NO171568B

NO171568B - PROCEDURE FOR MANUFACTURING PRODUCTS CONTAINING FIBERS OF LIGNOCELLULOS MATERIAL

Info

Publication number: NO171568B
Application number: NO882426A
Authority: NO
Inventors: Rune Simonson; Brita Ohlsson; Birgit Oestman
Original assignee: Rune Simonson; Brita Ohlsson; Birgit Oestman
Priority date: 1986-10-03
Filing date: 1988-06-02
Publication date: 1992-12-21
Also published as: NO882426D0; DE3769661D1; NO882426L; NO171568C

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av produkter som inneholder trefibre, som omfatter mekanisk, ikke-kjemisk oppdeling av et tremateriale til fibre og sammenpressing av en masse av fibrene, slik at fibrene blir bundet til produktet som oppviser den ønskede faste form som fortrinnsvis er skiveform. The present invention relates to a method for the production of products containing wood fibers, which comprises mechanical, non-chemical splitting of a wood material into fibers and compression of a mass of the fibers, so that the fibers are bound to the product which exhibits the desired solid form which is preferably disk shape.

Produkter basert på trefibre, eller andre fibre av lignocellulosemateriale, i hvilke fibrene er blitt bundet sammen for å danne et forholdsvist homogent legeme, har funnet ut-strakt anvendelse i bygningsindustrien. Det dominerende produkt er plater av slikt materiale, d.v.s. fiberplater (hardplater, fiber-bygningsplater), av varierende densiteter, selv om det også foregår en viss fremstilling av mer komplekse produkter. Det har tidligere vært vanskelig og dyrt å utvikle slike fiberbaserte produkter som kan anvendes i nærvær av fuktighet. Fiberplater og andre fiberbaserte produkter blir følgelig for det meste anvendt innendørs i tørre omgivelser. Inntil nå har midler for å redusere deres følsomhet for fuktighet vært behandling med olje for å danne oljeherdete fiber-plater, vanligvis med høy densitet. Behandlingen er dyr og resulterer bare i plater med visse vann-avstøtende egenskaper. Platene vil imidlertid ikke bli dimensjonelt stabilisert ved en slik behandling. Products based on wood fibres, or other fibers of lignocellulosic material, in which the fibers have been bound together to form a relatively homogeneous body, have found extensive use in the building industry. The dominant product is sheets of such material, i.e. fiber boards (hard boards, fiber building boards), of varying densities, although there is also some production of more complex products. It has previously been difficult and expensive to develop such fiber-based products that can be used in the presence of moisture. Fiberboard and other fiber-based products are therefore mostly used indoors in dry environments. Until now, means of reducing their sensitivity to moisture have been treatment with oil to form oil-cured fiber boards, usually of high density. The treatment is expensive and only results in sheets with certain water-repellent properties. However, the plates will not be dimensionally stabilized by such treatment.

Følsomheten hos fiberplater overfor fuktighet kan til-skrives fibermaterialet. De faktorer som hindrer fremstilling av fuktighetsbestandige fiberprodukter er således først og fremst den fuktighets-absorberende egenskap hos fibrene, de resulterende dimensjonene forandringer og tilbøyeligheten hos fiberplater til å oppbrytes og oppdeles ved gjentatt fukting og tørking. En annen betydelig faktor er tilbøyeligheten hos fibermaterialet til å råtne. En behandling beregnet på å forbedre dimensjonsstabilitet og bestandighet mot råtning bør derfor ta sikte på forandringer i selve fibrene og ikke først og fremst i fiber-plate-produktene. The sensitivity of fiber boards to moisture can be attributed to the fiber material. The factors that prevent the production of moisture-resistant fiber products are thus primarily the moisture-absorbing property of the fibers, the resulting dimensional changes and the tendency of fiberboards to break up and split upon repeated wetting and drying. Another significant factor is the tendency of the fiber material to rot. A treatment intended to improve dimensional stability and resistance to rotting should therefore aim at changes in the fibers themselves and not primarily in the fibreboard products.

Problemene ved fremstilling av fiber-plater som er dimen-sjonsstabiliserte og bestandige mot råtning, blir overvunnet ved utførelse av foreliggende oppfinnelse, som defineres ved at materialet som danner fibrene, før nevnte sammenpressing, impregneres med lignin i en vandig løsning ved en pH som ikke vesentlig overskrider 12,5, og ved at ligninet, etter at det er tatt opp i materialet, fikseres mot utvasking med vann ved modifisering av det til en i alt vesentlig vann-uløselig form. The problems in the production of fiber boards which are dimensionally stabilized and resistant to rotting are overcome by implementing the present invention, which is defined in that the material which forms the fibers, before said compression, is impregnated with lignin in an aqueous solution at a pH which does not significantly exceeds 12.5, and in that the lignin, after it has been taken up in the material, is fixed against washing out with water by modifying it to a substantially water-insoluble form.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for impregnering av fibre som er beregnet på fremstilling av fiberbaserte produkter, som gir en dimensjonsstabiliserende effekt og en derav følgende reduksjon i sprekkdannelser, og som gir bestandighet mot råtning ved en økonomisk fordelaktig fremgangsmåte. The present invention provides a method for the impregnation of fibers which is intended for the production of fiber-based products, which provides a dimensionally stabilizing effect and a consequent reduction in crack formations, and which provides resistance to rotting by an economically advantageous method.

Substansen som anvendes ved impregneringen ved denne fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen, inneholder som sin aktive ingrediens i alt vesentlig lignin, som passende stammer fra en alkalisk kraft-koke-prosess for fremstilling av papir-masse, d.v.s. avlut-lignin. Det er kjent at sådan alkalisk lignin blir dannet i store mengder under forløpet av papir-masse-fremstillingen i samsvar med denne kjemiske masse-prosess. Et slik lignin er tilgjengelig i store mengder og til priser som gjør det attraktivt i denne forbindelse. The substance used in the impregnation by this method according to the invention contains as its active ingredient essentially lignin, which appropriately originates from an alkaline power-boiling process for the production of paper pulp, i.e. avlut-lignin. It is known that such alkaline lignin is formed in large quantities during the course of pulping in accordance with this chemical pulping process. Such lignin is available in large quantities and at prices that make it attractive in this regard.

For at ligninet skal være i stand til å bli absorbert av fibrene ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, må det være tilstede i form av en vandig løsning eller en vandig dispersjon. Dets flytende form gjør det således egnet for anvendelse ved de etablerte fremgangsmåter som anvendes ved forming av fiberbaserte produkter, f.eks. fiberplater. På grunn av omkostninger er det selvsagt passende å anvende vann i dette tilfelle. Fremgangsmåten ved forming av fiberplater gir heller ikke rimelige alternativer siden vannet samvirker med vannet som anvendes ved formeprosess-trinnet (våt-forming) eller med den fuktighet som er tilstede i fiberen ved tørr-forming. In order for the lignin to be able to be absorbed by the fibers in the method according to the invention, it must be present in the form of an aqueous solution or an aqueous dispersion. Its liquid form thus makes it suitable for use in the established methods used when forming fibre-based products, e.g. fiber boards. Due to costs, it is of course appropriate to use water in this case. The procedure for forming fiber boards also does not provide reasonable alternatives since the water interacts with the water used in the forming process step (wet forming) or with the moisture present in the fiber during dry forming.

Ligninet, som i den form det mottas bare er vann-løselig i begrenset grad, men som er løselig i en alkalisk løsning, kan overføres til fullstendig vann-løselig form, f.eks. ved karboksymetylering. Utgangsmaterialet er passende kraft-lignin (sulfat-lignin) som er blitt utfelt ved tilsetning av en syre ved for eksempel pH 9 fra industriell avlut fra kraft-kokeprosessen. Kraft-ligninet (sulfat-ligninet) blir omsatt i en vandig løsning (i 10 timer ved 90°C) med NaOH og monoklor-eddiksyre i et mol-forhold på 1:2 :1, hvor molekylmassen for en C9-enhet i ligninet er satt til 200. Det karboksymetylerte lignin utfelles med syre ved en pH på ca. 2 og isoleres ved sentrifugering. For å oppnå rensing av ligninet kan ligninet oppløses i eddiksyre og deretter gjenutfelles. The lignin, which in the form in which it is received is only water-soluble to a limited extent, but which is soluble in an alkaline solution, can be transferred to a completely water-soluble form, e.g. by carboxymethylation. The starting material is suitable kraft lignin (sulphate lignin) which has been precipitated by the addition of an acid at, for example, pH 9 from industrial effluent from the kraft cooking process. The kraft lignin (sulphate lignin) is reacted in an aqueous solution (for 10 hours at 90°C) with NaOH and monochloroacetic acid in a molar ratio of 1:2:1, where the molecular mass of a C9 unit in the lignin is set to 200. The carboxymethylated lignin is precipitated with acid at a pH of approx. 2 and isolated by centrifugation. To achieve purification of the lignin, the lignin can be dissolved in acetic acid and then re-precipitated.

Modifiseringen av ligninet til vannløselig form kan utføres i samsvar med flere fremgangsmåter for innføring av hydrofile grupper i lignin. I tillegg til karboksymetylering tilveiebringer karboksyetylering med klorpropionsyre en annen måte for å oppnå en vanligvis kalt karboksyalkylering. Karboksylering med oksydasjon, f.eks. med oksygen eller luft i samsvar med det oksygen-bleketrinn som anvendes ved papir-masse-bleking, kan også anvendes, og også sulfonering. Det kan i rekkefølge anvendes forskjellige fremgangsmåter for modifisering av lignin. The modification of the lignin into a water-soluble form can be carried out in accordance with several methods for introducing hydrophilic groups into the lignin. In addition to carboxymethylation, carboxyethylation with chloropropionic acid provides another way to achieve a commonly called carboxyalkylation. Carboxylation with oxidation, e.g. with oxygen or air in accordance with the oxygen bleaching step used in pulp bleaching can also be used, and also sulfonation. Various methods for modifying lignin can be used in sequence.

Impregneringen med lignin som kreves for anvendelse av fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse, kan utføres som beskrevet nedenfor. The impregnation with lignin required for the use of the method according to the present invention can be carried out as described below.

Ved den industrielle fremstilling av fibermasse som skal anvendes i fiberbaserte produkter (plater), blir lignocellulosematerlale så som treflis defibrert ved høy temperatur (vanligvis 120-170°C) i en skivedefibrator utstyrt med én eller to roterende skiver. Den varme fibermasse som utføres fra dette defibreringstrinn har et tørr-innhold på 30-60%, og kan passende direkte transporteres og nedsenkes i impregnerings-løsningen som inneholder ligning, hvor løsningen har en temperatur på 10-80°C. Overskytende impregneringsløsning kan dreneres bort eller presses bort fra fibermaterialet. Det er vesentlig for oppnåelse av gode resultater at fibrene blir helt igjennom impregnert med løsningen. Mengden av lignin som settes til fibermassen kan justeres ved å regulere lignin-konsentrasjonen i impregneringsløsningen. Ligninet kan også settes til fibermassen slik at den ligninholdige impreg-neringsløsning blir sprøytet eller dusjet over fibermassen, for eksempel ved passasjen av fibermassen gjennom den såkalte blåseledning som anvendes for transportering av fibrene fra skive-raffinøren (malehollender). In the industrial production of fiber pulp to be used in fiber-based products (boards), lignocellulosic material such as wood chips is defibrated at a high temperature (usually 120-170°C) in a disc defibrator equipped with one or two rotating discs. The hot fiber mass that is carried out from this defibration step has a dry content of 30-60%, and can suitably be directly transported and immersed in the impregnation solution containing equation, where the solution has a temperature of 10-80°C. Excess impregnation solution can be drained away or pressed away from the fiber material. It is essential to achieve good results that the fibers are completely impregnated with the solution. The amount of lignin added to the fiber mass can be adjusted by regulating the lignin concentration in the impregnation solution. The lignin can also be added to the fiber mass so that the lignin-containing impregnation solution is sprayed or showered over the fiber mass, for example during the passage of the fiber mass through the so-called blowing line used for transporting the fibers from the disk refiner (milling end).

Det er som nevnt viktig å oppnå et godt opptak av impregnerings løsning i fibrene. Sprøyting eller dusjing av løsningen må derfor utføres omhyggelig, og det kan være nød-vendig å supplere nevnte blåseledning med en lagringsbeholder hvor fibrene kan holdes, og absorbere løsningen, og dermed gi forbedret diffusjon av lignin inn i fiberveggene. As mentioned, it is important to achieve good absorption of the impregnation solution in the fibres. Spraying or showering of the solution must therefore be carried out carefully, and it may be necessary to supplement said blowing line with a storage container where the fibers can be held and absorb the solution, thereby providing improved diffusion of lignin into the fiber walls.

Uten spesiell modifisering har som nevnt ligninet en begrenset løselighet i vann, men det kan settes til fibermassen i denne tilstand i en løselig form ved at impreg-neringsløsningen gjøres alkalisk, med pH i alt vesentlig under 12,5. Impregneringsløsningen trenger inn i fibermaterialet på en slik måte at det oppnås impregnering. Without special modification, as mentioned, the lignin has a limited solubility in water, but it can be added to the fiber mass in this state in a soluble form by making the impregnation solution alkaline, with a pH essentially below 12.5. The impregnation solution penetrates the fiber material in such a way that impregnation is achieved.

Etter impregneringen er imidlertid ligninet, i sin i det minste delvis vannløselige form, tilbøyelig til å bli utvasket i vann, og i denne tilstand er materialet ikke egnet for slike anvendelser som de først og fremst er beregnet på, d.v.s. anvendelse utendørs. Det er følgelig nødvendig å fiksere ligninet ved å overføre det til en vann-uløselig form. Dette kan oppnås ved å behandle fibermaterialet i et annet trinn med en vandig løsning av metallsalter så som aluminiumsalt, kobbersalt eller en blanding av aluminium- og kobber-salter. Selv når det anvendes i små mengder gir kobber ytterligere beskyttelse mot råtning. Kombinasjonen av lignin og kobber gir utmerket bestandighet mot hvitråte og brun råtesopp og også mot myk råtesopp og tunneldannende bakterier fra ikke-steril jord. After the impregnation, however, the lignin, in its at least partially water-soluble form, tends to be washed out in water, and in this state the material is not suitable for such applications for which they are primarily intended, i.e. outdoor use. It is therefore necessary to fix the lignin by transferring it to a water-insoluble form. This can be achieved by treating the fiber material in another step with an aqueous solution of metal salts such as aluminum salt, copper salt or a mixture of aluminum and copper salts. Even when used in small amounts, copper provides additional protection against corrosion. The combination of lignin and copper provides excellent resistance to white rot and brown rot and also to soft rot and tunneling bacteria from non-sterile soil.

I visse tilfeller kan selv svak surgjøring av materialet være tilstrekkelig til at det oppnås en god fikseringsvirkning. Selv om det vanligvis er ment at fikseringen skal utføres ved tilsetning av metallsalt, som angitt ovenfor, hindrer ikke dette at fikseringsløsningen, i det minste i noen tilfeller, vil være en sur løsning uten noen metallsalter. In certain cases, even slight acidification of the material can be sufficient to achieve a good fixing effect. Although it is generally intended that the fixation should be carried out by the addition of a metal salt, as indicated above, this does not prevent the fixation solution, at least in some cases, being an acidic solution without any metal salts.

Fikseringstrinnet kan utføres på forskjellige måter i avhengighet av den påtenkte måte for forming av fiberplatene. Fibermassen kan således, etter at overskuddet av impregne-ringsløsning som inneholder lignin er blitt fjernet ved pressing eller drenering, behandles med en vandig løsning som inneholder f.eks. aluminiumsalt, for å oppnå fiksering. Overskudd av fikseringsløsning kan fjernes ved et annet dre-nerings- eller presse-trinn, før fibermaterialet blir ytterligere behandlet i samsvar med en etablert fremgangsmåte for forming av fiberplater. Dersom det anvendes våt-forming av fiberplatene, kan fikseringsløsningen, fortrinnsvis aluminium-salt (muligens i kombinasjon med kobbersalt), tilsettes til det såkalte masse-fortynningsvann, massesammensetnings-vann, hvorved det foregår en fiksering av lignin-materialet absorbert av fibrene før fibersuspensjonen blir matet til den endeløse vire (nett) på platemaskinen som anvendes for våt-forming. The fixing step can be carried out in different ways depending on the intended way of forming the fiberboards. The fiber mass can thus, after the excess of impregnation solution containing lignin has been removed by pressing or draining, be treated with an aqueous solution containing e.g. aluminum salt, to achieve fixation. Excess fixing solution can be removed by another draining or pressing step, before the fiber material is further processed in accordance with an established method for forming fiber boards. If wet forming of the fiber boards is used, the fixing solution, preferably aluminum salt (possibly in combination with copper salt), can be added to the so-called pulp dilution water, pulp composition water, whereby a fixation of the lignin material absorbed by the fibers takes place before the fiber suspension is fed to the endless wire (net) of the plate machine used for wet-forming.

En annen variant av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen for fremstilling av lignin-impregnert fibermateriale, er å impregnere lignocellulosematerialet, f.eks. treflis, småflis eller spon, med en lignin-løsning før materialet blir oppdelt til fibre i en skive-hollender (defibrator). Dersom materialet ikke er defibrert før impregneringen, men fremdeles er i form av flis, småflis eller spon, må man være meget omhyggelig med hensyn til opptak av lignin-impregnerings-løsning for materialet, for eksempel for å forlenge tiden for eksponering mellom materialet og løsningen. For å unngå utfelling av salter og tilstopping av de slående deler av defibratoren, eller korrosjon på utstyret, kan festingen av ligninmaterialet passende utføres i et trinn etter defib-rer ingen/raff iner ingen. Another variant of the method according to the invention for producing lignin-impregnated fiber material is to impregnate the lignocellulose material, e.g. wood chips, small chips or shavings, with a lignin solution before the material is broken down into fibers in a disk Dutch end (defibrator). If the material has not been defibrated before impregnation, but is still in the form of chips, small chips or shavings, one must be very careful with regard to the absorption of the lignin impregnation solution for the material, for example to extend the exposure time between the material and the solution . In order to avoid precipitation of salts and clogging of the striking parts of the defibrator, or corrosion of the equipment, the attachment of the lignin material can suitably be carried out in a step after the defibrer none/raffiner none.

Det er blitt iakttatt i forbindelse med oppfinnelsen at den vandige løsning av lignin ikke bør være overdrevent alkalisk (pH maks. 12,5). Dette gjør det lettere å oppnå gode resultater. Ved å unngå anvendelse av en overdrevent alkalisk løsning blir den iboende bestandighet hos selve lignocellu-losefiberen mot råtning påvirket i mindre grad. På den annen side forårsaker innvirkningen av et alkali på fiberen en viss grad av fibersvelling med medfølgende forbedret gjennom-trenging av ligninet inn i fibercelleveggen. Dette resulterer på sin side i forbedret impregnering. Det er følgelig viktig å justere pH-verdien slik at det oppnås en god impregnerings-virkning til gjengjeld for en rimelig nedsettelse av den naturlige bestandighet for fibermaterialet mot råtning. Den optimale pH-verdi er i området mellom 6 og 11. Den nedsettelse i bestandigheten mot råtning som fås som resultat av anvendelse av sterke alkaliske løsninger, kan elimineres ved tilsetning av kobber. It has been observed in connection with the invention that the aqueous solution of lignin should not be excessively alkaline (pH max. 12.5). This makes it easier to achieve good results. By avoiding the use of an excessively alkaline solution, the inherent resistance of the lignocellulosic fiber itself against rotting is affected to a lesser extent. On the other hand, the action of an alkali on the fiber causes a certain degree of fiber swelling with accompanying improved penetration of the lignin into the fiber cell wall. This in turn results in improved impregnation. It is therefore important to adjust the pH value so that a good impregnation effect is achieved in return for a reasonable reduction in the natural resistance of the fiber material against rotting. The optimum pH value is in the range between 6 and 11. The reduction in resistance to rotting that results from the use of strong alkaline solutions can be eliminated by adding copper.

Fikseringsløsningen blir tilveiebrakt i en passende form ved anvendelse av en svakt sur løsning, som forbedrer fikseringsvirkningen ved å lette den kjemiske prosess som overfører ligninet til dets vann-uløselige form. Dersom denne fikseringsprosess blir utført med tilsetning av metallsalter, f.eks. aluminium-salt, kreves det en relativt stor mengde av metall ioner, og mengden øker i takt med økningen i mengden av lignin som anvendes ved impregneringen. Ved de vanlig anvendte lignin-konsentrasjoner er mengden av metallioner som kreves større enn den som tilveiebringes med det kobber som kreves for den forannevnte ytterligere beskyttelse mot råte. Siden prisen på kobber er høyere enn enn prisen på aluminium, er det følgelig tilrådelig å tilvirke fikseringsløsningen delvis av kobbersalt, i den mengde som er nødvendig for den forannevnte ytterligere beskyttelse mot råte, og resten basert på et aluminiumsalt for tilveiebringelse av den nødvendige fikseringsvirkning. Sink kan anvendes i stedet for kobber. Den forannevnte beskyttelse mot råte nødvendig-gjør at fibermaterialet må inneholde kobber i en mengde som kan være begrenset til 1%, beregnet på mengden av tørr fiber, under hensynstagen til den anvendte type av fiber og mengden av tilsatt lignin. Den minste nødvendige mengde av kobber for å tilveiebringe god ytterligere beskyttelse mot råte, d.v.s. terskelverdien, varierer med typen av råmateriale som anvendes. Det er imidlertid vanligvis riktig at fibre fra hardtre som regel må ha omtrent det dobbelte av den mengde som kreves for fibre fra bartre, for eksempel furu. The fixing solution is provided in a suitable form by the use of a weakly acidic solution, which improves the fixing effect by facilitating the chemical process which converts the lignin into its water-insoluble form. If this fixing process is carried out with the addition of metal salts, e.g. aluminum salt, a relatively large amount of metal ions is required, and the amount increases in line with the increase in the amount of lignin used in the impregnation. At the commonly used lignin concentrations, the amount of metal ions required is greater than that provided by the copper required for the aforementioned additional protection against rot. As the price of copper is higher than that of aluminium, it is consequently advisable to make the fixative solution partly from copper salt, in the amount necessary for the aforesaid additional protection against rot, and the rest based on an aluminum salt to provide the necessary fixative action. Zinc can be used instead of copper. The aforementioned protection against rot necessitates that the fiber material must contain copper in an amount that may be limited to 1%, calculated on the amount of dry fiber, taking into account the type of fiber used and the amount of added lignin. The minimum necessary amount of copper to provide good additional protection against rot, i.e. the threshold value varies with the type of raw material used. However, it is usually true that fibers from hardwoods must generally have approximately double the amount required for fibers from softwoods, such as pine.

Det må påpekes at fibermaterialet, på grunn av at det har liten partikkel-størrelse og er i oppdelt form, er forholdsvis lett å impregnere. Det kan derfor forventes fordelaktige gjennomtrengningsforhold. I mange tilfeller er det således mulig å unngå å ta spesielle forholdsregler, så som oppnåelse av fullstendig løselighet i vann, for å øke gjennomtrengingen. It must be pointed out that the fiber material, because it has a small particle size and is in divided form, is relatively easy to impregnate. Advantageous penetration conditions can therefore be expected. In many cases, it is thus possible to avoid taking special precautions, such as achieving complete solubility in water, to increase penetration.

Det er også mulig å utføre fikseringsoperasjonen med varmebehandling, og i dette tilfelle vil oppsplitting av acetylgrupper i fibermaterialet og en kjemisk reaksjon mellom fibermaterialet og ligninet, fortrinnsvis i form av et ammoniumsalt, være behjelpelig ved overføringen av ligninet til en vann-uløselig form. Temperaturen ved varmebehandlingen må være minst 80°C, fortrinnsvis 110°C, for at det skal foregå en god omsetning. Varme-behandlingen kan passende utføres i forbindelse med pressingen og tørkingen av fiberplaten ved en høy temperatur (vanligvis 200-250°C) . It is also possible to carry out the fixing operation with heat treatment, and in this case splitting of acetyl groups in the fiber material and a chemical reaction between the fiber material and the lignin, preferably in the form of an ammonium salt, will be helpful in the transfer of the lignin to a water-insoluble form. The temperature during the heat treatment must be at least 80°C, preferably 110°C, for a good turnover to take place. The heat treatment can suitably be carried out in connection with the pressing and drying of the fiberboard at a high temperature (usually 200-250°C).

Det følger at fiksering med varme kan utføres ved å tilsette ammoniakk og/eller ammoniumsalt til impregneringsløs-ningen som inneholder lignin, og la fikseringen bli utført i et annet trinn i hvilket fibermaterialet blir oppvarmet til en temperatur på minst 80°C. Dette varmetrinn blir fortrinnsvis utført i forbindelse med tørkingen av fibermaterialet til lavt fuktighetsinnhold før pressingen og/eller i forbindelse med pressingen til det konsoliderte produkt. Modifiseringen av ligninet til en vann-uløselig form blir dermed oppnådd ved en kjemisk reaksjon mellom fibermaterialet og ligninmaterialet. Som nevnt ovenfor resulterer nærvær av en balansert mengde kobber i øket bestandighet mot råtning. En slik tilsetning kan også foregå når det anvendes varmefiksering. I et trinn før oppvarmingen blir fibermaterialet da forsynt med kobber, fortrinnsvis med å impregnere fibrene med en vandig løsning av et kobbersalt. Som et alternativ kan det anvendes sink, og i dette tilfelle utføres impregneringen med en løsning som inneholder et sinksalt. Mengden av metallsalter behøver ikke å være så høy som når fikseringen bare utføres ved tilsetning av metallsalt. Den størrelsesorden som kreves er i stedet den samme som den som må til for å oppnå den ytterligere beskyttelse mot råte. Fikseringsvirkningen oppnås i dette tilfelle ved selve varmebehandlingen. It follows that fixing with heat can be carried out by adding ammonia and/or ammonium salt to the impregnation solution containing lignin, and allowing the fixing to be carried out in another step in which the fiber material is heated to a temperature of at least 80°C. This heating step is preferably carried out in connection with the drying of the fiber material to a low moisture content before the pressing and/or in connection with the pressing into the consolidated product. The modification of the lignin into a water-insoluble form is thus achieved by a chemical reaction between the fiber material and the lignin material. As mentioned above, the presence of a balanced amount of copper results in increased resistance to rotting. Such an addition can also take place when heat fixing is used. In a step before the heating, the fiber material is then supplied with copper, preferably by impregnating the fibers with an aqueous solution of a copper salt. As an alternative, zinc can be used, and in this case the impregnation is carried out with a solution containing a zinc salt. The amount of metal salts does not have to be as high as when the fixation is only carried out by adding metal salt. The order of magnitude required is instead the same as that needed to achieve the additional protection against rot. The fixing effect is achieved in this case by the heat treatment itself.

Det fremgår klart av det ovennevnte at formingen av det endelige produkt, vanligvis plate-produkter, fra impregnerte fibre kan utføres ved kjente, etablerte fremgangsmåter. To forskjellige fremgangsmåter kan sondres mellom, nemlig våt-forming og tørr-forming. It is clear from the above that the shaping of the final product, usually plate products, from impregnated fibers can be carried out by known, established methods. Two different methods can be distinguished, namely wet-forming and dry-forming.

Ved våt-forming blir fibrene suspendert i vannet som anvendes ved formeprosessen, masse-fortynningsvannet eller tilveiebringelsesvannet, og fibersuspensjonen blir overført til den endeløse vire (nett) på våt-overførings-formemaskinen. Suspensjonen blir awannet på virenettet. Fibrene blir så presset sammen, vanligvis mellom kalde valser, og produktet blir endelig presset i en oppvarmet presse. Fibrene i det endelige produkt blir holdt sammen ved adhesjon som kommer av pressingen av det endelige fibermateriale. Klebemidler (lim) kan også anvendes. In wet forming, the fibers are suspended in the water used in the forming process, the pulp dilution water or the supply water, and the fiber suspension is transferred to the endless wire (net) of the wet transfer forming machine. The suspension is dewatered on the wire mesh. The fibers are then pressed together, usually between cold rollers, and the product is finally pressed in a heated press. The fibers in the final product are held together by adhesion resulting from the pressing of the final fiber material. Adhesives (glue) can also be used.

Ved tørr-forming blir et lag av fibermaterialet med et gitt fuktighetsinnhold, vanligvis maks. 10%, anbrakt i en presse, og det endelige produkt blir formet ved pressing. Også i dette tilfelle blir fibrene holdt sammen med adhesjon, men bindingen av fibrene blir vanligvis forsterket ved tilsetning av klebemidler (lim). With dry forming, a layer of the fiber material with a given moisture content, usually max. 10%, placed in a press, and the final product is shaped by pressing. In this case too, the fibers are held together by adhesion, but the binding of the fibers is usually reinforced by the addition of adhesives (glue).

Som nevnt ovenfor blir impregneringen av fibrene ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen alltid utført før formingen foregår. Ved våt-forming kan fikseringen av ligninet utføres i fibrene før forme-trinnet, eller i forbindelse med formingen ved tilsetning av fikseringsløsningen til massefortynningsvannet. Ved tørr-forming kan ligninet fikseres før formingen blir foretatt. Formingen bør så utfø-res før fibermaterialet har tørket etter festingen, siden materialet behøver et visst fuktighetsinnhold ved pressingen. As mentioned above, the impregnation of the fibers in the method according to the invention is always carried out before the shaping takes place. In wet forming, the fixing of the lignin can be carried out in the fibers before the forming step, or in connection with the forming by adding the fixing solution to the pulp dilution water. With dry forming, the lignin can be fixed before the forming is carried out. The shaping should then be carried out before the fiber material has dried after fixing, since the material needs a certain moisture content during pressing.

Det fremgår klart fra beskrivelsen ovenfor at impregneringen i henhold til oppfinnelsen kan utføres på forskjellige, alternative måter. Råmaterialet kan være hvilket som helst lignocellulosemateriale. De endelige produkter er, som angitt, fiberprodukter, hovedsakelig fiberplater (plate-produkter) . It is clear from the description above that the impregnation according to the invention can be carried out in different, alternative ways. The raw material can be any lignocellulosic material. The final products are, as indicated, fiber products, mainly fiber boards (sheet products).

Alternativ I Option I

Trinn 1. Vasking av materialet (f.eks. treflis), foropp-varming. Step 1. Washing the material (e.g. wood chips), pre-heating.

2. Defibrering, raffinering i en skive-male-hollender. 3. Impregnering av fibrene fra trinn 2 med lignin-løs-ning. 4. Drenering, eventuelt i kombinasjon med pressing. 2. Defibrating, refining in a disk-grind-dutch. 3. Impregnation of the fibers from step 2 with lignin solution. 4. Drainage, possibly in combination with pressing.

Impregneringsløsningen som blir drenert bort kan resirkuleres til trinn 3. 5. Fiksering ved tilsetning av fikserings-løsning så som aluminiumsalt-løsning, med eventuell tilsetning av kobbersalt. 6. Drenering, eventuelt i kombinasjon med pressing. Den drenerte løsning kan resirkuleres til trinn 5. 7. Forming av fiberproduktet i samsvar med vanlig kjente våt- eller tørr-formemetoder. The impregnation solution that is drained away can be recycled to step 3. 5. Fixation by adding a fixing solution such as an aluminum salt solution, with the possible addition of copper salt. 6. Drainage, possibly in combination with pressing. The drained solution can be recycled to step 5. 7. Forming the fiber product in accordance with commonly known wet or dry forming methods.

Alternativ II Alternative II

Trinn 1. Vasking av materialet (f.eks. treflis), foroppvar-ming. Step 1. Washing the material (e.g. wood chips), pre-heating.

2. Defibrering i en skive-male-hollender. 2. Defibration in a disk-grinding-dutch end.

3. Impregnering av fibrene fra trinn 2 med lignin-løs-ning. 4. Drenering, eventuelt i kombinasjon med pressing. 3. Impregnation of the fibers from step 2 with lignin solution. 4. Drainage, possibly in combination with pressing.

Impregneringsløsningen som blir drenert bort kan resirkuleres til trinn 3. 5. Fremstilling av en fibersuspensjon (fibermasse-løs-ning) egnet for forming i henhold til våt-forme-metoden. 6. Tilsetning av fikseringsløsningen i form av aluminium (og eventuelt kobber) -saltløsning for å fiksere ligninet i fiberen. The impregnation solution that is drained away can be recycled to step 3. 5. Production of a fiber suspension (fiber mass solution) suitable for forming according to the wet-formation method. 6. Addition of the fixing solution in the form of aluminum (and possibly copper) salt solution to fix the lignin in the fibre.

Bemerk: Trinnene 5 og 6 kan passende utføres sammen, ved fremstilling av fibermasse-løsningen (fibersuspensjon), ved tilsetning av de nødvendige substanser for fikseringen i henhold til trinn 6 til masse-fortynningsvannet anvendt i trinn 5. 7. Endelig forming av produktet i samsvar med våt-forme-metoden. Note: Steps 5 and 6 can conveniently be carried out together, when preparing the fiber pulp solution (fiber suspension), by adding the necessary substances for the fixation according to step 6 to the pulp dilution water used in step 5. 7. Final shaping of the product in compliance with the wet-form method.

Alternativ III Alternative III

2. Impregnering av materialet med lignin-løsning. 2. Impregnation of the material with lignin solution.

3. Drenering, eventuelt i kombinasjon med pressing. 3. Drainage, possibly in combination with pressing.

Impregneringsløsningen som blir drenert bort kan resirkuleres til trinn 3. 4. Defibrering, raffinering i en skive-male-hollender. 5. Fiksering ved tilsetning av fikseringsløsning så som aluminium (og eventuelt kobber) -saltløsning. 6. Drenering, eventuelt i kombinasjon med pressing. The impregnation solution that is drained away can be recycled to step 3. 4. Defibration, refining in a disc-mill-dutch end. 5. Fixation by adding a fixing solution such as aluminum (and possibly copper) salt solution. 6. Drainage, possibly in combination with pressing.

Fikseringsløsningen som blir drenert bort kan resirkuleres til trinn 5. 7. Forming av fiberproduktet i samsvar med vanlig kjente våt- eller tørr-formemetoder. The fixing solution that is drained away can be recycled to step 5. 7. Forming the fiber product in accordance with commonly known wet or dry forming methods.

Alternativ IV Option IV

Impregneringsløsningen som blir drenert bort kan resirkuleres til trinn 2. 4. Defibrering, raffinering i en skive-male-hollender. 5. Fremstilling av en fibersuspensjon egnet for forming i samsvar med våt-forme-metoden. 6. Tilsetning av aluminium (og eventuelt kobber) -salt-løsning for å fiksere ligninet til fibrene. The impregnation solution that is drained away can be recycled to step 2. 4. Defibration, refining in a disc-grind-dutch end. 5. Preparation of a fiber suspension suitable for forming in accordance with the wet-formation method. 6. Addition of aluminum (and possibly copper) salt solution to fix the lignin to the fibres.

Bemerk: Trinnene 5 og 6 kan passende utføres sammen, ved fremstilling av fibermasse-løsningen (fibersuspensjon), ved tilsetning av de nødvendige substanser for fikseringen i henhold til trinn 6 til masse-fortynningsvannet anvendt i trinn 5. 7. Endelig forming av produktet i henhold til våt-forme-metoden. Note: Steps 5 and 6 can conveniently be carried out together, when preparing the fiber pulp solution (fiber suspension), by adding the necessary substances for the fixation according to step 6 to the pulp dilution water used in step 5. 7. Final shaping of the product in according to the wet-form method.

Alternativ V Option V

Impregnerings-løsningen som blir drenert bort kan resirkuleres til trinn 3. 5. Forming av fiberproduktet, fortrinnsvis i henhold til tørr-forme-metoden, og en samtidig fiksering av ligninet ved den nødvendige oppvarming for formingen. The impregnation solution that is drained away can be recycled to step 3. 5. Shaping of the fiber product, preferably according to the dry-shaping method, and a simultaneous fixation of the lignin by the necessary heating for the shaping.

Alternativ VI Alternative VI

Trinn 1. Vasking av materialet (f.eks. treflis), foropp-varming. 2. Impregnering av materialet med lignin-løsning. 3. Drenering, eventuelt i kombinasjon med pressing. Step 1. Washing the material (e.g. wood chips), pre-heating. 2. Impregnation of the material with lignin solution. 3. Drainage, possibly in combination with pressing.

Impregnerings-løsningen som blir drenert bort kan resirkuleres til trinn 2. 4. Defibrering, raffinering i en skive-male-hollender. 5. Forming av fiberproduktet, fortrinnsvis i henhold til tørr-forme-metoden, og en samtidig fiksering av ligninet ved den nødvendige oppvarming for formingen. The impregnation solution that is drained away can be recycled to step 2. 4. Defibration, refining in a disc-mill-dutch end. 5. Shaping of the fiber product, preferably according to the dry-shaping method, and a simultaneous fixation of the lignin by the necessary heating for the shaping.

Alle alternativene I-IV refererer til fiksering med en løsning. Fiksering med varme er blitt nevnt som en annen mulighet. Slik varme-fiksering kan erstatte fikseringstrinnet og etterfølgende dreneringstrinn i alternativene I og III, spesielt i de tilfeller hvor tørr-forme-metoden blir anvendt. Eksempler på varmefiksering er gitt i alternativene V og VI. All options I-IV refer to fixation with a solution. Fixation with heat has been mentioned as another possibility. Such heat fixation can replace the fixation step and subsequent drainage step in alternatives I and III, especially in cases where the dry-form method is used. Examples of heat fixing are given in options V and VI.

De anvendte impregnerings- og fikseringstrinn er detal-jert beskrevet nedenfor i eksemplene 1-3, og de oppnådde resultater er angitt i tabellene 1 og 2. Eksemplene refererer til forsøk utført i laboratorie-målestokk. Det er imidlertid mulig for fagfolk å overføre denne målestokk til produksjons-målestokk ved å velge de ytelser blant alternativene I-VI som er mest anvendbare under de spesielle fremstillingsforhold som kommer på tale. Det må også være åpenbart for fagfolk at de fremgangsmåter som er beskrevet kan anvendes, fullstendig eller i de anvendbare deler, for fremstilling av produkter som inneholder fibre fra lignocellulosematerialer som er forskjellig fra ved, så som bambus, bagasse, strå etc. Det skal også forstås at lignin-materialer som er forskjellig fra slike som stammer fra kraft-lignin, kan anvendes, f.eks. ligniner fra lignocellulosematerialer som er blitt behandlet med organiske løsningsmidler (løsningsmiddel-koking) eller med damp (sprengnings-masse av ved). The impregnation and fixation steps used are described in detail below in examples 1-3, and the results obtained are indicated in tables 1 and 2. The examples refer to experiments carried out on a laboratory scale. It is, however, possible for professionals to transfer this scale to a production scale by choosing the performances from alternatives I-VI which are most applicable under the particular manufacturing conditions in question. It must also be obvious to those skilled in the art that the methods described can be used, completely or in the applicable parts, for the production of products containing fibers from lignocellulosic materials other than wood, such as bamboo, bagasse, straw, etc. It must also it is understood that lignin materials which are different from those originating from kraft lignin can be used, e.g. lignins from lignocellulosic materials that have been treated with organic solvents (solvent boiling) or with steam (explosion pulp of wood).

Eksempel 1. Fibermasse for anvendelse ved fremstilling av fiberplater ble baset med vanndamp ved 100°C og så nedsenket i en vannløsning ved romtemperatur inneholdende fraksjonert kraft-lignin (sulfat-lignin). pH-verdien for impregnerings-løsningen var ca. 11. Den ovenfor angitte fremgangsmåte ble utført med to forskjellige konsentrasjoner av lignin i impregnerings-løsningen: 15 og 5%. Example 1. Fiber pulp for use in the production of fiber boards was basified with steam at 100°C and then immersed in a water solution at room temperature containing fractionated kraft lignin (sulphate lignin). The pH value for the impregnation solution was approx. 11. The above-mentioned method was carried out with two different concentrations of lignin in the impregnation solution: 15 and 5%.

Overskytende impregneringsløsning ble fjernet ved pressing, og fibermaterialet ble dyppet i en aluminiumklorid-løsning (2%) for fiksering (modifisering) av ligninet til vann-uløselig form. Excess impregnation solution was removed by pressing, and the fiber material was dipped in an aluminum chloride solution (2%) to fix (modify) the lignin into a water-insoluble form.

Fibermassen ble fortynnet med vann til en fiber-massekon-sentrasjon på 1,5%, og pH ble justert til 4. Våt-forming av fibrene ble så utført i en laboratorie-arkformer. Fibermaterialet ble presset i en kald presse i 1 minutt ved 1 MPa til et tørr-innhold på ca. 30%. Varmpressing til et fiber-plate-ark ble tilsist utført ved 210°C og til en arktykkelse på 3 mm. The fiber mass was diluted with water to a fiber mass concentration of 1.5%, and the pH was adjusted to 4. Wet forming of the fibers was then carried out in a laboratory sheet former. The fiber material was pressed in a cold press for 1 minute at 1 MPa to a dry content of approx. 30%. Hot pressing to a fiberboard sheet was finally carried out at 210°C and to a sheet thickness of 3 mm.

I noen tilfeller ble arkene etterbehandlet med varme, varmebehandling, i 4 timer ved 165°C. In some cases, the sheets were post-treated with heat, heat treatment, for 4 hours at 165°C.

Sammenligningsprøver ble fremstilt på samme måte og fra samme råmateriale, bortsett fra at det ikke ble foretatt noen lignin-impregnering og ingen fiksering. Comparative samples were prepared in the same way and from the same raw material, except that no lignin impregnation and no fixation was carried out.

Prøver (10 x 10 cm) av forskjellige plater ble testet med hensyn til vannabsorpsjon (vekt%) og tykkelse-svelling(%) etter nedsenking i vann (20°C) i 24 timer. Test-resultatene er angitt i tabell 1 (prøvene A og B). Samples (10 x 10 cm) of different boards were tested for water absorption (wt%) and thickness swelling (%) after immersion in water (20°C) for 24 hours. The test results are given in Table 1 (samples A and B).

Eksempel 2 Fibermasse ble behandlet som i eksempel 1, bortsett fra at impregneringen med lignin ble utført med et vann-løslig, karboksymetylert kraft-lignin. pH-verdien til im-pregneringsløsningen var 7,5 og konsentrasjonen av lignin var ca. 10%. Fikseringen ble utført i samsvar med eksempel 1. Testresultatene er angitt i tabell l (prøve C). Example 2 Fiber pulp was treated as in example 1, except that the impregnation with lignin was carried out with a water-soluble, carboxymethylated kraft lignin. The pH value of the impregnation solution was 7.5 and the concentration of lignin was approx. 10%. The fixation was carried out in accordance with Example 1. The test results are given in Table 1 (sample C).

Eksempel 3 For å undersøke virkningen av et samtidig angrep av forskjellige råte-sopper så som hvit-, brun- og myk-råte-sopper og også av tunnel-dannende bakterier ble vedprøver impregnert til forskjellige innhold av henholdsvis lignin og kobber utsatt for usteril jord i en sopp-kjeller. Resultatene, funnet etter en eksponeringstid på 9,5 måneder, er angitt i tabell 2. Som det kan ses av tabellen fremviste alle prøve-ne (unntatt ubehandlede sammenligningsprøver) gode resultater, selv slike prøver som var impregnert til et lavt lignin-innhold. Example 3 In order to investigate the effect of a simultaneous attack by different rot fungi such as white, brown and soft rot fungi and also by tunnel-forming bacteria, wood samples impregnated to different contents of lignin and copper respectively were exposed to unsterile soil in a mushroom cellar. The results, found after an exposure time of 9.5 months, are given in table 2. As can be seen from the table, all samples (except untreated comparison samples) showed good results, even such samples which were impregnated to a low lignin content.

Claims

1. Process for the production of products containing wood fibers, which comprises mechanical, non-chemical splitting of a wood material into fibers and compression of a mass of the fibers, so that the fibers are bound to the product which exhibits the desired solid shape which is preferably disc shape, characterized in that the material that forms the fibers, before said compression, is impregnated with lignin in an aqueous solution at a pH that does not significantly exceed 12.5, and in that the lignin, after it has been taken up in the material, is fixed against washing out with water by modifying it to a substantially water-insoluble form.

2. Method according to claim 1, characterized in that a lignin is used which is an alkali lignin which has been isolated from liquor from alkaline cooking of wood, preferably by precipitation by addition of an acid.

3. Method according to claim 2, characterized in that the alkali lignin is modified to carboxylated alkali lignin, preferably by oxidation, in order to achieve improved water solubility.

4. Method according to claim 2, characterized in that the alkali lignin is modified to carboxylated alkali lignin, preferably carboxymethylated and/or carboxyethylated alkali lignin, in order to achieve improved water solubility.

5. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the lignin is modified by sulfonation.

6. Method according to claim 3 or 4, characterized in that the lignin is further modified by sulfonation.

7. Method according to any one of claims 1-6, characterized in that the fixation is carried out in another step in which a weakly acidic, aqueous solution is added to the fiber material, where the solution preferably contains metal ions obtained by adding aluminum, zinc or copper salts or a combination of these salts, in order to modify the lignin in such a way that the aforementioned fixation takes place.

8. Method according to claim 7, characterized in that the addition to the fixing solution partly consists of copper salt in such an amount that the amount of copper in relation to dry fibers is not significantly greater than 1%, and partly of another metal salt, preferably aluminum salt , in such a quantity that the lignin is fixed by the combined effect of these salts.

9. Method according to any one of claims 1-6, characterized in that the impregnation solution containing lignin is added together with preferably ammonia and/or ammonium salt, and that the fixation is carried out in another step in which the fiber material is heated to a temperature of at least 80°C, preferably in connection with drying the fiber material to a low moisture content prior to compression and/or in conjunction with compression into a consolidated product, to provide for the modification of the lignin to a water-insoluble form.

10. Method according to claim 9, characterized in that prior to the fixation by heating, a step is carried out in which copper is added to the wood material, preferably by impregnation with a solution of a copper salt.

11. Method according to claim 9, characterized in that, prior to the fixation by heating, a step is carried out in which zinc is added to the wood material, preferably by impregnation with a solution of a zinc salt.

12. Method according to any one of claims 1-8, characterized in that, after division into fibers, the steps include: impregnation with lignin solution, drainage of excess solution, fixation by adding said fixation solution, drainage of excess solution and forming a fiber product by said compression.

13. Method according to any one of claims 1-8, characterized in that the division of the material into fibers is carried out in two stages, a first in which the material is primarily divided into chips, small chips and/or shavings, and a second in which defibration into fiber form is carried out, as the impregnation with lignin solution is carried out on the material in its form of chips, small chips and/or shavings and between the two splitting steps, and that the fixation by adding fixing solution is carried out after the final splitting step on the material in fiber form.

14. Method according to claim 13, characterized in that the chip, small chip or chip is impregnated with lignin first by basing it with steam, which step is carried out before the impregnation with a relatively cold impregnation solution, preferably within the temperature range 10-80°C, before the defibration .

15. Method according to any one of claims 1-8, characterized in that, after division into fibers, it comprises the steps: impregnation with lignin solution, drainage of excess lignin solution, production of a fiber suspension in water suitable for forming by drainage and compression according to a known wet forming process, fixing lignin by adding said fixing solution to the suspension, and finally forming the product by the wet-form process.