SE447554B - Forfarande vid tillverkning av produkter innehallande trespan - Google Patents

Description

IG 447 554 välskcform blir det därmed lämpligt att använda vid de etablerade metoderna, där veden införes i tryckkammare och tillföres impregneringsämnet' genom över- tryck. Vatten är därvid givetvis lämpligt att använda av kostnadsskäl och torde för övrigt ej erbjuda några alternativ samt samverkar med den i veden befint- liga fuktigheten. s Ligninet, som i den form det erhålles är begränsat vattenlösligt men lös- ligt i alkalisk lösning, kan överföras till fullständigt vattenlöslig form t.ex. ge- nom att karboximetyleras. Utgångsmaterialet är därvid lämpligen sulfatlignin, vilket fällts med syra vid t.ex. pH 9 ur industriell avlut från sulfatkok. Sulfat- ligninet reageras i vattenlösning (10 h, 90°C) med NaOH och monoklorättiksyra i molförhållandet 1:2:1, varvid molvikten för en CQ-enhet i ligninet satts till 200.

Det karboximetylerade ligninet fälls med syra vid pH ca. 2 och isoleras genom centrifugering. För att erhålla en rening kan ligninet därefter lösas i ättiksyra och ånyo utfällas.

Den impregnerixig med lignin, som förfarandet innebär, tillgår lämpligen enligt ett känt förfarande. Det spån, som skall impregneras inlägges i en kam- mare, vilken tillslutes. Därefter utsättes spånet för vakuum, så att en stor del av den i dess porer inneslutna luften avlägsnas. Därefter tillföres ligninet till- sammans med vatten. Utan särskild behandling är ligninet som nämnts begränsat vattenlösligt, men kan då tillföras i löslig form genom att impregneringslösningen görs alkalisk, pH i huvudsak mindre än 12.5. Impregneringsvätska intränger i veden så att en irnpregnering erhålles. Veden kan tillsammans med vätskan sät- tas under tryck, vilket förbättrar inträngningen. Den ved, som kan komma i fråga är i första hand tallved men annan barrved och även lövved synes kunna behandlas. Detta steg i förfarandet samt lämpliga data framgår av bifogade exem- pel, se särskilt exemplet 1.

Efter impregneringen kommer en stor del av vattnet att avgå och impreg- neriiigsämnet, ligninet kvarstannar. Emellertid är det i sin åtminstone delvis vattenlösliga form känsligt för urlakning och i detta tillstånd skulle materialet ej kunna användas där man i första hand avser attanvända _det,' således utomhus.

Ligninet måste därför fixeras genom att överföras till vattenolöslig form. Detta kan ske genom att trämaterialet i ett andra _imp_regneriiigssteg behandlas med en vattenlösning av aluminiumsulfat, kopparsulfat. eller en blandning av aluminium- och kopparsulfat. Fixeringen utföres under tryck såsom framgår av exemplen.

Koppar ger även i små mängder ett kompletterande rötskydd. Kombinationen av lignin och koppar ger god resistens mot vit- och brunröta såväl som mot mjuk- röta och tunnlande bakterier från osteril jord.

Innan ligninet fixeras kan överskott av impregneringsvätska bortspolas från spånens yta med vatten. Det är nämligen önskvärt att veden och limmet bringas i intim kontakt vid limningen för bildande av spånprodukten. i4ïoi5s4 En viktig iakttagelse i samband med uppfinningen är att en vattenlösning av lignin med fördel är inte alltför alkalisk (pl-l max 12.5) vilket underlättar och att ett gott resultat skall uppnås. Genom att en alltför alkalisk lösning undvikes påverkas vedens egen motståndskraft mot röta i mindre utsträckningen. Å andra sidan innebär påverkan av veden genom en alkalie en viss svällníng av veden och därmed förbättrad inträngning av ligninet i cellväggen. Detta ger å sin sida förbättrad impregneringseffekt. Det är sålunda viktigt att avstämma pH-värdet, så att en god impregneringseffekt erhålles vid en rimlig nedsättning av vedens naturliga rötresistans. Det optimala pl-l-värdet ligger i området 6-11. Den ned- sättning i rötresistens som erhålles vid användning av alkaliska lösningar kan kompenseras medelst koppartillsats, som framgår nedan.

Fixeringslösningen tillföres i lämplig form av en svagt sur lösning, vilket förbättrar fixeringseffekten genom att underlätta den kemiska process, som om- vandlar ligninet till vattenolöslig form. För denna process erfordras relativt mycket metalljoner och mängden ökar med ökande mängd lignin vid impregne- ringen. Vid vanligen använd ligninkoncentration erfordras större mängd metall- joner än som erhålles genom den koppar, som erfordras för nämnda komplette- rande rötskydd. Eftersom koppar har högre pris än aluminium baseras fixe- ringslösningen därför lämpligen delvis på salt av koppar till den mängd, som erfordras för nämnda kompletterande rötskydd, och till återstående del på salt av aluminium för den erforderliga fixeringen. I stället för koppar kan zink an- vändas. För nämnda kompletterande rötskydd erfordras att veden innehåller en i förhållande till träslag och mängd tillfört lignin balanserad mängd koppar som 'kan begränsas till 1% räknat på torrt trä. Den minsta mängd koppar som be- hövs för att ge ett gott kompletterande rötskydd, det s.k. tröskelvärdet, varierar dock med träslaget. Således gäller att lövträ generellt behöver ungefär dubbla den mängd som t.ex. erfordras för barrträ som tall.

Det skall påpekas att spån i allmänhet har fått en viss sönderdelning av veden vid spånavskiljníngsoperationen. Man kan därför räkna med gynnsamma inträngningsförhållanden. I många fall kan man därför undvara särskilda åtgär- der, såsom fullständig löslighet i vatten, för att förstärka inträngningen.

Det är även möjlig att utföra fixering genom värmebehandling, varvid avspalt- ning av acetylgrupper i veden och kemisk reaktion mellan vedsubstans och lig- ninmaterialet, företrädesvis i ammoniumsaltform, medverkar till att ligninet över- föres till vattenolöslig form. Temperaturen vid värmebehandlingen skall vara minst 80°C, företrädesvis l10°C, för att god reaktion skall ske. 447 554 'I Itïwzæizfill Fabríksspån avsett för spånskivetillverkning impregnerades med olika mängd alkalilignin. Alkalilígninet utvanns ur avlut från konventionellt sulfatkok genom surgöring till pH 9, avfiltrering av utfällt lignin samt-torkning av ligninfällningen. lmprcgnceringslösningar bereddes med olika halt av alkalilignin genom blandning av alkalilignin, vatten och natríumhydroxidlösniiig till önskat pH. Impregnerings- lösningen filtrerades före användning.

Spånen impregnerades med alkalilignin genom konventionell vakuum-tryck- teknik. Efter impregneringen dränerades spånen och .fvissa fall sköljcles-på ytan vidhäftande impregneringslösning bort med vatten under ca. 15 sek., varefter spånen fick lufttorka.

Fixering av impregnerat lignin skedde därefter genom ixnpregneriiig med en lösning av surt metallsalt såsom aluminiumsulfat, aluminiumklorid eller alumi- niumkomplexsalt. För att ytterligare förbättra behandlingens rötskyddseffekt ut- fördes ibland fixeringen även med tillsats av kopparsalt i fixeringslösningen.

Spånen torkades slutligen vid 100°C till en fukthalt av några procent i enlighet med gängse förfaringssätt. Provplattor (35 x 35 x 1 cm) tillverkades i en labo- ratoriepress med pressplattorna uppvärmda till ca. 190°C. Presstrycket var un- der de första 40 sek. 240 kp/cmz, därefter under 35 sek. 110 kp/cmz och slut- ligen 50 kp/cmz. Pressningen varade under totalt 2 min.

Vid belimningen av spånen användes ett konventionellt spånskivelim av melamin-urea-formaldehydtyp avsett för tillverkning av skivor för utomhusbruk.

Limmängden var 8% räknat på torrt spån.

Provplattornas dimensionsförändring (mätt som tjocklekssvällnixig i (å, av urspunglig tjocklek) vid behandling med vatten testades dels genom att tjock- lekssvällningen bestämdes som funktion av tiden (laknirigstest, tabell 1), dels genom att svällningen mättes vid upprepad vattenlakning vid 20°C- torkning vid 105°C (tabell 2). Den senare testmetoden utgör genom den upprepade torkningen en utomordentligt hård test på materialets dimensionsstabilitet. De i tabell 1 och 2 angivna provplattorna har tillverkats av spån behandlat enligt följande: Prov 1. Impregnering med l0%-ig vattenlösning av alkalilignin, pH 11.

Fixering med 5%-ig lösning av aluminiumsulfat.

Prov 2. Impregnering med 5%-ig vattenlösning av alkalilignin, pH 12. Fixe- ring med 5%-ig lösning av aluminiumsulfat.

Prov 3. Impregnering med 15%-ig lösning av alkalilignín, pH 12. Fixering med 3.9%-ig lösning av aluminiumklorid.

Kontrollplatta tillverkades av obehandlat spång-ined en limmängd av 8%. . o, 447 554 åxempel 2 Provplattor tillverkade enligt teknik angiven i exempel 1 framställdes även med spån, vilket impregnerats med alkaliligniri som derivatiserats genom karbo- xialkylering.

I tabell 1 och 2 anges resultat av svällningstest för en provplatta tillverkad av spån behandlat enligt följande: líigvj. Impregnering med 15%-ig vattenlösning av karboxirnetylerat alkali- lignin, pH 9. Fixering med 3.9%-ig lösning av aluminiumklorid. åæfaapslå Tallved impregnerades vid 50°C med en vattenlösniiig av karboxirnetylerat sulfatlignin (pl-l 7). Vakuum-tryckiinpregnering tillämpades med en vakuumperiod av 30 minuter följt av en tryckperiod på 90 minuter vid 1 MPa. Vedmaterialet hade efter impregneringen ökat i vikt till cirka 2.5 ggr den torra ursprungs- víkten. Torkning till (något) sugande tillstånd så att fixeringslösning kan tränga in (undvikande av tidsödande diffundering). Efter torkning och Vägning bestämdes den upptagna ligninandelen till cirka 15 viktsprocent räknat på torrt trä.

För att erhålla det impregnerade ligninet i en vattenolöslig och icke ur- lakningsbar form fixerades ligninet genom att trämaterialet i ett andra impreg- neringssteg behandlades med en vattenlösning av aluminiumsulfat, kopparsulfat eller en blanding av aluminium- och kopparsulfat. Fixeringen utfördes vid 20°C och tryckperiodens längd var 60 minuter vid cirka 1 MPa.

Obehandlat liksom behandlat trä testades med avseende på resistens mot vitröta, brunröta respektive mjukröta och tunnlande bakterier (osteril jord).

Resultat av denna röttest redovisas i tabell 3. Prov nr. 1 utan fixering av lig- ninet uppvisade vid vattenlakning en viktsförlust motsvarande en utlakniiig aa cirka 90% av det impregnerade ligninet. Behandlingen är således ej tillräcklig, då träinaterialet skall användas utomhus och utsättas för väta. Fixerixig med aluminium- och/eller kopparsulfat gav en ligninutlakning i vatten som var mindre än 1% av tillförd mängd modifierat lígnin.

Som framgår av tabell 3 ger impregnering och fixering med enbart alumi- niumsulfat (prov 2) en god resistens mot vit- och brunröta, medan angreppet av främst mjukröta (osteril jord) blev relativt kraftigt. Tillförsel av små mäng- der koppar (0,3-04%) gav mycket god rötresistens (prov 3 och 4), sannolikt beroende på en synergistisk effekt av impregneringen och fixeringen. 447 554 6 ÉÄQFPPÉÉ _ Tallved irnpregneras enligt i exempel 3 angivet förfarande :ned ligninlös- ningar av varierande koncentration för att ge de i tabell 4 angivna ligninhalter- na i träet. Fíxeriiig' utfördes med en lösning av aluminium- och kopparsalt alter- nativt enbart køpparsalt så att angivna kopparhalter erhölls. Resultat 'av brun- rötetest framgår av tabell 4. I Exemplen avser försökstillverkning i laboratorieskala. Denna kan dock av fackmannen anpassas till produktionsskala. 447 554 .Ucmumaw Éuow H äoHxuoHo .wflwdflummufl >m mm w UmGMwL .wcwâmëwmxmäxoowh AH m o o m w m w H o m o m H» m N H m.o o mH mH mH o m HH N H o mH 5 oH m v m w H o om mm 3 om mm om mo HH o sumo mo :who oH :who H En m av m å» H EE om EE oH :HB o .öäø Hæo HH mfianmkæwxwšuomo.

Souuflovm >oum .uflwwñoxwH å QOEMCHC Eom .wfidvHmHGwHHÉw ÉS fiiwämšm UwE wflmnwflmmnmš .Hoobmfimfimßmbonm >m mæv .wfiâwbmmxoüfioomß H Hanau. 447 554 .ucmäåa fim> > . Huflmawau Éuou Nämn .oowâ u? :må üw M wñøëß å :nu :väv så _.. A955 mfiavšnvuamky å ußän mvšßwufi owæ» Q MH OH NO la 1 wfinxmduøufiüv Umamumßø UÉ. ficmâmåm UwE uvmuwcmmnmš uoäfiaømamïßuwwpwm Aoav mïficmw NN OH mm |> OH OH mm :H OH mN OH nu |> MH OH mm :H mm OH mv UH Én OH Nm |s MN vH Hp IN .à Q wfiåw>mmxmñxoo..e wH HH æw .M NN æH om |> . s OH av w o . ...w Q _ 2 o S. o .wm Q ä 84 .Unmumaa Pïou H vHmHvHooD wflmcflumwn: .vw æ H wmnxmn wfiavnmmxwflfloorw AH :oä :om boum .æflwcxuop >mwxmHxuoHH N HHußmH 447 554 ...Émuonflwuxï w.o|m.o fimnnßü .Qmunwflm E35 uo>onm mmmmu um .wfiuøcomxm mnøumcmë ma uwäw cwsflz. Aw .aamuwnm ßowfi o :oo Qnoumcw vmfiämux .åäšmuoë m hmm. .Smxw mwflmpwum ...mncw wfinñmuwm AN W? Am .GmE w uwäo “COM fluwuwo m Qmumcd.

.Awaoofifin mwmmofifiohv .mfiwuidnß du mbflxommwu mmwwflmmww mfimaownwñnmv 393%» Go hmm ...öumømå m M wfipwfioaxm S owso H6 ïw +m^wowvfl< 3 w ïm Nd omno 2 m QS ma. womvflä 2 N äß ïâ - 3 ä ämm wáw - - :Panem Smtcøpm wfimäš Éš w .Emma :Po .umwfimp Eb fiwflhmmwuå> wfiumxwm umuwfififløå >0um m üwßflh 10 447 554 .m mm mwïïw .Gwwficmwfiwwfiwwmwwnmfi .mm w IQ Q 36 M_E QS .mæá .g mä m 56 ä? m9 .Ewe mä Sw 3.0 *X3 mä 86 m p 36 wáw im 36 m Sw 36 QS ïfi . 8.0 2 m 26 maa må 36 3 w äá mån *NJ 36 å Gm 3.0 0.8 wa mm... 8 N med 0,3 b; o; å H .v ._ .fiouucoä flofiøoxïvopß wucwflm: wflvcmnonO .w .boum ...a .ämm v .fidwfl D lhmwuuwflfikmwwwuåxw QWUHUHDLÉHUEQ. UMHfi-.hßwwwåxw IHNQQOVH UNHUWÉÜOE >OhnH w Swßmu.

Claims (10)

" 447 554 EATEQTKRAV

1. Förfamnde för tillverkning av produkter innehållande sammanpressat och hoplíniinat träspån företrädesvis av varierande storlek, k ä' n n e t e c k n a t d ä r a v, att spånet före sammanfogning medelst limning till produkten med hög dimensionsstabilitet impregneras med lígnin tillsammans med vatten och vid ett pH i huvudsak ej överstigande 12.5 och att sagda lignín efter det att det upp- tagits av träspånet fixeras mot vattenurlakning genom modifiering av detsamma till en i huvudsak vattenoliislïg form.

2. Förfarandet enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att såsom ligninet användes alkalilignin, vilket isolerats från avlut från alkalisk kok- ning av ved, företrädesvis genom utfällning med syratillsats.

3. Förfarande enligt patentkrav 1 och 2, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att alkaliligninet modifieras till karboxilerat alkalilignin, företrädesvis genom oxi- dation, för att erhålla förbättrad vattenlöslighet.

4. Förfarande enligt patentkrav 1 och 2, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att alkaliligninet modifieras till karboxialkylerat alkalilignin, företrädesvis karboxi- metylerat och/eller karboxietylerat alkalilignin, för att erhålla förbättrad vatten- löslighet.

5. Förfarande enligt patentkrav 2, 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a t d ä r - a v, att lígniiiet modifierats genom sulfonering.

6. Förfarande enligt något av patentkraven 1-5, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att fixa-ringen utföres i ett andra steg vid vilket träspånet tillföras en svagt sur vattenlösning innehållande metalljoner företrädesvis genom tillsats av aluminium-, zink- eller kopparsalt eller en kombination av dessa salter för sådan modifiering av ligninet att sagda fixering sker, varefter träspånet torkas till önskad låg fukthalt. I

7. Förfarande enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att tillsatsen till fixeringslösningen utgöres dels av koppar-salt till en sådan mängd, att mängden koppar i förhållande till torr ved är i huvudsak ej högre än 1% och dels av ett annat metallsalt företrädesvis aluminiumsalt till sådan mängd att lig- ninet fixeras genom den sammanlagda verkan av dessa salter.

8. Förfarandet enligt patentkrav 1, 2, 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att impregneringslösningen innehållande lignin är tillsatt ammoniak- och/eller ammoniumsalt och att fixeringen utföres i ett andra steg i vilket trä- spånet uppvärmes till en temperatur av minst 80°C, företrädesvis i samband med torkning av träspånet till låg fukthalt före pressning och/eller i samband med 447 554 pres-sníng till sammanfogad produkt, för att uppnå modifiering av ligninet Lill vattenolöslíg form.

9. Förfarande enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att fixeringen genom uppvärmning föregås av ett steg i vilket veden tillföres kop- par företrädesvis genom impregnering med en lösning av ett kopparsalt.

10. Förfarande enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k n a t d ä r a V, att fixeringen genom uppvärmning föregås av ett steg i vilket veden tillföras zink företrädesvis genom impregnering med en lösning av ett zínksalt.