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Verfahren zur Herstellung von vorgeformten Faserstoffpreßmassen Die
Preßmassen mit faserigen Füllstoffen haben zur Erzeugung mechanisch fester Preßstoffe
als. Bau- unid Konstruktionsmaterial zunehmende Bedeutung erlangt. Höchste Festigkeiten
werden mit vorgeformten Faserstoffpreßmassen erreicht, deren Faserverband beim Preßvorgang
ganz oder weitgehend erhalten bleibt. So ver-,vendet man zur 1Iei-stellung flächiger
Formkörper vielfach Preßmassen in Form von Pappen oder" Platten, die, in der ungefähren
Form .des Preßkärpers zugeschnitten, aufeinandergeschichtet verpreßt werden. Auf
diese Weise werden Formkörper aus Schichtpreßstoff erhalten, die Ähnlichkeit mit
Hartpapier haben, das aus mit härtbarem Kunstharz lackierten Papierblättern durch
Verpressen entsteht.
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Fast so alt wie die Anwendung härtbarer Phenolharze zur Herstellung
-gefüllter Preßmassen überhaupt ist der Vorschlag, faserige Materialien mit härtbaren
Harzen zu vermischen oder zu imprägnieren, .diese harzhaltige Fasermasse mit Wasser
.zu einem formbaren Brei zu vermengen und diesen wie Papierstoff bei der Papierbereitung
auf die Papier- oder Pappenmaschine zu Blättern oder Pappen zu verformen. Dieser
Vorschlag konnte jedoch in der vorliegenden Form nicht praktisch verwirklicht werden,
da die besonderen Eigenschaften des härtbaren Phenolharzes verschiedene Schwierigkeiten
bedingen. Wird das Fasermaterial mit weichen, härtbaren Phenolharzen imprägniert
und diese Massein Wasser zu Brei verteilt, löst sieh ein Teil .des Harzes im Wasser
oder wird durch das Wasser von der Faser heruntergespült. Auf diese Weise entstehen
starke Harzverluste, und die Faserstoffmischung kommt zu harzarm auf die Blattrormungsanlage.
Noch größer- sind die Harzverluste, wenn die Faserstoffe mit Harzpulver vermischt
werden, wobei unter Umständen das gesamte Harz aus der Mischung ausgeschlämmt wird.
Aber selbst wenn es g efingt,
das Harz bei dem primären Mischvorgang
so fest auf der Faser zu fixieren, daß es beim Verdünnen zum verformbaren Brei nicht
abgelöst oder abgespült wird, gelingt es nicht, den Brei einwandfrei zu einem Blatt
oder einer Pappe zu verformen, da durch das mehr oder weniger weiche Harz siebe
und Filze der Papier- und Pappenmaschinen verschmiert werden und schließlieh das
noch schmelzbare Harr. auf dein neheizten Trockenzylinder klebt und schmiert. Auch
.auf andersgearteten Verformungsanlagen treten die Schwierigkeiten der Verschrn.ierung
der Siebteile stark hervor.
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Es wurde nun gefunden, daß die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten
dadurch zu überwinden sind, daß das in irgendeiner Weise mit härtbarem Kondensationsharz
imprägnierte Fasermaterial vor der Aufschlämmung in Wasser und der dann folgenden
Verformung in Breiform, im nassen oder trockenen Zustande erhitzt wird. Hierdurch
wird der aufgebrachte Harzanteil weiter gehärtet und fest mit dem Fasermaterial
verbunden. Die Härtung geht so weit, daß das Harz auf Sieben und Filzen nicht mehr
in der störenden Weise schmiert und auf beheizten Trocken- und Glätteinrichtungen
nicht mehr klebt.
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Bei der Arbeitsweise des vorliegenden Verfahrens wird zunächst das
mehr oder weniger weit zerkleinerte Fasermaterial in bekannter Weise mit dem härtbaren
Kunstharz imprägniert. Das Harz kann dabei in unverdünnter, gelöster oder errrulgierter
Form zur Anwendung kommen und die Imprägnierung in Rührwerksanlagen -oder einem
Holländer durchgeführt werden. Wird mit Harzlösung oder -emulsiorr gearbeitet, so
wird auf einen bestimmten Feuchtigkeitsgehalt abgepreßt oder abgeschletrrlert, wodurch
der Harzgehalt der Mischung geregelt werden kann. Die imprägnierte Faserstoffrnasse
wird dann in einem :Mischer- oder Rührwerk, einer Mischschnecke oder in einem Heizkanal
oder in irgendeiner anderen geeigneten Vorrichtung erhitzt, wobei das jeweilige
Lösungs- oder Dispersionsmittel (wie z. B. Wasser) ganz oder teilweae verdampft.
Im Falle wertvoller Lösungsmittel, wie Alkohol, arbeitet rnan auf möglichst vollständige
Verdampfung desselben, um es wiedergewinnen zu können. Bei Wasser als Lösungs- oder
Dispersionstnittel verdampft ein Teil desselben, rv:asrend ein mehr od::r weniger
großer Rest in der Faserrn:schung verbleiben kann. Die Erhitzunhstemperaturzn umspannen
ein weit:s Gebiet von etwa 5o bis t5o", ohne däß damit scharfe Begrenzungen der
Härtungsternperaturen ge"eben seins sollen. Diese hänsen in starkem Maße vors der
Art des ansewandten Kondensationsharzes, dessen Härtungsgeschwindigkeit und weiterhin
davon ab, ob Härtungsbeschleuniger oder -verzögerer angewandt werden. Unter härtbaren
Harzers sind dabei nicht nur diejenigen zu i-erstehen, die als solche zur Hitzehärtung-
brfähi.gt sind, wie Polyalkohol-Polycarbon -säureharz.e, Phertolresole oder Harnstoffformaldehydharze,
sondern auch solche, die an sich nicht ltärtbar sind, wie Novolake, t., aber in
Mischung mit Härtungsrnitteln, wie Hexantethyl.entetramin, werden. Auch irgen(1-w:e
veränderte Kondensationsharze, wie in ihren phenolischen Hydroxylgruppen mehr oder
weniger weit verätlierte oder veresterte Resole, oder solche, die nach bekannten
Verfahren durch eine Hitzebehandlung mit #vlonoall:oltolenben:zolleohlenwasserstottlöslielr
urtd verträglich mit Fettsäuren und fetten (ölen geworden sind, spielen eine Rolle.
Ferner ist es möglich, den härtbaren Kondensationsharzen, die einzeln oder in Mischung
miteinander zur Anwendung kommen können, andere Stoffe harz-, "%"aclts- oder ölartigen
Charakters zuzusetzen, die keine härtenden Eigenschaften haben, aber ltarzstrekkend,
weichmachend oder sonstwie verbessernd wirken, also nichthärtbare Natur- und Kunstharze,
harz- oder gummiartige Polymerisationsprodukte, fette» Üle und deren Kombinationen
mit Harzen, Cellulosederivate, Weichmachungsmittel, Fliefa- und Gleitmittel.
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Zur Verbesserung der. verschiedenartigen Eigenschaften der faserstoffgefiillten
Pr-el.istoffe, wie der mechanischen Festigkeit, der thermischen Beständigkeit und
der elektrischen Eigenschaften ist es vorteilhaft, diejenigen Faserstoffe, deren
Eirszelfaser-n Hohlräume enthalten, %wie Bauitttwolle, Kunstseide oder Zellwolle,
auch innerhalb der Fasern mit Kunstharz zu füllen, wie dies bei Textilien zum Zwecke
.des Knitterfestrnachen; bereits durchgeführt wird. Dabei ist es rnöglich, diejenigen
Faserstoffe, die sich für diese Kunstharzfüllung eignest, als Faser, Gespinst oder
kleinstückiges Gewebe mit wä ßrigess Lösungen von härtbaren Kondensationsharzen
oder deren Ausgangsstoffen vorztrirttprägnieren und gegebenenfalls bereits auszuhärten
und dann die eigentliche äußere Imprägnierung, welche die Aufbringung des Faserstoffhindesnittels
bedeutet, durchzuführen. Es ist jedoch auch möglich, beide Maßnahmen. in einem Arbeitsgang-
zu vereinigen; derart, daß ein Teil des gelöstesr Kunstharzes in die Faser einzieht
und der andere -Teil sich auf der Faser als Bindemittel absetzt. In diesem Falle
küsrners 1seide Irnprägnierr-lngv°ri . gleichzeitig @-orgehärtet werden.
Beispiele
i. Phenol wird mit 2l/4 117o1 Formaldehyd in Gegenwart von Magnesiumhydroxyd während
6 bis 8 Stunden bei 5o bis 6o1 kondensiert. Die entstandene wäßrige Lösung des Phenolre-soles
wird von dem sich absetzenden Teil des Kondensationsmittels .dekantiert. Zu der
Phenolresollösung wird unter Zusatz von etwas Triätlianol.am.in die 5o°/°ige Spritlösung
eaies Plienolnovolalzes in solchen :Mengen zugefügt, @daß Resol !und Nov olak gewichtsmäßig
im Verhältnis i : i vorliegen. In die klare bis trübe Harzmischung werden die voremulgierten
Fließ- und Gleitmittel eingerührt.
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2ob Teile lufttrockene, gekollerte Cellulose in :t etwa io°/° Wassergehalt
werden mit -26o bis 30o Teilen der obigen, etwa 5o°4 Harz enthaltenden Lösung bzw.
Dispersion 1/2 Stunde in einer Knetanlage gemischt. Das nasse, harzimprägnierte
Cellulosegtit wird anschließend durch einen Trockenkanal geleitet, in dem. es i
bis 2 Stunden einer Temperatur von 7o bis 8o1 ausgesetzt ist. Das weitgehend getrocknete
und im Harzgehalt vorgehärtete flockige, nicht mehr klebende Material, das sich
als solches schon in einer beheizten Form zu Preßkörpern verpressen läßt, hat einen
Harzgehalt von etwa 35 bis 4.o °/°. Es wird in einem Holländer in Wasser, dem etwas;
Netzmittel zugesetzt ist, derart zerteilt, daß ein Brei mit etwa io°/° Stoffgehalt
entsteht. je nach der Bearbeitungsdauer im Holländer wird der imprägnierte
Zellstoff rösch oder schmierig. Vom Hollän.dcr geht der Stoffbrei in eine Bütte,
in der er auf 2 bis 3'/, mit Wasser weiter verdünnt wird, um anschließend auf einer
Pappenrundsiebmaschine zu einer Bahnbeliebiger .Stärke verformt zu werden. Die Bahn
wird entwässert und geht über beheizte Walzen zur Trocknung und Verdichtung und
stellt in dieser Form einen gut verarbeitbaren Plattenpreßstoff dar.
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Baumwollgewebe, wie Textilabfälle, werden im Reißwolf zerfasert. Diese
Fasern werden in ein geräumiges Gefäß eingetragen, in dein sich eine etwa 5o°/"ige
spirituöse Ilarzlösung -befindet, :deren Harzgehalt aus 2 Teilen Kresolnovolak,
2 Teilen Phenolnovolak, i Teil Phenolresol und o,2 Teilen Hexamethylentetramin zusammengesetzt
ist. Nach guter Durchtränkung der Faser wird diese dem Imprägniergefäß entnommen
und auf einer Zentrifuge von überschüssigerHarzlösung befreit. Die noch spritfeuchten
Fasern fallen dann durch einen Kanal, in .dem ein beheizter Gasstrom dem Fasermaterial
entgegenströmt, den Spritgehalt der Faser verdampft und mitnimmt. Nach einer anschließenden
Reifung der harzimprägnierten Fasermasse in einer Kammer bei 6o bis 8o1 während
i Stunde etwa, wodurch die Fasern fest mit den Phenolharzen verbunden. werden, wird
die Fasermasse in einem Rührbottich in Wasser, dessen Oberflächenspannung herabgesetzt
ist, fein zerteilt und als io°/°i.ger Stoffbrei auf einem Nutschenkörper aufgegeben,
welcher der abgesaugten Stoffmasse die Form einer Schale erteilt. Der poröse :I
ormkörper wird an der Luft vorgetrocknet, dann im beheizten Vakuumtrockenschran.k
fertiggetrocknet und dabei das Harz in den gewünschten Kondensationsgrad.übergeführt.
Der trockene Preßmassenformling wird in einer seinen Größenverhältnissen entsprechenden
Schalenform unter Verdichtung der Masse verpreßt und, liefert einen Preßkörper mit
sehr hoher mechanischer Festigkeit.
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3. Zerkleinerter Zellstoff wird in einer 5°/°igen wäßrigen Dimethylolharnstofflösung
zwecks. Imprägnierung eingeweicht und anschließend abgeschleudert. Idas feuchte
Material wird durch Kneten unter Einleiten von Chlorwasserstoffgas schwach angesäuert
und geht anschließend über ein Förderband durch eine Heizkammer, in der eine Temperatur
von i20° herrscht. Durch diese Behandlung wird das Harnstoffharz auf der Faser fixiert
und verliert seine Wasserlöslichkeit.
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Der noch feuchte, angewärmte, harnstoffharzimprägnierte Zellstoff
wird dann mit einem Kreso.lresol verknetet, das noch io bis 201/o Wasser in dispergierter
Form enthält. Die Mengenverhältnisse von trockenem Zellstoff zu wasserfreiem Harz
werden so gewählt, daß die Mischung etwa zur Hälfte aus Harz besteht. Die feuchte
Mischung wird min erneut unter Bewegung in der klasse durch einen Heizkanal geleitet.
Dabei verdampft ein Teil des Wassers, und der Kresolliarzanteil wird so weit vorgehärtet,
daß er wasserunlöslich ist, sich fest mit den Fasern verbunden hat und nicht mehr
klebt.
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Die noch feuchte Mischung, bei der sich auf den harnstoffharz:mprägnierten
Zellstoff das härtbare Kresolharz niedergeschlagen hat, wird im Holländer aufgeschlagen,
und nach erfolgter Verdünnung in der Bütte wird. der Stoff auf der Langsiebmaschine
zu Bahnen verformt. Nach Verlassen der Trockenpartie liegt ein preßfertiger Pappen-
oder Plattenpreßstoff vor.