DE3127846A1 - Verfahren zur herstellung von formteilen aus zellulosehaltigen fasern - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Formteilen
• aus zellulosehaltigen Fasern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus zellulosehaltigen Fasern, insbesondere Holzabfallfasern, die mit thermoplastischen und wenigstens einem duroplastischen Bindmittel, z. B. Phenolöharz, in Pulverform trocken gemischt und zu einem Vlies gestreut werden, das unter Einwirkung von Wärme und Druck zu einer transportfähigen Matte vorverdichtet und dann wiederum unter Einwirkung von Druck und höherer Temperatur zu dem Formteil verpreßt wird Verfahren dieser Art sind bekannt (DE-AS) 2845112). Sie zeichnen sich gegenüber anderen bekannten Verfahren insbesonders dadurch aus, daß eine vollkommen trockene Arbeitsweise möglich ist, so daß die Mischung aus Fasern und Bindemittel in einfacher Weise gestreut und nur unter Anwendung von Wärme und Druck zu einer Matte verfestigt werden kann Diese Matte ist transportfähig, wird auf Wunschmaß zugeschnitten und in Formpressen bei Temperaturen bis zu 2000 Celsius zu dem Formteil verpreßt. Formteile dieser Art eignen sich insbesondere für die Innenauskleidung von Fahrzeugen, für die erstellung von Gehäusen unterschiedlicher Art etc. Beim Vorverdichten des Vlieses zu der Matte werden die Pulverharze lediglich angeschmolzen und an den Fasern angelagert. Die Temperaturen betragen hier um 100° Celsius. Das eigentliche Abbinden und damit das Verfestigen des Verbundes geschieht erst beim Pressen des Formteiles, das bei Temperaturen ab ca. 1800 Celsius geschieht.
• Da einerseits die langgestreckten, mehr oder weniger wirren Fasern und die pulverförmigen Bindemittel stark unterschiedlichte Struktur aufweisen, andererseits die Bindemittel in der Gesamtmischung nur mit einem Anteil zwischen 10 und 15 Prozent vorl.iegen, bereitet es gewisse Schwierigkeiten, eine absolut homogene Mischung bzw. eine entsprechend homogene Anlagerung der Bindemittel an den Fasern zu erzielen. Dies kann zu Inhomogenitäten im Gefüge des Formteiles und zu Verlusten an Druckfestigkeit führen. Diese Erscheinungen sind umso häufiger zu beobachten, je geringer die Dichte des Formteiles ist, d.h. je geringer der beim Pressen aufgebrachte Druck ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren dahingehend weiterzuentwickeln, daß Formteile homogenen Aufbaues und hoher Festigkeit auch bei geringer Dichte erzeugt werden können.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß den Bindemitteln ein pulverförmiges Treibmittel zugegeben, hieraus eine Vormischung hergestellt und diese Vormischung mit den Fasern gemischt wird, wobei das Treibmittel eine Zersetzungstemperatur aufweist, die zwischen der Temperatur bei der Mattenherstellung und der Preßtemperatur liegt. Als besonders vorteilhaft hat sich hierbei Azodicarbonamid (1,1 - Azobisformamid) in Pulverform erwiesen Treibmittel dieser Art werden bisher zum Verschäumen von Thermoplasten, wie Polyaethylen, Polypropylen9 thermoplastische Kautschuke , Polyvinylclorid, PolystT'ol etc. im Spritzgieß- und Extrusionsverfahren eingesetzt. Hierbei werden die Treibmittel im allgemeinen in den Thermoplast eingearbeitet und nicht - wie bei der Erfindung - in Form eines "dry blend" Erfindungsgemäß werden folgende Wirkungen und Vorteile erreicht: Bei der Mattenherstellung, bei denen die Bindemittel lediglich erweichen, werden die pulverförmigen Treibmittel an den Bindmitteln nur angelagert, ohne sicli dabei zu zersetzen. Innerhalb der Matte entsteht also ein loser Verbund von Fasern, Bindemittel und Treibmittel. Dieser Verbund kann sich weder beim Transport der Matte 9 noch durch sonstige Erschütterungen lösen. Erst bei der Weiterverarbeitung der Platte zum Formteil9 nämlich dem eigentlichen Preßvorgang, der bei Temperaturen über 180° Celsius erfolgt, findet die Gasabspaltung statt. Hierdurch wird das erweicht Bindemittel nicht nur aufgrund des von außen einwirkenden, sondern auch aufgrund des inneren Druckaufbaues gleichmäßig innerhalb des Faserverbundes verteilt. Damit entsteht ein stabiles Bindemittelgerüst innerhalb des Formteiles. Beim Pressen muß lediglich dafür gesorgt werden, daß das entstehende Gas nicht ungenützt abströmen kann. Dies ist im alJgemeinen schon dadurch gewährleistet, daß die Preßwerkzeuge praktisch vollständig geschlossen und randseitig weitgehend abgedichtet sind, da sie dort in der Regel Schneid- und Quetschkanten besitzen, um das Formteil aus der Matte auszustanzen bzw. Randverdichtungen am Formteil zu erreichen. Es hat sich gezeigt, daß bei gegebener Dichte die Festigkeit, insbesondere die Druckfestigkeit erheblich gesteigert werden kann. Selbst bei Formteilen geringer Dichte, z.B, zwischen 0,3 - 0,8 g/cm³ ergeben sich noch befriedigende Festigkeitswerte, die beispielsweise bei einer Dichte von 0,8 g;/cm3 in der gleichen Größe liegen, wie bei einem in herkömmlicher Weise hergestellten Formteil mit einer Dichte von 1,0 g/cm3. Vergleicht man Formteile gleicher Dichte und gleicher Festigkeit, die einerseits nach den herkömmlichen, andererseits nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sind, so ergibt sich bei Letzterem eine Einsparung an Bindemitteln zwischen 20 und 50 Prozent, damit also auch eine erhebliche Kostenersparnis. Durch die Bildung eines inneren Gerüstes wird die Dimensionsstabilität verbessert, was sich insbesondere bei hohen Temperatur- und Feuchtigkeitsbelastungen positiv auswirkt. Schließlich stellt sich ein weiterer Vorteil dadurch ein, daß die Matte praktisch unbrennbar ist, indem sich nämlich beim Entflammen das Treibmittel zersetzt und in großen Mengen Stickstoff und in kleinerer Menge Kohlendioxyd abspaltet.
• Die vorgenannten positiven Wirkungen und Eigenschaften ergeben sich insbesondere bei Verwendung von Phenolharz als Bindemittel, das in Form des Phenol-Novolack sowohl thermoplastische als auch duroplastische Eigenschaften besitzt.
• Es kann aber auch jedes andere duroplastische Harz, z.
• auf llarnstofformaldehyd- oder Melamin-Basis eingesetzt werden.
• Vorzugsweise wird das Azodicarbonamid in modifizierter Form mit einer ab 165° Celsius beginnenden Zersetzung verwendet.
• Die Modifizierung erfolgt hier durch sogenannte 11Kicker?1, welche die Zersetzungstemperatur absenken. Dadurch ist gewährleistet, d die Zersetzung beim Pressen sicher und vollständig abläuft und insbesondere den Ablauf des Preßvorgangs nicht verzögert, so daß die bisherigen Maschinentaktzeiten beibehalten werden können.
• Es hat sich als ausreichend erwiesen, wenn das Treibmittel mit einem Gewichtsanteil von 4 - 10 Prozent, bezogen auf die Gesamtmenge des Bindemittels9 zugegeben wird. Fs ist also der Einsatz an Treibmittel unter Berücksichtigung der erzielten Vorteile relativ gering.
• Ausführungsbeispiele Es werden in Pulverform 997 Gewichtsprozent Novolack-Harz 0,6 Gewichtsprozent Härter, 0,5 Gewichtsprozent Metallseife und 1,2 Gewichtsprozent modifiziertes Azodicarbonamid in einem leistungsfähigen Pulverharz,mischer gemischt Dies Mischung von- insgesamt 12 Gewichtsprozent Bindemittel wird dann in einer Mühle mit 30 Gewichtsprozent Holzfasern und 58 Gewichtsprozent zerfaserter Pappe und Karton zu einer Wirrfaser-Mischung verarbeitet. Diese Mischung wird dann zu einem Vlies ausgestreut, das dann bei Temperaturen um 100° Celsius zu einer Matte vorverdichtet wird. Aus der watte werden dann entsprechend der Oberfläche des gewünschten Formteiles Zuschnitte erzeugt, die, gegebenenfalls nach Vorwärmung, in die geheizten Preßwerkzeuge mit einer Temperatur von # 1800 Celsius eingelegt und zu dem gewünschten Formteil verpreßt werden.

Claims (4)

1. P A T E N T A N S P R Ü C H E 1Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus zellulosehaltigen Fasern9 insbesondere Holzabfallfasern, die mit thermoplastischen und wenigstens einem duroplastischen Bindemittel, z. B. Phenolharz, in Pulverform trocken gemischt und zu einem Vlies gestreut werden9 das unter Einwirkung von Wärme und Druck zu einer transportfähigen Matte verdichtet und dann wiederum unter Einwirkung von Druck und höherer Temperatur zu dem Formteil verpreßt wird, dadurch gekennzeichnet 9 daß den Bindemitteln ein pulverförmiges Treibmittel zugegeben9 hieraus eine Vormischung hergestellt und diese Vormischung mit den Fasern gemischt wird, wobei das Treibmittel eine Zersetzungstem peratur aufweist die zwischen der Temperatur bei der Nattenherstellung und der Preßtemperatur liegt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 19 dadurch gekennzeichnet , daß als Treibmittel Azodicarbonamid verwendet wird.
3. 3. Verfahren nach den Anspriichen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Azodicarbonamid in modifizierter Form mit einer ab 165° Celsius beginnenden Zersetzung verwcndet wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibmittel mit einem Gewichtsanteil von 4 - 10 % bezogen auf die Gesamtmenge des Bindemittels zugegeben wird.