskaper:

Eksempel II

Ved utførelse av fremgangsmåten på lignende måte som ovenfor, men med tilførsel av formaldehyd først, deretter ammoniakk og så fenol, ble følgende kvalitetsegenskaper oppnådd:

Det fremgår klart av de ovenstående eksempler at de i gassform tilførte bindemiddelbestanddelene reagerer effektivt i nærvær av katalysatoren ved pressingen av platen (kondensasjonsreaksjon).

Det ligger også innenfor oppfinnelsens ramme å tilføre den ene av de tre bestanddelene på en annen måte enn i form av gass. Fordelene med oppfinnelsen reduseres nemlig ikke til null ved tilføring av katalysatoren i form av en fortynnet løsning. Denne tilførsel kan også utføres før absorpsjonen av de gassformige bindemiddelbestanddelene, etter absorpsjonen av den ene gassformige monomere bindemiddelbestanddelen og før absorpsjonen av den andre gassformige monomere bindemiddelbestanddelen eller også etter den fullstendige absorpsjonen av begge bestanddelene, dvs. fenolen og aldehydet, som tilsammen skal danne bindemidlet.

Under visse forhold er det også mulig å tilføre to bestanddeler samtidig.

Det er eksempelvis mulig først å tilføre en viss mengde gassformig formaldehyd på tre- eller ved-partiklene i partikkel-massen og deretter en støkiometrisk bestemt kvantitet gassformig fenol og en viss mengde gassformig ammoniakk, hvorved ammoniakken i hovedsaken danner katalysator for den endelige polykondensasjons-reaksjonen mellom fenolen og formaldehydet under polymeriseringen i pressen.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av plater av partikkelformet eller fiberformet lignocellulosemateriale ved varmpressing av materialet, karakterisert ved at det i lignocellulosemateriale t inkorporeres tre komponenter som innbefatter to monomere bestanddeler av et harpiksbindemiddel og en katalysator, hvorav i det minste den ene monomere bestanddel tilføres i gassformig tilstand ved fluidisering av lignocellulosepartiklene eller -fibrene i en inert-gass som danner bæremedium for den gassformige monomere bestanddelen, at den andre monomere bestanddelen tilføres i gassformig tilstand på samme måte som den førstnevnte monomere bestanddel eller ved utsprøyting som en væske eller løsning

i en konvensjonell blander, og at varmpressingen av materialet med det tilførte bindemiddel utføres ved en temperatur mellom 170 og 270°C, fortrinnsvis mellom 190 og 245°C 2. • Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at bindemidlets samtlige monomere bestanddeler inkorporeres i gassformig tilstand.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at lignocellulosematerialet sammen med de innblan-dede bindemiddelbestanddelene og katalysatoren formes til en mat-te som deretter varmpresses.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at bindemiddelbestanddelene innbefatter en reaktiv gruppe som er slik valgt at den muliggjør en kondensasjonsreaksjon i nærvær av katalysatoren.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at bindemiddelbestanddelene er fenol og formaldehyd, og at katalysatoren er ammoniakk.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at formaldehyden anvendes i væskeform, mens fenolen og ammoniakken anvendes i gassform„