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Verfahren zur Herstellung eines wasserfesten, thermoplastischen, faserigen Materials in Blatt-oder
Pappeform für die Herstellung von harten und steifen Gegenständen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines wasserfesteil Faserstofferzeug- nisses, insbesondere eines solchen in Blattform (Pappe od. dgl. ). Der Gegenstand der Erfindung ist die Herstellung eines solchen Materials in Blattform, das trotz seines niedrigen Faserstoffgehaltes doch eine genügend starke Struktur zeigt, um ohne Schwierigkeiten in Form eines feuchten Flors von der Formmaschine abgenommen werden zu können und um im trockenen und fertigen Zustande dem gewöhnlichen Verschleiss beim Gebrauch Widerstand zu bieten.
Ferner betrifft die Erfindung die Herstellung eines
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Fasergehaltes sehr gut zur Formgebung in der Wärme eignet, unter Hervorrufung von scharfen Kamee- oder Intaglio-Effekten, ohne Abreissen, Brechen oder sonstige Schädigung der Fasern. Schliesslich bezieht sich die Erfindung auf die Herstellung eines Faserstofferzeugnisses der beschriebenen Art, in welchem der Fasergehalt so niedrig ist und in einem derartigen Verhältnis zu den andern Bestandteilen des Materials steht, dass das Schwellen und Schrumpfen infolge Wasser-oder Feuchtigkeitsadsorption oder-abgabe auf ein Minimum beschränkt wird.
Gemäss dem Verfahren nach der Erfindung wird die Fasermasse mit einer nahezu gleichen oder etwas grösseren Gewichtsmenge von nicht verfilzbaren Füllstoffen und mit einer geeigneten Menge von in Wasser dispergierter, schmelzbarer, thermoplastischer, wasserfestmachender Substanz vermischt, wobei das Verhältnis der verschiedenen Bestandteile derart ist, dass der Fasergehalt im fertigenErzeugnis nicht mehr als 35% seines Trockengewichtes beträgt, worauf die Mischung in üblicher Weise verarbeitet wird. Bis jetzt bestand im allgemeinen nicht die Möglichkeit, verfilzte Erzeugnisse in Blattform von genügender Festigkeit mit einem so geringen Fasergehalt herzustellen.
Bei der Ausführung der Erfindung kann man Fasern verschiedener Art anwenden, wie z. B. chemisch oder mechanisch zerkleinerten Holzschliff, tierische Fasern, wie z. B. Haare oder mit pflanzlichen Gerbstoffen oder mit Chrom gegerbtes Leder, oder mineralische Fasern, wie Asbest od. dgl. In gewissen Fällen kann die Fasermasse aus einer geeigneten Mischung von Fasern verschiedener Art bestehen, wobei in jedem Falle die im Erzeugnisse zu erzielende Zugfestigkeit zu berücksichtigen ist.
Zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung wird der Holzsc1 ! liff oder die sonstige Fasermasse in einem Rührgefäss mit einer solchen Menge Wasser zusammengebracht, die genügt, um eine gute Zirkulation während des Rührvorganges zu ermöglichen. Dieser wässerigen Fasermasse wird sodann das wasserfestmachende Material zugesetzt. Dieses letztere dient nicht nur zum Erzeugen der Wasserfestigkeit im Produkte, sondern auch zur Verbindung der Fasern, zur Verfestigung des Blattes und zur Erzeugung eines hohen Grades von Thermoplastizität. Die Verfestigung des Erzeugnisses wird sowohl in seinem trockenen und fertigen Zustande wie in seinem nassen Zustande während der Herstellung erzielt,
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nehmen von der Maschine zerreisst.
Als wasserfestmaehendes Material kann man jede geeignete bituminöse Substanz, wie Asphalte, Peche, Teere, Harze oder harzartige Materialien od. dgl. anwenden ; vorzugsweise werden diese Substanzen in Form einer wässerigen Dispersion der Fasermasse einverleibt. Die Dispersion kann von jeder geeigneten Art sein, die nicht leicht durch ausflockende oder fällende Reagenzien zur Entmischung gebracht wird, und die gegen Druck und andere Einflüsse, denen das Gefüge während seiner Herstellung ausgesetzt ist, beständig ist, so dass keine Verschmierung der Helstellungsmaschinen auftritt. Vorzugsweise kann man die Dispersion nach dem in der amerikanischen Patentschrift 1615330 beschriebenen Verfahren
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herstellen. Eine derartige Dispersion lässt sich z.
B. aus lI1exikanischem Asphalt von 35" bis 950 C Schmelz- punkt herstellen, unter Anwendung eines der in dieser Patentschrift eiwäinten Emulators oder eines
Gemisches daraus oder jedes anderen geeigneten Emulators. Die Dispersion kann z. B. aus ungefähr 50 Teilen Asphalt, 10 Teilen Emulgator und 40 Teilen Wasser bestehen. An Stelle der oben erwähnten bituminösen Stoffe kann man auch in gewissen Fällen andere Kohlenwasserstoffe, wie Kautschuk, verwenden, welch letzterer vorzugsweise nach dem Verfahren der amerikanischen Patentschrift 1498387 in eine wässerige Dispersion übergeführt wild. Man kann auch als wasserfestmaehendes Material eine Kombination von Kautschuk und Bitumen in wässeriger Dispersion verwenden.
Die Dispersion. weiche nach jedem geeigneten Verfahren hergestellt und gegebenenfalls mit Wasser verdünnt sein kann, wird dann mit der Papiermasse im Holländer oder sonstigen Rührgefässen gemischt und innig in der Masse verteilt. Die Menge der mit der Fasermasse gemischten Dispersion wird in hohem Masse von den im zu erzeugenden Fertigprodukte gewünschten Eigenschaften abhängen. Bei Anwendung von Asl) alt und wenn ein steifes. wasserfestes und thermoplastisches Erzeugnis verlangt wird. kann man die Asphaltdispersion in solchen Mengen zufügen, dass im erzeugten Material der Faseigehalt dem Asphaltgehalt nahezu gleich ist. Z.
B. wenn das Material ungefähr 30% Fasern enthält, so kann es 28 bis 330'j. Asphalt enthalten, während der Rest aus Füllstoffen besteht. Als Füllstoff kann jedes Material dienen. mit dem dem Erzeugnis das erforderliche Gewicht und die erforderliche Masse erteilt wird, z. B. Harzpulver. Kork,
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die gewünschte Farbe erteilen sollen. Falls erwünscht, können Vulkanisiermittel, wie pulverisierter I Schwefel od. dgl. zugesetzt werden, um das angewendete Bitumen oder Kautschuk zu vulkanisieren und unschmelzbar zu machen. Das Füllmaterial soll vorzugsweise so fein sein, dass es durch ein Sieb von acht Maschen pro laufenden Zentimeter hindurehgeht.
Die Füllstoffe haben nicht nur den Zweck, das
Erzeugnis voluminöser und schwerer zu machen, sondern sie haben nach der Erfindung noch den Vorteil, dass in einem nur 30 bis 3500 Fasern enthaltenden Erzeugnis die grosse Menge festes, amorphes Fiill- mateiial ebenfalls dazu dient, die Fasern voneinander zu trennen und in dieser Weise das Aufquellen und Einschrumpfen, sowie das Krümmen oder Verziehen und andere Verbiegungen des Erzeugnisses zu verhindern. Das Füllmaterial wird der Fasermasse und der Dispersion im Rührgefäss zugesetzt und mit diesen letzteren innig vermischt, worauf geeignete, lösliche Reagentien, wie Natriumhydroxyd. Natrium-
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Asphaltteilchen auf den Fasern fixiert werden.
Vorzugsweise wird der Alaun in solehen Mengen ange- wendet, dass die Wasserstoffionenkonzentration der Masse ungefähr auf den iso-elektrisehen Punkt des Aluminiumhydroxyds, d. li. auf pH = 4'5 bis 5'5 gebracht wird. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht die Fasermasse aus 360 Teilen gemischtem Papier und 90 Teilen weichem Leder. Die Dispersion, auf Trockensubstanz berechnet, beträgt ungefähr 500 Teile und das Füllmaterial besteht aus ungefähr 100 Teilen Sägemehl. 200 Teilen Asbestin, 200 Teilen gelbem Ton und einer geringen Menge, z. B. 10 bis 15 Teilen, Knochenkohle.
Um in diesem Gemische nahezu die gesamte Menge Asphalt auf den Fasern zu fixieren, braucht man ungefähr 15 Teile Natriumhydroxyd, 20 Teile Natriumsilikat und 60 Teile Alaun. In dieser Weise wird ein schwarzes, wasserfestes Fasermaterial erzielt. Falls irgendeine andere Färbung gewünscht wird, so kann die Zusammensetzung des Füllmaterials entspreel end geändert werden.
Will man etwa ein rotes Material mit demselben Fasern- und Asphaltgehalt wie im ersten Beispiel erzeugen, so kann das Füllmateiial beispielsweise aus 85 Teilen Sägemehl, 40 Teilen Asbestin und 400 Teilen rohem Eisenoxyd bestehen, unter Zugabe von 15 bis 20 Teilen faserigen Asbest. Nach einem anderen Beispiel der Herstellung eines Asbestproduktes besteht die Mischung aus 25 bis 35 Teilen geringwertigen Asbestfasern, 70 Teilen Asphaltdispersion, die ungefähr 50% Asphalt und 40 bis 45 Teile mineralisches Pulver in Form von feinem Asbeststaub enthält. Dieser Mischung wird dann die erforderliche Menge Fällmittel, wie Natriumsilikat und Alaun. wie oben beschrieben, zugesetzt. Nachdem die Fällmittel einverleibt worden sind, wird die Masse einer Papiermaschine, z.
B. einer Rundsiebmaschine, zugeführt zur Bildung eines Flors. der durch Filzlappen vom Bildungszylinder zu einer Wickelrolle befördert wird, wo ein Blatt in der gewünschten Stärke erhalten wird, das dann von der Rolle abgeschnitten und zwecks Entfernung des Wassers getrocknet wird.
Das Blatt kann darauf zwischen heissen Kalanderrollen hindurchgeführt werden oder es kann erhitzt und zwischen kalten Kalanderrollen hindurchgefühlt oder in anderer Weise behandelt werden, so dass es auf eine genügende Temperatur erhitzt wird, um das Schmelzen und Zusammenfliessen der Teilchen des wasserfestmachenden Materials auf die Fasern zu bewirken, und ein hartes, steifes und thermoplastisches Gebilde in Pappeform hervorzurufen. Im Falle der Zumischung von Vulkanisiermitteln wird die Wärme und Pressung auch zur Vulkanisierung der Kohlenwasserstoffe in situ dienen, um diese letzteren unschmelzbar zu machen.
Gegebenenfalls kann man Marmor- oder gemusterte Effekte durch Anwendung von Gemischen verschiedener Farben bekommen. Zur Erzielung einer glatten Oberfläche kann man den Flor nach seiner Bildung und während seiner Beförderung auf den Filzlappen mit einem geeigneten Pulver, wie Kautschukpulver, bestreuen. In ähnlicher Weise kann man zum Hervorrufen verschiedenartiger Ziereffekte Pulver
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landzement, Gips oder andere hydraulische zementierende Materialien auf den Flor streuen, wobei der Zement während der weiteren Verarbeitung auf den Rollen durch das anwesende Wasser hydratisiert und abgebunden wird.
Man kann das Blatt auch mit einer heissen Druckplatte behandeln, um das erforderliche Zusammenschmelzen zu erzielen und eine glatte Oberfläche hervorzurufen. Ein wertvolles Merkmal der nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Pappe oder des Blattes ist sein Widerstand gegen Formänderung in der Wärme bei Abwesenheit von Druck, so dass es trotz seiner Thermoplastizität doch seine Form sogar bei hohen Temperaturen behält. Daher kann das Blatt oder die Pappe in verschiedenen unregelmässigen Formen unter Anwendung von Stempeln gepresst, wie auch unter Anwendung einer Treibvorrichtung mit erhabenen Stellen versehen werden, wobei das fertige Erzeugnis die so erhaltene Form dauernd behält. So können z. B. diese thermoplastischen Blätter zu Füllungen zur Innenbekleidung von Automobilkarosserien, zu Reklame-oder anderen geschäftlichen Schildern.
Bildern und oberflächlichen Aufdrücken als Imitation von narbigem Leder od. dgl. verarbeitet werden. Zur Herstellung von geformten oder getriebenen Gegenständen dieser Art wird die getrocknete und kalandrierte Pappe von geeigneter Dicke vorzugsweise in erforderlicher Form und Abmessungen entsprechend dem Umriss des Stempels angeschnitten. Falls die fertigen Gegenstände mit Durchbohrungen zu versehen sind, z. B. um bei Bekleidungsplatten für Automobile Lochungen zur Befestigung der Verschlussorgane u. dgl. zu erhalten, so werden diese Löcher in den Blättern gleich beim Abschneiden in der gewünschten Form angebracht.
Die geschnittenen Blätter können dann in kleinen Bündeln zu einem mit Gas oder Dampf geheizten Ofen befördert und augenblicklich bis auf eine oberflächliche Temperatur von ungefähr 120 C erhitzt werden, um den Asphalt zu erweichen oder zu schmelzen und in dieser Weise die Form-oder Treibbehandlung zu erleichtern. Bei der Herstellung von Platten zur Innenbekleidung von Automobilkarosserien, z. B. welche keines Zuges von mehr als um1 Zoll bedürfen, kann man nach der Erfindung thermoplastische Blätter mit einem Asphaltgebalt von 25 bis 30% anwenden, während im Falle von Schildern, Bildern usw.. die an gewissen Stellen um 2 Zoll oder mehr ausgezogen werden, der Asphaltgebalt vorzugsweise zwischen 30 und 40% sein muss.
Ebenso wird die Dauer der Anwesenheit in der Form-oder Treibvorrichtung, d. h. die Zeit, während welcher der obere und untere Stempel in voller Berührung mit dem behandelten Blatt steht, je nach dem Umfang des vorzunehmenden Zuges wechseln. So kann im Falle eines verhältnismässig geringen Zuges eine Pressung von wenigen Sekunden genügen, wobei die Stempel das Blatt nur mit einem kurzen Schlag berühren, während im Falle eines langen oder tiefen Ausziehens eine längere Dauer der Pressung mit allmählicher Näherung der Stempel erforderlich ist. Dabei wird dann vorzugsweise zur Erreichung eines günstigen Ergebnisses so verfahren, dass die Stempel zunächst die höchsten Konturen berühren, wobei keine Gefahr besteht, dass die Einzelheiten der Endgestaltung verloren gehen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines wasserfesten, thermoplastischen, faserigen Materials in Blattoder Pappeform für die Herstellung von harten und steifen Gegenständen, die durch Heisspressen mit Ausreibungen und Einprägungen versehen werden und dabei formbeständig sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fasermasse mit einer nahezu gleichen oder etwas grösseren Gewichtsmenge von nicht verfilzbaren Füllstoffen und mit einer geeigneten Menge von in Wasser dispergierter, schmelzbarer, thermoplastischer, wasserfestmachender Substanz vermischt wird, wobei das Verhältnis der verschiedenen Bestandteile derart ist, dass der Fasergehalt im fertigen Erzeugnis nicht mehr als 35% seines Trockengewichtes beträgt, worauf die Mischung in üblicher Weise verarbeitet wird.