Verfahren zur Herstellung von Formkörpern, insbesondere Platten. Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Herstellung von Faserplatten mit einer Dichte von 0,2 bis 1,1 bekannt, bei welchen ohne Zuhilfenahme artfremder Bindemittel das holzeigene Lignin als Bindestoff verwen det wird.
So wurde zum Beispiel vorgeschla gen, zellulosehaltige Materialien mit direktem oder indirektem Dampf so hoch zu erhitzen, bis das Lignin derart verändert wird, dass es bei der Heisspressung bei einer Tempera tur von über<B>1700</B> C und gleichzeitiger Druck einwirkung von mindestens 40 kg/cm2 als Bindemittel wirksam wird Lind so die Her stellung fester, wasserabweisender Platten er möglicht. Hierzu ist allerdings eine vorherige Koehung oder Dämpfung bei etwa 200 bis '_' 70o C und ein hoher Druck erforderlich, wo bei durch eine anschliessende plötzliche Ent spannung die Aktivierung des Lignins erhöht werden dürfte.
Dieses Verfahren hat aber den Nachteil, dass es sehr viel Dampf ver braucht und hohe Temperaturen und Drücke erforderlich sind, die wieder die Lignozellu- lose überaus stark angreifen und hydrolp- sieren, wodurch die mechanische Festigkeit sowie die Ausbeute der Platten bedeutend herabgesetzt werden.
Ein anderer Vorschlag geht dahin, die l.ignozellulose nach mässiger oder stärkerer Vordämpfung, Zeidaserung usw. als Vlies in der Heisspresse auf über<B>1800</B> C, meistens über 2000 C, zu erhitzen, wodurch das Fliessen des Lignins erzwungen wird. Auch bei diesem Verfahren treten die gleichen Nachteile wie beim erstgenannten Verfahren ein.
Um bei der Vorbehandlimg der Ligno- zellulose wie auch bei der Heisspressung die schädlichen Temperaturen von über<B>1700</B> C zu vermeiden, wurde bereits das Lignin auf chemischem Wege in seinem thermoplastischen Verhalten dadurch geändert, dass man der Lignozellulose während der Aufbereitung des Faserbreies ein das Lignin plastifizier enden Mittel, wie zum Beispiel Phenol, Kresol, Ani lin, Harnstoff, Thioharnstoff usw., zusetzt.
Schliesslich ist es bereits bekannt, das Lignin ohne Verw endeng v an Plastifizierungs- mitteln durch alkalischen Abbau so zu ver ändern, dass es als Bindemittel verwendet, wer den kann. So wird in der Papiertechnik durch alkalischen Holzaufschluss das Lignin voll ständig gelöst und kann aus der sogenannten Schwarzlauge zum grössten Teil durch An säuern wieder ausgefällt werden, wobei aber in allen Fällen ein Verlust an Lignin ein tritt, wenn es einmal wasserlöslich gemacht worden ist.
über die alkalische Behandlung von Ligno- zellulose liegen eine Reihe von Arbeiten vor, wobei das Lignin vollständig, teilweise oder nur möglichst wenig gelöst werden soll. Bei dem letzteren Verfahren wird nur so viel Alkali angewendet, dass während der ganzen Koehung lediglich die sieh bildenden Säuren (Essigsäure) neutralisiert werden.
Derart aufgeschlossene Lignozelltilose wird nach dem Waschen und Pulverisieren für sich allein oder zusammen mit- Zusatzstoffen für Press- massen verwendet, wobei das Lignin unter bestimmten Bedingungen, nämlich bei Tem peraturen über<B>1800C</B> und Drücken über 140 atü, meist um 200 atü, harzmässig ab bindet.
Bei diesem Verfahren wird beim A.ufschluss der Lignozellulose der pn Wert während der Kochung zwischen 4 bis 7 ge- halten, was einem Zusatz von 1 bis 10 % Al- kali auf trockene Holzsubstanz entsprieht,
und die Lignozellulose in dieser verdünnten Lauge verschieden lange Zeit (um 1 Stunde) bei Temperaturen bei<B>1800</B> C gekocht. Es ist nun nicht möglich, die Verhältnisse, die zur Herstellung eines optimalen Lignozellulose- stoffes für Pressmassen führen, auf einen Stoff zur Erzeugung von Faserplatten anzu wenden. Denn bei der Erzeugung von Press- rnassepulver ist. die Beschaffenheit der Faser, die Korngrösse und die Farbe nicht von Be deutung, hingegen aber bei der Herstellung von Faserplatten überaus wichtig.
So wer den für die Erzeugung von Lignozellulose für Pressmassen zum Beispiel im allgemei nen Hartholzsägespäne oder Sägemehl verwen det, jvelches Produkt zur Erzeugung von Faserplatten hingegen durehaus ungeeignet ist. Weiters muss beim Aufschluss auf die Farbe keine Rücksicht genommen werden, da Pressmassen aus aktivierter Lignozellulose im allgemeinen dunkelbraun bis schwarz sind.
Eine Ligninaktivierung zur Herstellung von Faserplatten geht daher von ganz andern Voraussetzungen aus, als dies bei der Herstel lung von Lignozellulose für Pressmassen der Fall ist.
Es wurde nun gesunden, dass durch An wendung eines ganz bestimmten, im folgenden ;genau beschriebenen Aufschliessungsvorgan- ges die Lignozellulose so verändert wird, dass sie für die Herstellung von Faserplatten ver schiedener Dichte besonders geeignet. ist und Platten von einer Qualität ergibt, die nach andern Verfahren entweder gar nicht oder nur unter Anwendung wesentlich höherer Temperaturen oder Drücke erzielt werden können.
Das erfinclun;s-emässe Verfahren zur Her stellung von Formkörpern, insbesondere Plat ten, ohne Bindemittelzusatz durch Druckauf- schluss von Holz mit alkalisch reagierenden Lösungen ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aufschluss bei 7,5 bis 8,5 atü während 2 bis 4.
Stunden unter Anwendung einer verdünn ten Lösung eines Aufschlussmittels, deren Ge halt an alkalisch reagierenden Verbindungen, als NaOH gerechnet, 2 bis 4 Gewichtsprozent der trockenen Holzsubstanz entspricht, vorge nommen wird, so dass das aufgesehloss. ene Pro dukt einen pH-Wert von :
5,5 bis 7 aufweist, worauf das so behandelte Gut zerfasert, so dann entwässert und durch Einwirkung von Druck und Wärme ztt Formkörpern verpresst wird.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren ist das Einhalten der angegebenen Gehalte an alkalisch reagierenden Verbindungen, Drücke und Zeiten von besonderer Bedeutung, da sonst die Qualität der erzeugten Produkte wesentlich herabgesetzt werden würde. So wiirde eine Erhöhung der angegebenen Ge halte an alkalisch reagierenden Verbindungen das Wasserlösliehwerden des Lignins fördern, was einen Verlust an Bindemittel bedeutet.
Anderseits würden geringere Gehalte an alka lisch reagierenden Verbindungen einen zu tiefen pH-Wert und damit einen Angriff auf die Zellulose bewirken, was eine Verminde rung der Beständigkeit der erzielten Form körper zur Folge hätte. Ein niedrigerer Druck als angegeben, ergibt. eine Verminderung der Aktivierung des Ligrrirrs mit erheblich schlech teren Werten der Festigkeit und Wasser- beständigkeit, hingegen führt eine Druckerhö hung zu wesentlich dunkleren, unansehnlichen Produkten, ohne dass die Festigkeitseigen sehaften verbessert. werden.
Auch eine Erhö hung der Aufschliessungszeit verursacht eine Verminderung des End-pH-Wertes und damit wieder einen Angriff auf die Zellulose, was wieder eine llerabsetzung des Festigkeitswer tes verursacht. Als Aufschlussmittel kann ausser NaOH jede andere alkalisch reagierende Verbindung, wie Na2C03, Ca(OH)2 usw., verwendet werden, und zwar in der angege benen NaOH-Menge entsprechenden Mengen.
Nach dem alkalischen Aufschluss kann das Lignozelluloseprodukt in den üblichen Zer- faserungsmasehinen zerfasert und der Faser brei auf einen pH-Wert um 5 eingestellt wer den, wobei es gegebenenfalls von Vorteil ist, in üblicher Weise zur Erhöhung der Wasser festigkeit einen wasserabstossenden Stoff in einer Menge von 1 bis maximal 2 % zuzu- setzen. Es kann dies irgendein Erdölprodukt, wie Paraffin, Ceresin,
Montanwachs, Erdöl harze oder Bitumen, sein.
Nach der Entwässerung auf einer Lang- oder Rundsiebmaschine oder einem Form kasten wird das Faservlies durch Heisspressen zur Faserplatte oder durch Trocknen zur Dämmplatte geformt. Bei Heisspressen bei einer Presstemperatur unter 1700 C - am besten bei 160 bis 1700 C - und einem Press- druck unter 40 atü - am besten um 25 atü werden Platten erzeugt, die eine mechanische Festigkeit und Wasserfestigkeiten aufweisen, die mit keinem andern Verfahren, das ohne Bindemittel arbeitet, erzielt werden.
<I>Beispiel:</I> 100 kg absolut trockener Fichten-Hack- späne werden nach ausreichendem Evakuieren mit 1000 Liter 0,3prozentiger NaOH-Lösung zwei Stunden bei 8 atü gekocht. Die Koch lauge hat nach beendeter Koehung einen pH- Wert von 6,1.
Das Kochprodukt wird nun schonend zerfasert, so dass die Faser nicht zerstört wird. Nach Zusatz von 1% Bitumen- emulsion und Ansäuern mit Alaunlösung auf PH 5 wird zu einem Faservlies entwässert und dieses bei 25 atü und<B>1600</B> C in einer Presse zu einer harten Faserplatte folgender Eigen schaften verpresst:
EMI0003.0042
Biegefestigkeit <SEP> 680 <SEP> kg(cm2
<tb> Wasseraufnahme <SEP> in <SEP> 24 <SEP> h <SEP> 151/o
<tb> Quellung <SEP> in <SEP> 24 <SEP> h <SEP> <B>91/0</B>
<tb> Dichte <SEP> 1,0 Demgegenüber haben die besten am Markt befindlichen Faserplatten, die unter Zusatz von Bindemitteln, wie Phenolformaldehyd- bzw. Harnstoffharzen usw., hergestellt sind,
Festigkeiten von durchschnittlich 500 kg und eine Wasseraufnahme von 15 bis 20 % bei einer Dichte von 1,0.
Process for the production of moldings, in particular plates. There are already various processes for the production of fiberboard with a density of 0.2 to 1.1 known, in which the wood's own lignin is used as a binding agent without the aid of foreign binders.
For example, it has been proposed to heat cellulose-containing materials with direct or indirect steam until the lignin is changed in such a way that it acts during hot pressing at a temperature of over 1700 C and simultaneous pressure of at least 40 kg / cm2 effective as a binding agent, this enables the production of solid, water-repellent panels. For this purpose, however, prior coehing or damping at around 200 to 70 ° C and a high pressure are required, where the activation of the lignin should be increased by a subsequent sudden relaxation.
However, this process has the disadvantage that it consumes a great deal of steam and requires high temperatures and pressures, which in turn attack and hydrolyze the lignocellulose extremely strongly, as a result of which the mechanical strength and the yield of the plates are significantly reduced.
Another suggestion is to heat the lignocellulose after moderate or stronger pre-steaming, decomposition, etc. as a fleece in the hot press to over 1800 C, mostly over 2000 C, which forces the lignin to flow becomes. This method also has the same disadvantages as the first-mentioned method.
In order to avoid the harmful temperatures of over 1700 C during the pretreatment of the lignocellulose as well as during hot pressing, the thermoplastic behavior of the lignin has already been chemically changed by the lignocellulose being changed during the Processing of the pulp a lignin plasticizing agent, such as phenol, cresol, aniline, urea, thiourea, etc., is added.
Finally, it is already known to change the lignin without the use of plasticizers by alkaline degradation in such a way that it can be used as a binding agent. In paper technology, for example, the lignin is completely dissolved through alkaline wood digestion and can largely be precipitated again from the so-called black liquor by acidification, but in all cases there is a loss of lignin once it has been made water-soluble.
A number of studies are available on the alkaline treatment of lignocellulose, whereby the lignin is supposed to be dissolved completely, partially or only as little as possible. In the latter process, only so much alkali is used that only the acids that form (acetic acid) are neutralized during the entire process.
Such disrupted lignocell silose is used by itself or together with additives for molding compounds after washing and pulverizing, the lignin mostly under certain conditions, namely at temperatures above 1800C and pressures above 140 atmospheres around 200 atmospheres, resin-like.
In this process, the pn value is kept between 4 and 7 during the digestion of the lignocellulose, which corresponds to an addition of 1 to 10% alkali to the dry wood substance,
and the lignocellulose is cooked in this diluted liquor for different times (around 1 hour) at temperatures of <B> 1800 </B> C. It is now not possible to apply the conditions that lead to the production of an optimal lignocellulosic material for molding compounds to a material for the production of fiberboard. Because in the production of pressed powder. the texture of the fiber, the grain size and the color are not important, but are extremely important in the manufacture of fiberboard.
For example, hardwood sawdust or sawdust is generally used for the production of lignocellulose for molding compounds, but any product for the production of fibreboard is definitely unsuitable. Furthermore, the color does not have to be taken into account when digesting, since molding compounds made from activated lignocellulose are generally dark brown to black.
Lignin activation for the production of fibreboard is therefore based on completely different requirements than is the case for the production of lignocellulose for molding compounds.
It has now become clear that by using a very specific digestion process, which is described in detail below, the lignocellulose is changed in such a way that it is particularly suitable for the production of fiberboard of various densities. is and results in panels of a quality that, according to other methods, either cannot be achieved at all or can only be achieved using significantly higher temperatures or pressures.
The inventive method for the production of moldings, in particular plates, without the addition of binder by pressure digestion of wood with alkaline solutions is characterized in that the digestion takes place at 7.5 to 8.5 atmospheres for 2 to 4 atmospheres.
Hours using a dilute solution of a disintegrating agent, the content of which is alkaline compounds, calculated as NaOH, corresponds to 2 to 4 percent by weight of the dry wood substance, is made so that the opened. a product has a pH value of:
5.5 to 7, whereupon the material treated in this way is frayed, then dehydrated and pressed into molded bodies by the action of pressure and heat.
In the process according to the invention, compliance with the stated contents of alkaline compounds, pressures and times is of particular importance, since otherwise the quality of the products produced would be significantly reduced. An increase in the stated contents of alkaline compounds would promote the water-solubility of the lignin, which means a loss of binding agent.
On the other hand, lower levels of alkaline compounds would cause a pH value that is too low and thus attack the cellulose, which would result in a reduction in the stability of the molded bodies obtained. A lower pressure than indicated gives. a reduction in the activation of the ligrir with considerably poorer values for strength and water resistance, on the other hand an increase in pressure leads to significantly darker, unsightly products without improving the strength properties. will.
An increase in the digestion time also causes a reduction in the final pH value and thus again an attack on the cellulose, which again causes a reduction in the strength value. Apart from NaOH, any other alkaline-reacting compound, such as Na2CO3, Ca (OH) 2 etc., can be used as a disintegrating agent, in the amounts corresponding to the specified NaOH amount.
After the alkaline digestion, the lignocellulose product can be shredded in the usual fiberizing machines and the fiber pulp adjusted to a pH of around 5, whereby it may be advantageous to add a water-repellent substance in the usual way to increase the water resistance to be added from 1 to a maximum of 2%. It can be any petroleum product such as paraffin, ceresin,
Montan wax, petroleum resins or bitumen.
After dewatering on a long or cylinder sieve machine or a mold box, the fiber fleece is formed into a fiberboard by hot pressing or into an insulating board by drying. With hot pressing at a pressing temperature below 1700 C - preferably 160 to 1700 C - and a pressing pressure below 40 atm - best around 25 atm, plates are produced that have a mechanical strength and water resistance that no other process can achieve works without a binder.
<I> Example: </I> 100 kg of absolutely dry spruce wood chips are boiled for two hours at 8 atmospheres after sufficient evacuation with 1000 liters of 0.3% NaOH solution. The boiling liquor has a pH of 6.1 after boiling is complete.
The cooked product is now gently frayed so that the fiber is not destroyed. After adding 1% bitumen emulsion and acidifying with alum solution to pH 5, the water is dewatered to a fiber fleece and this is pressed in a press at 25 atmospheres and <B> 1600 </B> C to form a hard fiber board with the following properties:
EMI0003.0042
Flexural strength <SEP> 680 <SEP> kg (cm2
<tb> Water absorption <SEP> in <SEP> 24 <SEP> h <SEP> 151 / o
<tb> Swelling <SEP> in <SEP> 24 <SEP> h <SEP> <B> 91/0 </B>
<tb> Density <SEP> 1.0 In contrast, the best fiber boards on the market that are manufactured with the addition of binders such as phenol-formaldehyde or urea resins etc.
Strengths averaging 500 kg and water absorption of 15 to 20% with a density of 1.0.