DK175556B1 - Cellulosefibermateriale og fremgangsmåde til fremstilling deraf - Google Patents

Description

i DK 175556 B1

Den foreliggende opfindelse angår et cellulosefiberaggregat, især et aggregat af let træ, og en fremgangsmåde til fremstilling deraf.

5 Udtrykkene "let træ" og "tungt træ" som anvendt i nærværende beskrivelse betegner træ, som har henholdsvis relativ lav tæthed og relativ høj tæthed. Udtrykkene er ikke nødvendigvis synonyme med udtrykkene "blødtræ" og "hårdtræ",hvilke sidstnævnte udtryk anvendes af fagfolk på området til at betegne træ eller ved fra 10 henholdsvis nåletræer og løvtræer.

Massive træprodukter fremstilles traditionelt ved at skære,fx ved savning, stykker fra træer, der er skåret til i den ønskede længde, hvilket giver en lang række stykker med kvadratiske eller 15 rektangulære tværsnit. Fysiske og mekaniske egenskaber hos slutproduktet er således direkte sammenlignelige med egenskaberne hos udgangsmaterialet. De økonomiske og tekniske begrænsninger på den førnævnte opskæringsoperation er således, at der kræves stykker af træer med en minimumsdiameter af størrelsesordenen 20 20 cm. Endvidere har træprodukter bestående af tungt træ med relativ høj tæthed, fx teak og mahogni, på grund af deres overlegne fysiske og mekaniske egenskaber den højeste kommercielle værdi og er stærkt efterspurgte. Imidlertid vokser sådanne træer i. almindelighed meget langsomt og kræver mange år, før de når de 25 ønskede dimensioner. Mange arter af træer, som giver let træ med relativ lav tæthed, har på den anden side, selv om de i almindelighed har højere væksthastighed end de førnævnte træer, relativt dårlige mekaniske egenskaber, har kun et begrænset antal anvendelser og kun lav kommerciel værdi.

30

Især er anvendelserne af lette træsorter, især udendørs anvendelser, alvorligt begrænset af deres tendens til at absorbere fugt og derved kvælde/skrumpe og miste mekanisk styrke. Dette er ikke et problem, der.er forbundet med mange tunge træsorter, som 35 har været anvendt til bygningsfacader, havemøbler og andre udendørs produkter. Der er et stort udbud af hurtigtvoksende let

I DK 175556 B1 I

I træ, som, hvis det kunne gøres mindre fugtfølsomt, kunne være et I

I attraktivt kommercielt alternativ til tungt træ. I

I Holdbarheden hos cellulosematerialer såsom let træ har forbindelse I

I 5 med materialets evne til at absorbere fugt. Ved fugtniveauer over I

I af størrelsesordenen 20*25 vægtprocent er materialet udsat for I

I angreb af sådanne påvirkninger som svampe, insekter og frost, som I

I i alvorlig grad reducerer materialets levetid. Det er kendt at I

I behandle let træ ved imprægnering med egnede kemiske midler eller H

I 10 ved at påføre en vandmodstandsdygtig belægning. Imidlertid har I

I sådanne behandlinger vist sig kun at tilvejebringe en midlertidig I

I eller utilstrækkelig grad af beskyttelse imod absorbering af fugt. I

I Gentagen behandling er ofte nødvendig for at sikre fortsat I

I modstandsdygtighed. I

I 15 I

I Endvidere har stykker af træer med en diameter på mindre end ca- I

I 20 cm kun en begrænset anvendelse i de førnævnte opskærings- I

I processer, medens stykker med en diameter på mindre end ca. 15 cm I

I bogstavelig talt er uanvendelige ved sådanne processer. I

I I

I Det ville følgelig frembyde betydelige fordele med hensyn til både I

I omkostninger og tid, hvis der kunne findes en proces til I

I omdannelse af træstykker med relativt lav diameter til stykker med I

I større størrelse. En sådan proces ville være yderst fordelagtig, I

I 25 hvis produktet havde forbedrede fysiske og mekaniske egenskaber H

I sammenlignet med udgangsmaterialets egenskaber, især hvis H

I udgangsmaterialet kunne gøres mere modstandsdygtigt over for fugt. I

I Tidligere tiltag til løsning af dette problem har for det meste

I 30 været baseret på aggregation af meget små træstykker, fx spåner, I

I strenge, partikler og finérark klæbet sammen med fx syntetiske H

I klæbere. Produkterne fra disse processer, fx spånplade og I fiberplade, er kommercielt tilgængelige. Sådanne produkters styrke

I er imidlertid i vid udstrækning afhængig af styrken hos det I

I 35 specifikt anvendte bindemiddel. Modstandsdygtighed over for fugt I

I tilvejebringes i sådanne produkter ved anvendelse af et vand- I

3 DK 175556 B1 modstandsdygtigt bindemiddel. Sådanne processer har imidlertid tendens til at være dyre eller i utilstrækkelig grad effektive og tilvejebringer lille egentlig, indre styrke.

5 Der er blevet fremsat en række forslag til processer baseret på aggregation af meget små træstykker, men uden tilsætning af et bindemiddel. Fx beskriver GB 959.375 en fremgangsmåde til fremstilling af hård fiberplade, fiberplade eller lignende, hvilken fremgangsmåde omfatter rivning af gummitræ, behandling af 10 det revne træ med kogende vand eller damp til dannelse af en fibrøs pulp og kompression af pulpen til den ønskede plade. GB 997.798 beskriver en vådproces til fremstilling af formede genstande ud fra celluloseholdige fibrøse materialer, ved hvilken proces alt det fibrøse materiale, som har fibre på op til 40 mm i 15 længden og op til 3 mm i diameter, lukkes op, vandet fjernes under tryk i forme, og den resulterende blanding lades tørre under tryk til dannelse af det ønskede produkt. GB 1.126.493 beskriver en fremgangsmåde til fremstilling af pladeprodukter ud fra sukkerrør, hvilken fremgangsmåde omfatter, at sukkerrøret åbnes på langs uden 20 at beskadige den ydre skal, marven fjernes fra skallen, og skallen underkastes varme og tryk.

Der er endvidere blevet fremsat en række forslag til fremgangsmåder til behandling af træpulp, pulveriseret træbark, træspåner 25 og/eller træhøvlsspåner under indvirkning af vand, varme og tryk til dannelsen af plademateriale og/eller formede produkter.

Sådanne forslag er beskrevet i GB 27.048 (1913); GB 659.559; GB 811.533; GB 663.034 og GB 644.503. Imidlertid er ingen af de førnævnte forslag rettet mod en fremgangsmåde, som kan anvendes 30 til aggregation af træstykker med en relativt lav diameter eller til stykker af let træ.

Den styrke, som ligger i cellulosemateriale, stammer fra tilstedeværelsen i materialet af aflange fibre af cellulose, som danner et 35 fibrøst netværk, som er kontinuerligt igennem hele materialet. I hver af den kendte tekniks forslag snittes eller knuses det

I DK 175556 B1 I

I fibrøse udgangsmateriale imidlertid, hvorved den i udgangs- I I materialet iboende styrke, der skyldes tilstedeværelsen af aflange I I cellulosefibre, reduceres signifikant. Endvidere er produkterne I I fra de førnævnte foreslåede processer ikke modstandsdygtige over I I 5 for fugt, hvorfor yderligere behandling såsom inkludering af et I I hydrofobt middel i produktet, som foreslået i GB 959.375, er I I nødvendigt for at bibringe modstandsdygtighed over for fugt. I

I Der er endvidere blevet foreslået et antal processer til at hærde I I 10 træ og/eller at gøre træ vandtæt ("waterproofing”). GB 217.095 I I beskriver en fremgangsmåde til at opnå et hærdet, forstærket træ, I I som ikke kvælder under indvirkning af vand, ved hvilken fremgangs- I I måde det i træet tilstedeværende cellulose omdannes til hydra- I I tiserede cellulosederivater, som virker som klæbere, idet træet I I 15 lægges i blød i en svag vandig opløsning af en mineralsyre, I I hvorefter det udsættes for tryk og varme. GB 168.064 beskriver en I I fremgangsmåde til forstærkning af træ og forhindring af, at det I I kvælder under indvirkning af vand, ved hvilken fremgangsmåde træet I I i fugtig tilstand omdannes til et hornagtigt materiale ved, at der I I 20 over et tidsrum på flere timer tilføres varme ved mellem 75°C og I I 180°C og et tryk på mindst 200 atmosfærer under udelukkelse af I I luft. DE 3148120 beskriver en fremgangsmåde til hærdning og I I stabilisering af træ, især finér, ved hvilken fremgangsmåde træ, I I som har et fugtindhold under fibermætningspunktet, opvarmes til I I 25 mellem 75°C og 150®C for at blødgøre dets ligninkomponenter, I I hvorefter træet forstærkes ved presning ved et tryk på mellem 5 I I MPa og 100 MPa. I

I U.S. 3.011.938 beskriver en proces til fremstilling af I I 30 cellulosefiber-holdigt plademateriale, der bl.a. omfatter I I overtrækning med en olie. I

I Endelig beskriver EP-A-161766 en fremgangsmåde til omdannelse af I lignocellulosematerialer til rekonstituerede produkter. Fremgangs- I I 35 måden omfatter, at lignocellulosematerialet i opdelt form I I behandles med damp til opvarmning af materialet til en temperatur, I

5 DK 175556 B1 der er høj nok til at frigøre hemicellulose, men som ikke overskrider carboniseringstemperaturen, i et tidsrum, der er tilstrækkeligt til at dekomponere og hydrolysere hemicellulose til frie sukkerarter, sukkerpolymerer, dehydratiserede kulhydrater, 5 furfuralprodukter og andre nedbrydningsprodukter; forme det behandlede lignocellulosemateriale til en måtte og presse måtten ved en temperatur, der ikke overskrider den temperatur, ved hvilken måtten ville forkulle, ved et tryk og i et tidsrum, der er tilstrækkeligt til at omdanne og termohærde de frie sukkerarter, 10 sukkerpolymerer, dehydratiserede kulhydrater, furfuralprodukter og andre nedbrydningsprodukter i lignocellulosematerialet til en polymer substans, som adhæsivt binder lignocellulosematerialet sammen til dannelse af det rekonstituerede kompositprodukt. Beskrivelsen, især de specifikke eksempler, er imidlertid 15 begrænset til behandling af et opdelt udgangsmateriale såsom risfrøskaller, hvedestrå, aspespåner, jordnøddeskaller, risstrå og flade fyrretræshøvlspåner, dvs. materiale, i hvilket der ikke er aflange cellulosefibre til stede.

20 Der er derfor klart, at der eksisterer et behov for en fremgangsmåde, som tilvejebringer dannelse af et fugtmodstandsdygtigt celluloseaggregat ud fra et udgangsmateriale, som omfatter et kontinuerligt netværk af aflange cellulosefibre, og i hvilket de styrkegivende egenskaber, som er iboende i cellulosefibrene, 25 bibeholdes.

Det har nu yderst overraskende vist sig muligt at danne et fugtmodstandsdygtigt cellulosefiberaggregat ud fra et cellulosefibermateriale ved en fremgangsmåde som omfatter: 30 et blødgøringstrin og et hærdningstrin, kendetegnet ved at blødgøringstrinet omfatter at et stykke cellulosefibermateriale udsættes for indvirkning af et vandigt blødgøringsmiddel ved en temperatur i området fra 150°C til 220°C og et tryk på mindst 35 blødgøringsmidlets ligevægtsdamptryk ved driftstemperaturen, hvorved det i cellulosefibermaterialet tilstedeværende

I DK 175556 B1 I

I hemicellulose og lignin i det mindste delvis disproportioneres og I

I hydrolyseres; I

I at hærdningstrinet omfatter at produktet fra udgangstrinet tørres I

I 5 ved en temperatur i området fra 100°C til 220°C til dannelse af en I tværbundet cellulosematrix; og

I at aggregatet er dannet af stykker af cellulosefibermateriale der I

I har en længde på mindst 20 cm og et tværsnit på mindst 5 mm. I

I 10 I

I Den foreliggende opfindelse angår også et cellulosefiberaggregat I

I fremstillet ved fremgangsmåden ifølge opfindelse.

I Udtrykket "stykke", der anvendes i relation til udgangsmaterialet I

I 15 for den til dannelse af aggregatet ifølge nærværende aspekt af I

I opfindelsen anvendte fremgangsmåde, betegner en portion cellu- I

I losefibermateriale, som fx er mindst 20 cm langt og har et tvær-

I snit med en dimension på mindst 5 mm. Der bør skelnes mellem I

I sådanne stykker og det pulp, pulver, spåner eller chips fra den I

I 20 kendte tekniks forslag, der er diskuteret ovenfor.

I Aggregatet kan dannes ud fra et enkelt stykke cellulosemateriale, I

I men dannes fortrinsvis ud fra en flerhed åf stykker. I

I 25 Aggregatet ifølge den foreliggende opfindelse har den yderst I

I signifikante fordel, at det kan dannes ud fra en flerhed af I

I stykker af cellulosefibermateriale med mindre størrelse. Således I

I er aggregatet især fordelagtigt ved, at det kan dannes ud fra I

I stykker af træer såsom tynde grene og/eller det materiale, som I

I 30 bliver tilbage fra store træstykker efter udskæring til planker og I

I bjælker, og som har utilstrækkelig størrelse til anvendelse ved I

I fremstilling af massive træprodukter. Sådant materiale betragtes i I

I almindelighed som spildmateriale. Endvidere har aggregatet ifølge I

I den foreliggende opfindelse den overraskende fordel, at det I

I 35 kan dannes ud fra stykker af materiale med relativ lav tæthed, fx I

I let træ med relativt dårlige mekaniske egenskaber såsom stivhed, I

7 DK 175556 B1 medens aggregatet i sig selv har væsentligt forbedrede mekaniske egenskaber end dem, som findes hos sådant let træ. Medens de cellulosefiberudgangsmaterialer, fx let træ, ud fra hvilke aggregatet dannes, er hygroskopiske, gør den fremgangsmåde, ved 5 hvilken aggregatet dannes,endvidere materialet langt mere i stand til at modstå fugt, hvilket er yderst overraskende. Det er således klart, at mulighederne for at anvende aggregatet ifølge den foreliggende opfindelse strækker sig langt ud over de muligheder, der eksisterer for det materiale, ud fra hvilket aggregatet 10 dannes.

Endvidere har aggregatet ifølge den foreliggende opfindelse, på grund af sammentrykning af aflange cellulosefibre, udseende af ubehandlet cellulosemateriale såsom træ, dvs. aggregatet har en 15 "spånretning" ("grain"). Tilstedeværelsen af de aflange cellulosefibre tillader, at aggregatet kan bearbejdes ved sådanne teknikker som høvlning, som med henblik på optimale egenskaber beror på tilstedeværelsen af aflange cellulosefibre eller en spånretning i materialet. Sådanne egenskaber findes ikke hos kompositprodukterne 20 fra den kendte tekniks fremgangsmåder.

Aggregatet ifølge den foreliggende opfindelse kan dannes ud fra et hvilket som helst materiale, som omfatter hemicellulose og aflange cellulosefibre. Således kan aggregatet dannes ud fra stykker af 25 både let og tungt træ, årlige fibrøse afgrøder såsom hør, jute, kenaf, halm og hamp, det fibrøse affald, som opstår ved forarbejdning af afgrøder såsom sukkerrør (bagasse), rørplanter og græsser, fx elefantgræs. Aggregatet er særlig fordelagtigt, når det dannes ud fra træ. Trækilderne kan fx være udtyndinger fra 30 plantager, trægrene og træstammer, især dem, som har tilstrækkelig lille diameter til kun at have begrænset eller ingen slutanvendelse, det cylindriske kernemateriale, som bliver tilbage ved fremstilling af finér ved skrælning, stykker af udsavet træ og restmateriale ved udskæring af bjælker og planker fra store 35 træstykker, især det splintved, der resulterer fra den allerseneste vækst på træet, og som ofte kastes bort som affald.

I DK 175556 B1 I

I Aggregatet kan dannes ud fra stykker af tungt træ, hvilket resul- I

I terer i en betydelig forbedring i træets vandmodstanddygtigheds- I

I egenskaber. Som nævnt ovenfor frembyder aggregatet imidlertid den I

I mest signifikante fordel, når det dannes ud fra stykker af let I

I 5 træ, ofte vundet fra træer med høj væksthastighed, i hvilket I

tilfælde der opnås en signifikant forbedring af træets mekaniske I

egenskaber og vandmodstandsdygtighed. Eksempler på træarter, som I

I giver sådant træ, omfatter gran, poppel, pil, bøg, fyr og eukalyp- I

I tus. I

I 10 I

I En særlig foretrukken form af aggregatet ifølge opfindelsen er et I

I lamineret aggregat, der omfatter en flerhed af lag af den tvær- I

I bundne cellulosematrix, som er limet sammen ved hjælp af en I

I klæber. I

I 15 I

I Selv om retningen af fibrene i et lag i det laminerede aggregat I

I kan foreligge i en hvilken som helst vinkel i forhold til det I

I eller de tilstødende lag, foretrækkes det enten, at den I

I gennemsnitlige fiberretning i ét lag i det væsentlige er vinkelret

I 20 på retningen i det/de tilstødende lag, eller at den gennemsnitlige I

I fiberretning i hvert af lagene i det væsentlige er den samme, I

altså parallelt med hinanden. I

I Tætheden af det laminerede aggregat vil være mere eller mindre I

I 25 proportional med tætheden af de individuelle matrixlag, ud fra I

I hvilke de er dannet, hvilken tæthed igen kan variere gående fra I

I tætheden hos det oprindelige udgangsmateriale til en tæthed på I

I mere end 2,5 gange det nævnte udgangsmateriales tæthed. De I

I mekaniske egenskaber hos det laminerede aggregat vil ikke blot I

I 30 være relateret til de individuelle lags egenskaber, men også til I

I antallet af lag og til fibrenes retning i et lag med hensyn til I

I retningen i det/de tilstødende lag. I

I Arten af den klæber, hvis tilstedeværelse sammenbinder de I

I 35 individuelle lag til dannelse af det laminerede aggregat, er ikke I

I kritisk og kan omfatte en hvilken som helst klæberforbindelse, som I

9 DK 175556 B1 har tilstrækkelig affinitet til kulhydratstrukturerne i den forstærkede matrix, hvorved der tilvejebringes en tilstrækkelig stærk binding mellem de individuelle lag. Sådanne klæber-forbindelser kan omfatte fysisk og kemisk reagerende forbindelser.

5 Eksempler på fysisk reagerende klæberforbindelser omfatter, udover forbindelser af animalsk, vegetabilsk eller mineralsk oprindelse, syntetiske polymere klæberforbindelser. En foretrukken klasse af polymerforbindelser til anvendelse som klæber i det foreliggende laminerede aggregat er lineære alternerende copolymerer af mindst 10 én olefinisk umættet forbindelse og carbonmonoxid såsom ethylen-carbonmonoxid-copolymerer og ethylen-propylen-carbonmonoxid-terpolymerer. Sådanne polymerer er i og for sig kendte, fx fra EP-A'121965,EP-A 213671, EP-A 229408 og US-A 3.913.391; ligeledes er fremgangsmåderne til fremstilling deraf ved katalytisk 15 copolymerisation kendte fra disse referencer. Eksempler på egnede kemisk reagerende klæbere omfatter phenol-formaldehyd-, urea-formaldehyd-, polyurethan- og epoxyharpiks-baserede systemer.

Typen af klæber eller klæbersystem, som vil være til stede i det laminerede aggregat, vil blandt andet være bestemt af de 20 specifikke krav til et sådant aggregat. Hvis aggregatet fx skal anvendes i et fugtigt miljø eller i kontakt med vand, foretrækkes det at have en vandfast klæber til stede, medens klæberen med aggregater, der udsættes for relativt høje temperaturer, bør være tilstrækkelig stabil under disse betingelser, og bør ikke fx 25 sønderdeles og/eller smelte.

Selv om de laminerede aggregater i almindelighed vil være baseret på lag af tværbundet cellulosematrix med mere eller mindre samme tykkelse, kan der tilvejebringes laminerede aggregater, i hvilke 30 tykkelsen af ét eller flere af lagene kan være forskellig fra tykkelsen af det eller de andre lag. Tætheden af de forskellige lag, som tilsammen udgør aggregatet, vil i almindelighed være den samme. Til visse anvendelser kan det imidlertid være fordelagtigt for laminerede aggregater ifølge den foreliggende opfindelse at 35 omfatte ét eller flere lag, som med hensyn til tæthed adskiller sig fra tætheden i de andre lag, fx laminerede aggregater, hvor de

I DK 175556 B1 I

1' 10 I

I to ydre lag har en højere tæthed end lagene imellem de nævnte ydre I

I lag. I

I Selv om de laminerede aggregater i almindelighed vil være baserede I

I 5 på plane lag, kan visse anvendelser kræve aggregater, i hvilke I

I lagene udviser en afvigelse fra hovedplanet, i det følgende I

betegnet ikke-plane aggregater. For sådanne ikke-plane aggregater I

I vil den gennemsnitlige retning af fibrene i de forskellige lag I

I fortrinsvis i det væsentlige være den samme. I

I 10 I

I En yderligere modifikation af det basale laminerede aggregat- I

I koncept beskrevet ovenfor er aggregater, i hvilke den ene eller begge overflader er blevet forsynet med en profil, hvilken profil

I kan være begrænset til det ydre lag eller kan udstrække sig til ét I

I 15 eller flere af aggregatets tilstødende lag. I

I De laminerede aggregater ifølge den foreliggende opfindelse kan, H

I hvis det ønskes, fx sandpapirslibes og/eller forsynes med et I

I beskyttende eller dekorativt overtræk meget lig behandling af I

20 konventionel krydsfinér. I

Målet med blødgøringstrinet er i det mindste delvist at nedbryde I

I hemicellulose og lignin, som er til stede i udgangsmaterialet, ved I

I hjælp af dispropor.tionerings- og hydrolysereaktioner. Produkterne I

I 25 fra disse reaktioner omfatter fx sådanne forbindelser som aide- I

I hyder og phenoler. Uden at være bundet til nogen teori synes det I

I som om, at produkterne fra disse disproportionerings- og I

I hydrolysereaktioner undergår polymerisation under fremgangsmådens I

hærdningstrin og giver produkter, som tjener til at tværbinde de I

I 30 eksisterende cellulosefibre til dannelse af den tværbundne I

I cellulosematrix. Således synes det som om, at aggregatet bibringes I

I vandmodstandsdygtighed ved den irreversible kemiske omdannelse af I

I hygroskopiske kulhydrater og lignin i udgangsmaterialet til I

I vandmodstandsdygtige harpikser. Det antages, at tværbindingen af I

I 35 cellulosefibrene bibringer mekanisk styrke i radiær retning inden I

I for aggregatet, hvilket, når det kombineres med den iboende styrke I

11 DK 175556 B1 i det longitudinale netværk af cellulosefibre, som er til stede i udgangsmaterialet og er bibeholdt i aggregatet, giver et produkt med markant forbedrede generelle mekaniske egenskaber.

5 Det udgangsmateriale, som skal underkastes fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse, er fortrinsvis nyhøstet materiale, fra hvilket tab af fugt er blevet forhindret. Hvis det valgte udgangsmateriale er blevet tørret, hæves dets fugtindhold fortrinsvis ved udsættelse for vand eller damp. Et udgangs-10 materiale med et fugtindhold på ca. 50-60 vægtprocent (50-40 vægtprocent tørt materiale). foretrækkes især.

Stykkerne af cellulosefibermateriale blødgøres ved indvirkning af et vandigt blødgøringsmiddel ved forhøjet temperatur. Blød-15 gøringsmidlet kan være til stede enten som vand eller som damp. Imidlertid kan blødgøring lettes ved, at der i det vandige blødgøringsmiddel inkluderes visse kemiske tilsætningsstoffer, fx en organisk eller uorganisk syre såsom eddikesyre, salpetersyre eller svovlsyre, alkalimetal- eller jordalkalimetalhydroxider 20 eller -carbonater såsom natriumhydroxid, calciumhydroxid, natriumcarbonat og kaliumcarbonat og ligninopløsningsmidler, der er blandbare med vand, såsom lavere alkoholer, fx ethanol, eller dioxan. Ammoniak, enten gasformig eller i vandig opløsning, er et kendt blødgøringsmiddel og kan udgøre en del af det vandige blød-25 gøringsmiddel ved den foreliggende fremgangsmåde.

Blødgøringsmidlet er især damp, idet en foretrukken fremgangsmåde til at udsætte udgangsmaterialet for blødgøringsmidlet er at tillade damp at kondensere på udgangsmaterialets overflade.

30

Blødgøringen af cellulosefibermaterialet udføres ved forhøjet temperatur. Den øvre temperaturgrænse er den temperatur, ved hvilken cellulosefibermaterialet nedbrydes termisk. I almindelighed kan der anvendes temperaturer i området fra ca. 150°C til 35 220°C, fortrinsvis fra ca. 150°C til 200°C, især fra ca. 180°C til 200°C.

I DK 175556 B1 I

I - - " 12 I

I Blødgøringen af udgangsmaterialet udføres ved et tryk på i det I

I mindste blødgøringsmidlets ligevægtsdamptryk ved den specifikt I

I valgte driftstemperatur. Der anvendes fortrinsvis et tryk over I

I 5 blødgøringsmidlets ligevægtsdamptryk. I

Blødgøringstrinets varighed vil variere alt efter de specifikke I

I betingelser, under hvilke blødgøringen foretages. I almindelighed I

vil materialets opholdstid under blødgøringstrinet være fra ca. 1 I

I 10 minut til ca. 1 time, fortrinsvis fra ca. 5 minutter til 30 I

minutter. Opholdstider over disse værdier kan imidlertid være I

I nødvendige under visse omstændigheder. I denne henseende har det I

vist sig, at ved temperaturer over ca. 120°C, især i området fra I

I ca. 120°C til ca. 140°C, vil forlænget udsættelse af det materiale, I

I 15 som behandles, for den fugt, som er nødvendig ved blødgørings I

I trinet, fremkalde skadelige sidereaktioner i materialet, hvilket I

I kan føre til en reduktion i slutproduktets kvalitet. Udgangs- I

I materialet bør opvarmes hurtigt til blødgøringstrinets drifts- I

I temperatur med henblik på at undgå fastholdelse af materialets I

I 20 temperatur inden for området fra 120°C til 140°C i så kort tid som I

muligt. Det foretrækkes, at blødgøringstrinnets varighed er så I

I kort som mulig. I

Det andet trin i fremgangsmåden ifølge opfindelsen involverer I

I 25 tørring og hærdning af produktet fra det første trin eller I

I blødgøringstrinet. Hærdning udføres ved en temperatur i området I

I fra ca. 100°C til 220°C, typisk fra 100°C til 170°C, men I

fortrinsvis over ca. 140°C. I

I 30 Hærdningstrinets varighed vil variere alt efter det materiale, som I

hærdes, og den herskende temperatur. Fuldstændig hærdning vil I

I typisk kræve en opholdstid på fra ca. 10 minutter til, i visse I

tilfælde, op til 10 timer. I

13 DK 175556 B1

Som nævnt ovenfor med hensyn til blødgøringstrinet foretrækkes det, at det materiale, som forarbejdes, ikke holdes ved en temperatur i området 120°C til ca. 140°C i noget betragteligt tidsrum i nærværelse af fugt. Hvis hærdningstrinet derfor skal 5 udføres ved en temperatur, ved hvilken de skadelige bireaktioner vil forekomme, bør der følgelig drages omsorg for hurtigt at fjerne eventuel fugt i materialet, fx ved hærdning i en perforeret form.

10 For at hjælpe fugtfjernelse fra det materiale, som forarbejdes, kan fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse endvidere omfatte et afvandingstrin imellem blødgøringstrinet og hærdningstrinet. Afvanding kan hensigtsmæssigt udføres ved påføring af tryk til materialet ved hjælp af valser og/eller en presse eller ved 15 vakuumfordampningsbaserede tørreteknikker. Under et sådant afvandingstrin foretrækkes det imidlertid, at materialets temperatur ikke overskrider 100°C, fortrinsvis 80°C, med henblik på at forhindre for tidlig hærdning af det materiale, som forarbejdes. Afvanding af materialet udføres fortrinsvis således, at 20 der opnås et materiale med et fugtinhold på fra 10 vægtprocent (90 vægtprocent tørt materiale) til 30 vægtprocent (70 vægtprocent tørt materiale), typisk 25 vægtprocent (75 vægtprocent tørt materiale). 1 2 3 4 5 6

Det har vist sig, at ved at udføre ét eller, fortrinsvis, alle 2 trinene i fremgangsmåden ifølge opfindelsen under en inert eller i 3 . det væsentlige inert atmosfære, dvs. en atmosfære, i hvilken al 4 eller en væsentlig del af luften er blevet fortrængt, fås et 5 produkt med yderligere forbedrede egenskaber. Med henblik på at 6 lette dette foretrækkes det, når fremgangsmåden udføres under en inert atmosfære, at det undgås, at der indføres luft sammen med udgangsmaterialet. Dette kan hensigtsmæssigt opnås ved at nedsænke udgangsmaterialet i vand, fortrinsvis ved forhøjet temperatur, især op til 100°C, før behandlingen. Dette har den dobbelte

I DK 175556 B1 I

I-------------------- 14 ' " I

I virkning, at eventuel luft, som er fanget i udgangsmaterialet, I

I lukkes ud, og det sikres, at materialet har det nødvendige I

I fugtindhold til blødgøringstrinet som diskuteret ovenfor. I

5 Det et et sarligt fordelagtigt kendetegn ved fremgangsmåden, at I

I produktet fra blødgøringstrinet og fra afvandingstrinet, hvis I

dette findes, er et blødt materiale, som er i stand til let at I

I blive formet. En særlig bekvem fremgangsmåde til at udføre frem- I

I gangsmåden ifølge opfindelsen er følgelig, at det materiale, som I

I 10 forarbejdes, hærdes i en opvarmet form. Dette muliggør, at I

aggregatproduktet kan formes til en hvilken som helst ønsket form. I

I Under hærdningen i formen påføres der tilstrækkeligt tryk til at I

opnå et produkt med den ønskede tæthed og form, idet sådanne I

I tryk typisk ligger fra 1 bar til 150 bar, idet tryk i området fra I

I 15 5 til 10 bar som oftest er tilstrækkeligt til de fleste formål. I

I Endvidere er produktet fra blødgøringstrinnnet egnet til anvend- I

I else som en klæber, som efter hærdning kan anvendes til dannelse I

af laminerede produkter ud fra lag af let træ og/eller tungt træ, I

I 20 lag af cellulosekompositter såsom spånplade og fiberplade, foruden I

I dets anvendelse ved dannelse af laminater ud fra lag af aggregatet I

I ifølge opfindelsen. I

I De fremgangsmåder, ifølge hvilke de laminerede aggregater kan I

I 25 fremstilles, adskiller sig ikke væsentligt fra dem, der anvendes I

I ved fremstilling af konventionel krydsfinér. Sådanne fremgangs- I

måder omfatter typisk stabling af det ønskede antal ark af I

I tværbundet matrix med de ønskede dimensioner og den ønskede form I

Μ H

og forsynet med en tilstrækkelig mængde klæber og efterfølgende I

I 30 anbringelse af de stablede ark i en egnet varm presse til limning, I

I fx en presse, som kan indrettes efter det laminerede aggregats I

I form. Temperaturen og tiden i pressen afhænger af arten af I

I klæberen. Afhængig af arten af den klæber, som skal anvendes, kan I

I den påføres som en væske eller som et fast stof og ved omgivelses- I

I 35 temperatur eller ved forhøjet temperatur. Fremgangsmåder til I

påføring af klæberen til lagene af forstærket matrix omfatter I

15 DK 175556 B1 pensling, valsepålægning, udstrygning, sprøjtning under anvendelse af såvel konventionelle som elektrostatiske sprøjteteknikker, medens visse faste klæbere også kan påføres som et ark eller en folie.

• 5

De laminerede aggregater beskrevet ovenfor er materialer af høj kvalitet, som hensigtsmæssigt kan anvendes som byggematerialer, idet de udviser overlegne egenskaber sammenlignet med konventionel krydsfiner. Arten af deres oprindelse og fremgangsmåden til 10 fremstilling af dem giver en stor grad af fleksibilitet i det laminerede aggregats dimensioner; samtidigt er fremstillingen deraf uafhængig af tilgængeligheden af materiale af tilstrækkelig størrelse og kvalitet.

15 Med henblik på at forbedre dets mekaniske egenskaber kan aggregatet ifølge den foreliggende opfindelse endvidere omfatte én eller flere syntetiske polymerer eller harpikser. Polymeren eller harpiksen kan hensigtsmæssigt påføres til aggregatets overflade, fx i form af et pulver eller en smelte. Alternativt kan polymeren 20 påføres til eller inkorporeres i aggregatet under dannelsen deraf, hensigtsmæssigt inden det endelige hærdningstrin. Teknikker til påføring af polymer eller harpiks til aggregatet enten under eller efter dets dannelse er velkendt inden for teknikken, idet sådanne teknikker omfatter pensling, valsepålægning, udstrygning og 25 sprøjtning (både konventionel og elektrostatisk) som diskuteret ovenfor med hensyn til dannelse af laminater. Egnede polymerer og • harpikser til inkludering i aggregatet omfatter umættede polyestere, acrylharpikser og polyurethanharpikser såvel som dem, som er diskuteret ovenfor med hensyn til de laminerede 30 kompositter. Særligt foretrukne polymerer og harpikser er sådanne, som smelter ved temperaturer inden for hærdningstrinets driftstemperaturområde. På denne måde er det muligt at tilsætte polymeren eller harpiksen i form af et pulver eller som partikler til det materiale, som forarbejdes, idet pulveret eller partik-35 lerne derefter smelter under det efterfølgende hærdningstrin, hvorved der fås et homogent produkt.

I DK 175556 B1 I

" f6

Det foretrækkes imidlertid, at der i aggregatet, enten under eller I

I efter dets dannelse, inkorporeres én eller flere monomerer og, om I

I nødvendigt, én eller flere polymerisationskatalysatorer. Monomeren I

I 5 inkorporeres fortrinsvis under dannelse af aggregatet inden I

I hærdningstrinet. Aggregatet underkastes derefter betingelser, I

I under hvilke der sker polymerisation af monomeren. Særligt I

I foretrukne monomerer til inkludering i aggregatet er sådanne, som, I

I når de tilsættes under processen inden det endelige hærdningstrin, I

I 10 polymeriserer ved de under hærdningstrinet fremherskende betingel- I

I ser, enten af sig selv eller ved tilsætning af én eller flere I

I polymerisationskatalysatorer eller temperaturfølsomme polymer- I

I isationsstartere. På denne måde kan den relativt mere mobile og I

I lettere håndterbare monomer inkorporeres ensartet igennem hele I

I 15 aggregatet, hvorved der fås et homogent produkt. Eksempler på I

egnede monomerer omfatter styren og lavmolekylære epoxyfor- I

I bindeiser. I

I Opfindelsen illustreres yderligere ved nedenstående specifikke I

I 20 eksempler. I

I EKSEMPEL 1 I

I Stykker af eukalyptus med længder gående fra 25 cm til 65 cm og I

I 25 med bredde (diameter i tilfældet grene) gående fra 3 cm til 12 cm I

I blev behandlet i overensstemmelse med nedenstående procedure. I

I Der blev udvalgt stykker med et fugtindhold på fra 50 til 55 I

I vægtprocent vand (50 til 45 vægtprocent tørt træ). Endvidere blev I

I 30 der udvalgt lufttørret træ, som imidlertid inden behandling blev I

I neddyppet i vand i 100 timer ved omgivelsestemperatur. I

I Stykkerne blev opvarmet ved en temperatur på 200°C i en lukket I

I beholder ved direkte kontakt med mættet damp og vand i 10 I

I 35 minutter. Stykkerne blev derefter afkølet til 100°C, inden de blev I

anbragt i en perforeret form, som var forvarmet til 190°C og blev I

17 DK 175556 B1 holdt 1 en presse til hærdning. Materialet blev holdt i pressen ved 190°C i ca. 5 timer under et tryk på fra 5 til 10 bar. Efter at der var blevet opnået hærdning, fik formen lov til at køle af til omgivelsestemperatur, og produktaggregatet blev fjernet.

5 Tætheden, hårdheden (shore D), bøjestyrken og elasticitetsmodulet hos aggregatet blev målt. Med henblik på at indikere aggregatets vandabsorptionsegenskaber blev endvidere prøver af aggregatet savet i stykker med en størrelse på 120 mm længde og med et 10 tværsnit på 5 mm i kvadrat og neddyppet i vand i 100 timer ved omgivelsestemperatur for at lade prøven absorbere fugt og nå ligevægt. Den absorberede mængde vand blev noteret. Aggregatets hårdhed (shore D), bøjestyrke og elasticitetsmodul efter neddyp-ning blev også noteret. Resultaterne er vist i tabel 1 nedenfor.

15 EKSEMPEL 2-4

Den generelle procedure i eksempel 1 ovenfor blev gentaget under anvendelse af udgangsmaterialestykker af gran og pil. Ved 20 behandling af pil blev der inkluderet et yderligere afvandingstrin inden indføring af stykkerne i formen, ved hvilket trin stykkerne blev afvandet ved hjælp af valser og en presse, som resulterede i et materiale med et vandindhold på 25 vægtprocent (75 vægtprocent tørt træ).

25

De fysiske egenskaber hos produktaggregatet blev bestemt og er ' vist i tabel 1 nedenfor.

De fysiske egenskaber hos ubehandlede stykker eukalyptus, gran og 30 pil blev bestemt under de samme betingelser som for produktaggregatet og er vist i tabel 1 nedenfor til sammenligning.

I DK 175556 B1 I

f I O tO O lO O ro © ro

-«HO^vDro ro t I

ft "a· r-(

I I

<u >— . m o ro lo vo o i—f oo cvj -rj W O sr p- .-o ro (Ni e Di tn ,-h

II» I

I 1 3 i

l 9 I

I «-Η

I ^ O O O C\J o ITJLOVD H

P O i"- VO i-h v£> IT) r- m

H fl> 00 f-H

I

I O lO lO kD 00 OOiD

<0 ·—i o r*· (nj vor^rH H

»X *H r—I Η I

Ιϋ (X H

I ro H

I ίΟ^ΗΟΌιΛΓΟιΛ 0^0 CO

-H O VQ G\ f-H r-H lO lQ

Cd α tn

I CO

I I

i i

» » O O O O O) iDiDiD H

-X H O sr (\| lD ΟΊ f—l H

W O' V£> rH

O

l-> α

I Po H

I .η

I to H

» -X OiDOlDVO o O CTi H

I ·* P O oo o cg oo in h ω a> c\ cm r-< c

<U

υ ο

α -ο I

Γ , ^ t -i C ^ Ό ro fj, ro (0 C dl Λ» > di

* O g ^ O I

'H ή Λ cr> ^ #h

O’ Q(0"D o -H (DO

c„ cuoco ca>a,o

-Ho OSEOrM-XUSE

C E m η' ή co '—in

X ^ O -P.U-. IJ £ 4J

C ® £ 01 Φ a (/)(/1(1)0) 0) l-i -.n

1-1 O„>Uw-hco>-U

OiOO-U-HXjgo o) 4-> --η H

J C QJ DJ (Λ J_) (0 U JZ tn *J

u jCjCow-ooooo)« H

<2 Μζ-ΖΜ -όγοειο -t-> S-l -r—1 KJ

<, 8 i) «0 B H (J H <4-1 ·«} S rH

H I‘<(-i£:jQid>'' U££)q)

to o LO

rH tH

19 DK 175556 B1

Det kan af tabel 1 ses, at behandlingen af eukalyptus-, gran- og pilestykkerne ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen gav et aggregat med markant overlegne mekaniske egenskaber både før og efter fuldstændig nedsænkning i vand. Endvidere er aggregatets . 5 modstandsdygtighed over for absorption af vand signifikant større end for ubehandlet træ.

EKSEMPEL 5 10 Den generelle procedure i eksempel 1 blev gentaget. Produktet fra blødgøringstrinnet fik lov at køle af til omgivelsestemperatur (20°C) og blev valset til dannelse af tynde lag med en tykkelse på 0,5-2 mm, hvorved fugtindholdet reduceredes fra 55 vægtprocent (45 vægtprocent tørt træ) til 30 vægtprocent (70 vægtprocent tørt 15 træ). Et pulver af polymer/harpiks med en partikelstørrelse på 1-100 pm blev påført til lagene under anvendelse af en elektrostatisk sprøjteindretning. Lagene blev stablede i den forvarmede form og fik lov at hærde. Efter hærdning fik formen lov at køle af til omgivelsestemperatur (20°C) , og aggregatet blev . 20 fjernet fra formen.

EKSEMPEL 6

Den generelle procedure i eksempel 5 blev gentaget med undtagelse 25 af, at der i stedet for polymeren/harpiksen blev påført styren-monomer til lagene sammen med en egnet polymerisationskata- « lysator. Hærdningstrinets betingelser fik styrenmonomeren til at polymerisere, hvilket gav et homogent polystyrenholdigt aggregat.

Claims (10)

1. Cellulosefiberaggregat dannet ud fra et cellulosefiber- I materiale ved en fremgangsmåde som omfatter: I 5 . I I et blødgøringstrin og et hærdningstrin, kendetegnet ved at I blødgøringstrinet omfatter at et stykke cellulosefibermateriale * I I udsættes for indvirkning af et vandigt blødgøringsmiddel ved en I temperatur i området fra 150°C til 220°C ved et tryk på i det I I 10 mindste blødgøringsmidlets ligevægtsdamptryk ved drifts- I temperaturen, hvorved den i cellulosefibermaterialet tilstede- I I værende hemicellulose og lignin i det mindste delvist dispro- I I portioneres og hydrolyseres; I 15 at hærdningstrinet omfatter at produktet fra blødgøringstrinet I I tørres ved en temperatur i området fra 100°C til 220°C til dannelse I I af en tværbundet cellulosematrix; og I I at aggregatet er dannet af stykker af cellulosefibermateriale der I I 20 har en længde på mindst 20 cm og et tværsnit på mindst 5 mm.

2. Aggregat ifølge krav 1, dannet ud fra en flerhed af stykker af I I cellulosefibermateriale. I I 25 3. Aggregat ifølge krav 1 eller 2, hvor cellulosefibermaterialet I I er let træ. I H

4. Aggregat ifølge et hvilket som helst af kravene 1-3, der I I yderligere omfatter.én eller flere syntetiske polymerer eller I I 30 harpikser. I

5. Aggregat ifølge et hvilket som helst af kravene 1-4, der er et I I lamineret aggregat, der omfatter en flerhed af lag af den I I tværbundne matrix, der er hæftet sammen ved hjælp af en klæber- I I 35 forbindelse. I DK 175556 B1

6. Aggregat ifølge krav 5, hvor klæberforbindelsen er en lineær alternerende copolymer af mindst én olefinisk umættet forbindelse og carbonmonoxid. « 57. Fremgangsmåde til fremstilling af et cellulosefiberaggregat ifølge krav 1, hvilken fremgangsmåde omfatter: % et blødgøringstrin og et hærdningstrin, kendetegnet ved at blødgøringstrinet omfatter at et stykke cellulosefibermateriale 10 udsættes for indvirkning af et vandigt blødgøringsmiddel ved en temperatur i området fra 150°C til 220°C ved et tryk på i det mindste blødgøringsmidlets ligevægtsdamptryk ved driftstemperaturen, hvorved den i cellulosefibermaterialet tilstedeværende hemicellulose og lignin i det mindste delvist 15 disproportioneres og hydrolyseres; at hærdningstrinet omfatter at produktet fra blødgøringstrinet tørres ved en temperatur i området fra 100°C til 220°C til dannelse af en tværbundet cellulosematrix; og 20 at aggregatet er dannet af stykker af cellulosefibermateriale der har en længde på mindst 20 cm og et tværsnit på mindst 5 mm.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 7, hvor blødgøringstrinet udføres ved 25 en temperatur i området fra ca. 180°C til 200°C. t

9. Fremgangsmåde ifølge krav 7 eller 8, hvor blødgøringstrinet udføres over ligevægtsdamptrykket for vand ved driftstemperaturen. 1

11. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 7-10, der endvidere omfatter et afvandingstrin imellem blødgøringstrinet og 35 hærdningstrinet.

10. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 7-9, hvor hærdningstrinet udføres ved en temperatur over 140°C. I DK 175556 B1 I ----------- - - --------------------22 I

12. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 7-11, I I hvor mindst ét af fremgangsmådens trin udføres under en i det I væsentlige inert atmosfære. I I 5 13. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene I I 7-12, der omfatter de yderligere trin, at det ønskede antal lag af I tværbunden matrix, som har de ønskede dimensioner og den ønskede , I I form og er forsynet med en tilstrækkelig mængde klæber, stables, I I og de stablede ark anbringes i en egnet presse til tilveje- I I 10 bringelse af sammenhæftning, hvorved der fås et lamineret aggregat I I som beskrevet i krav 4 eller 5. I ti