Verfahren zur Herstellung von aus Faserstoff-Pressteilen zusammengesetzten Formstücken. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zur Herstellung von aus Faserstoff- Pressteilen zusammengesetzten Formstücken, wie sie z. B. für den Aufbau von Kraftwagen und Flugzeugen oder für die Herstellung von Türen, Fenstern etc. Verwendung finden.
Derartige, meist flächige Formstücke wurden bisher in kleinem Umfang aus mit Kunstharz gebundenen Faserstoffmassen durch Formung in Gesenken unter Pressdruck bei entsprechender Wärmebehandlung hergestellt. Dabei boten von vornherein nur solche Press- massen Aussicht auf Erfolg, bei denen ein verfilztes Faserstoffgebilde Verwendung fand. Wenn nicht besonders hohe Festigkeitsan sprüche an die Fertigstücke gestellt wurden, so wurden befriedigende Resultate bei der Formung von mit Kunstharz versehenen Papieren, Pappen, Faservliesen oder dergl, erzielt.
Eine ausreichende Formbarkeit solcher Pressstoffe ist bei den bisher bekannten Press- verfahren innerhalb der verfügbaren und wirt schaftlichen Druckgrenzen nur gegeben, wenn die Stoffe einen erheblichen Harzgehalt auf weisen, da Harz oder sonstiges plastisches Bindemittel der allein formungserleichternde Bestandteil ist, während der Faserstoffver band infolge seiner Verfilzungsfestigkeit einer Formung geradezu entgegenwirkt, für eine Verfestigung der an sich wenig festen Kunst harze oder dergl. jedoch unerlässlich ist.
Der Harzgehalt der bisher gebräuchlichen blassen liegt deshalb notgedrungen je nach dem Mass an Formbarkeit, welches das herzustellende Formstück mit Rücksicht auf seine Gestal tung benötigt, über 30 0/o bis zu 50 0/o. Einer ausreichenden Formbarkeit zuliebe wurde also der Anteil an sprödem Bindemittel höher gewählt, als es im Interesse der Festigkeit erwünscht war.
Für die blosse Bindung der Fasern zu ausreichender Homogenität genügen aber wesentlich geringere Mengen an Bindemittel. Nur war es bisher nicht möglich, solche harz- bezw. bindemittelarme Faserstoffpressmassen in Formstücke umzusetzen.
Das vorliegende Verfahren gibt nun einen Weg zur erfolgreichen Lösung dieser Aufgabe an. Dabei zeigt sich, dass die vorauszusehende Festigkeitssteigerung der Endprodukte in hohem .Masse eintritt und dass das Verfahren dazu noch wirtschaftlicher ist als die bekannten Herstellungsmethoden mit bindemittelreicheren Ausgangsstoffen.
Gemäss der Erfindung werden aus mit 6-33 0/o Kunststoff als Bindemittel versehenen Faserstoffgebilden durch Pressen in Formen unter Wärmeeinwirkung zu teilweiser Härtung gebrachte Pressteile zwecks Vereinigung in einer weiteren Form unter Druck und Wärme zu flächigen Formstücken verpresst, gegebe nenfalls unter gleichzeitiger Einverleibung ungeformter Pressmasse gleicher, ähnlicher oder anderer Art.
Bei diesem Verfahren ermöglicht die in einer ersten Stufe erfolgende Herstellung der einzelnen Teile des zusammengesetzten Form stückes die genaueste mengenmässige und formgerechte Dosierung, wodurch eine ein wandfreie Vereinigung der Einzelteile zum ganzen Fertigstück in einer zweiten Stufe unter Vermeidung einer bei bindemittelarmen blassen nur sehr schwer erzielbaren Form änderung durchführbar wird.
Die Vereinigung der Einzelpressteile zu dem endgültigen Formstück erfolgt also in einer weiteren Form, die man als Fertigform bezeichnen kann und welche die Gestalt der Einzelformen in sich enthält.
Die Druck- und Temperaturbedingungen beim Pressen der Einzelteile und des Fertig stückes richten sich nach der Art des als Bindemittel verwendeten Kunststoffes. So wird man bei Anwendung härtbarer Kunst harze vorzugsweise die Einzelteile bei einer Temperatur pressen, welche eine Anhärtung des Harzes verursacht, während die Ver schweissung zum endgültigen Formstück bei einer Temperatur erfolgt, welche das Kunst harz zum Aushärten bringt. Eine Abkühlung des Fertigstückes in der Form wird man da vornehmen, wo sie zum Ausheben aus der Form notwendig ist oder dieses erleichtert, z. B. bei thermoplastischen, nicht härtenden Bindemitteln.
Der Harzgehalt der Faserstoffverbände wird dabei mindestens so gewählt, dass er gerade zur Bindung des komprimierten Faser gefüges im Endprodukt ausreicht. Praktische Versuche haben erwiesen, dass dieser Harz gehalt zweckmässig den Wert von<B>15</B> /o nicht überschreitet. Der Wert steht in Abhängig keit von der Art der Faser und des Faser verbandes, ferner von dem Grad der Korn-. primierung bezw. Dichte des Enderzeugnisses, die nach Bedarf und gewolltem Effekt variiert werden können. Dabei kann der Harzgehalt innerhalb desselben Formstückes schwanker, indem z.
B. einzelne der zur Herstellung des selben verwandten Pressteile, vorzugsweise solche mit komplizierter Gestaltung oder solche, die im Fertigstück Zonen grosser Härte erzeugen sollen, zur Erleichterung der Form barkeit und Verdichtung einen höheren Harz gehalt besitzen als benachbarte, einfachere und daher leichter formbare Teile, ohne dass jedoch der Gesamtlrar-zgehalt des ganzen Formstückes die angegebene Höchstgrenze nennenswert überschreitet.
Zur Erzielung einer harten und wasser festen, gegen alle äussern Einflüsse bestän digen Oberfläche kann auf den Fertigstücken eine gegenüber diesen dünnere Deckschicht während oder nach der Fertigstellung erzeugt werden.
Das Versehen der faserigen Rohstoffe, als welche Papiere aus Sulfit-, Natron- oder sonstiger Zelluloseart, Pappen oder Faser- formlinge in Frage kommen, mit den für den vorliegenden Zweck erforderlichen Binde mitteln kann unter Berücksichtigung der Natur des Rohstoffes in verschiedener Weise erfolgen.
So kann z. B. bei Papieren, soweit es die Dicke gestattet, das Bindemittel auf der Lackiermaschine eingebracht weiden, wobei sich das Bindemittel in flüssigem Zustand in Form von Lösungen, Emulsionen oder Subpen- sionen befinden kann. Nicht auf der Lackier- maschine verarbeitbare Pappen erhalten das Bindemittel zweckmässig schon im Holländer, wobei das Bindemittel auch als fein gemah lenes Pulver zugesetzt werden kann.
Faserformlinge, wie sie auf bekannte Ar ten aus Faserbrei gewonnen werden, können in jedem beliebigen Stadium mit Bindemitteln in flüssigem oder gelöstem Zustand versehen werden. Aber auch hier kann das Binde mittel schon im Faserbrei enthalten sein, und zwar wiederum als Pulver oder in flüs siger oder gelöster Form.
Wünscht man besonders hohe Festigkei- ten, so ist der Natronzellulose als Faser material der Vorzug zu geben. Aber auch die andern Zellulosearten können für gewisse Zwecke technische und wirtschaftliche Vor teile bieten. Zum Beispiel kann es vorteilhaft sein, statt eines nur verfilzten Faserstoffver bandes ein Baumwoll- oder Kunstseidenge webe zu verwenden, weil derartige Gewebe wie ein Vergleich zwischen den bekannten Hartpapieren und den Hartgeweben zeigt spezielle und für manche Zwecke erwünschte Eigenschaften im Endprodukt erzeugen. So wird es anderseits auch Anwendungen geben, wo eine gewöhnliche billige Platte 'aus Holz schliff oder sonstiger minderwertiger Zellulose einen ausreichenden Gebrauchswert bei na turgemäss grosser Billigkeit gewährleistet.
Faserformlinge aus Faserbrei können da Anwendung finden, wo bei aus einer Mehr zahl ebener Faserstoffgebilde erhaltenen Form stücken ein Schichteffekt unerwünscht ist und bei denen eine homogene Verfilzung über den gesamten Querschnitt, wie sie bei Faser- formlingen z. B. nach Art des Pappengusses erhalten wird, einen Vorteil bietet. Als Bin demittel für die faserigen Rohstoffe werden in erster Linie Kunstharze vorgeschlagen, wie z. B. Phenol-Formaldehyd-Harze oder Kresol-Formaldehyd-Harze, und zwar sowohl solche vom Typus eines Novolackes, der zur Härtung mit einem Zusatz von Formaldehyd abspaltenden Substanzen versehen wird, als auch Resolharztypen in den bekannten Va riationen, z.
B. in Form von alkalihaltigen wässrigen Lösungen, wie sie bei gewissen Kondensationsbedingungen direkt entstehen, oder als alkoholische Lösungen, wie sie bei der Fabrikation von Hartpapier seit langer Zeit Anwendung finden.
Bei gewissen Anforderungen, 'z. B. hin sichtlich Hellfarbigkeit, verdienen die Harze aus Carbamiden und Formaldehyd, z. B. die bekannten Harnstoff- bezw. Harnstoff-Thio- harnstoff-Harze oder auch bei erwünschter sehr schneller Härtung und Wasserfestigkeit die Melamin-Formaldehyd-Harze den Vorzug vor den Phenolharzen, da letztere nur in dunkle ren Farben herstellbar sind und keine Licht beständigkeit besitzen, während die genannten Carbamid - Formaldehyd - Kondensationspro - dukte sich durch Hellfarbigkeit und Licht beständigkeit auszeichnen.
Ferner können, wenn z. B. Kriechstrom festigkeit und Alkalibeständigkeit für die Fertigerzeugnisse Bedingung sind, Anilin Formaldehyd-Kondensationsprodukte Anwen dung finden.
Ausser der Klasse der härtbaren Kunst harze können als Bindemittel auch Kunst stoffe anderer Art benutzt werden wie z. B. thermoplastische Kunststoffe, z. B. solche, die durch Polymerisation ungesättigter orga nischer Verbindungen erhalten werden, wobei es aus wirtschaftlichen Gründen (Einsparung von Lösungsmitteln) vorteilhaft ist, diese in Form der leicht herstellbaren Emulsionen anzuwenden. Naturgemäss können die Binde mittel auch im Gemisch oder so angewandt werden, dass die fertigen Formstücke zonen weise in wechselnden Mengen verschiedene Arten von Bindemittel enthalten. Falls beim Einbringen Lösemittel benutzt werden, werden diese vor der Verformung auf bekannte Weise entfernt.
Die Wahl des Bindemittels richtet sich also zweckmässig ganz nach den jeweiligen Bedingungen, welche an das Enderzeugnis für jeden besonderen Fall gestellt werden. Sie richtet sich ferner nach dem Preis, den vorhandenen Apparaturen und den sonstigen wirtschaftlichen Bedingungen.
Selbstverständlich können die Rohstoff produkte ausser Fasern und Bindemitteln zu- sätzliche Stoffe anderer Art, wie z. B. Gleit- mittel, Schmiermittel, Netzmittel, Weich- machtrngsmittel und Schutzmittel enthalten.
Die Formung kann ausserdem dadurch erleichtert werden, dass bei flächigen Faser stoffgebilden die Oberfläche in einem belie bigen Stadium der Herstellung, also vor oder nach dem Einbringen des Bindemittels, durch Kreppung, Wellung, Faltung oder Riffelung vergrössert wird. Eine solche Massnahme er gibt eine gesteigerte Formbarkeit der Sehich. ten durch Streckung der vergrösserten Ober flächen.
Ausführungsbeispiel: Beschreibung der Herstellung einer Kraft wagentür.
Der Herstellungsgang besteht aus folgen den Stufen: a) Vorpressen der Leisten und Rippen aus genau zugeschnittenen, mit Phenolharz versehenen Papierstücken von 6-32 0/o Harz gehalt. Das verwendete Papier hat ein ml- Gewicht von 70-360 g (die Formung ist dabei von einer teilweisen Aushärtung be gleitet).
b) Vorpressen der Türplatte in die end gültige Form aus genau zugeschnittenen, mit Phenolharz versebenen Pappebahnen. In die sem Sonderfall kann eine besondere Einzel teilpressform erspart und die Türplatte für sich allein in der Fertigform vorgepresst werden.
c) Fertigpressen der Leisten mit Platte (wobei die Platte eventuell auch nicht vor gepresst zu sein braucht) mit nicht vorge pressten Beilagen aus Kunstharzpressstoff- zuschnitten und Decklättern mit einem Harz gehalt von etwa 40 0/0.
Process for the production of molded parts assembled from molded fibrous material. The invention relates to a Ver drive for the production of molded parts composed of fibrous material, as z. B. for the construction of cars and airplanes or for the production of doors, windows, etc. use.
Such, mostly flat shaped pieces have previously been produced on a small scale from fiber masses bonded with synthetic resin by molding in dies under pressure with appropriate heat treatment. From the outset, only those molding compounds in which a felted fibrous structure were used offered a chance of success. If the finished pieces were not subject to particularly high strength claims, then satisfactory results were achieved in the molding of paper, cardboard, nonwovens or the like provided with synthetic resin.
Sufficient formability of such pressed materials is only given in the previously known pressing process within the available and economic pressure limits if the materials have a significant resin content, since resin or other plastic binder is the only component that facilitates shaping, while the fibrous material band as a result of it Entanglement resistance of a molding almost counteracts, for a solidification of synthetic resins or the like, which are not very strong, however, is essential.
The resin content of the previously used pale is therefore of necessity, depending on the degree of malleability which the molded piece to be produced requires with regard to its design, over 30% to 50%. For the sake of sufficient formability, the proportion of brittle binder was chosen to be higher than was desired in the interests of strength.
For the mere binding of the fibers to sufficient homogeneity, however, much smaller amounts of binder are sufficient. But it was not previously possible to produce such resin or converting low-binder fiber molding compounds into molded pieces.
The present method now indicates a way to successfully solve this problem. This shows that the foreseeable increase in strength of the end products occurs to a large extent and that the process is even more economical than the known manufacturing methods with raw materials that are richer in binders.
According to the invention, pressed parts made from fibrous structures provided with 6-33% plastic as a binder are pressed into molds under the action of heat to partially harden them for the purpose of combining in a further mold under pressure and heat to form flat shaped pieces, possibly with simultaneous incorporation of unshaped molding compound of the same, similar or different kind.
In this process, the production of the individual parts of the assembled molded piece in a first stage enables the most precise quantitative and correct dosage, whereby a flawless combination of the individual parts to the entire finished piece in a second stage while avoiding a form that is very difficult to achieve with pale binder poor change becomes feasible.
The combination of the individual pressed parts to form the final molded piece takes place in a further form, which can be referred to as a finished form and which contains the shape of the individual forms.
The pressure and temperature conditions when pressing the individual parts and the finished piece depend on the type of plastic used as the binder. For example, when using curable synthetic resins, the individual parts will preferably be pressed at a temperature which causes the resin to harden, while the welding to the final molding takes place at a temperature which causes the synthetic resin to harden. A cooling of the finished piece in the form will be done where it is necessary to dig out of the form or this facilitates, z. B. in thermoplastic, non-curing binders.
The resin content of the fiber bandages is selected at least so that it is just sufficient to bind the compressed fiber structure in the end product. Practical tests have shown that this resin content does not expediently exceed the value of <B> 15 </B> / o. The value depends on the type of fiber and the fiber bond, and also on the degree of grain. priming resp. Density of the end product, which can be varied as required and the desired effect. The resin content within the same molding can fluctuate by z.
B. some of the pressed parts related to the production of the same, preferably those with a complicated design or those that are to produce zones of great hardness in the finished piece, to facilitate the formability and compression have a higher resin content than neighboring, simpler and therefore easier to mold parts, However, without the total resin content of the entire fitting significantly exceeding the specified maximum limit.
To achieve a hard and water-resistant surface resistant to all external influences, a cover layer that is thinner than this can be produced on the finished pieces during or after completion.
Providing the fibrous raw materials, such as papers made of sulfite, soda or other cellulose, cardboard or molded fiber products, with the binding agents required for the present purpose, can be done in various ways, taking into account the nature of the raw material.
So z. B. in the case of papers, as far as the thickness permits, the binding agent is introduced on the coating machine, whereby the binding agent can be in the liquid state in the form of solutions, emulsions or sub-pensions. Paperboard that cannot be processed on the coating machine is expediently given the binding agent in the Hollander, whereby the binding agent can also be added as a finely ground powder.
Fiber moldings, as they are obtained from fiber pulp in a known manner, can be provided with binding agents in liquid or dissolved state at any stage. But here, too, the binding agent can already be contained in the pulp, again as a powder or in liquid or dissolved form.
If you want particularly high strengths, soda cellulose is preferred as the fiber material. But the other types of cellulose can also offer technical and economic advantages for certain purposes. For example, it may be advantageous to use a cotton or artificial silk fabric instead of just a felted Fasstoffver band, because such fabric, as a comparison between the known hard papers and the hard fabrics, shows special properties in the end product that are desirable for some purposes. On the other hand, there will also be applications where an ordinary, cheap board made of ground wood or other inferior cellulose guarantees sufficient utility value with, of course, great cheapness.
Shaped fiber articles made from pulp can be used where a layered effect is undesirable in the case of pieces obtained from a plurality of flat fibrous material structures and where a homogeneous felting over the entire cross section, as is the case with shaped fiber articles. B. is obtained by the type of cardboard casting, offers an advantage. As Bin demittel for the fibrous raw materials synthetic resins are primarily proposed, such. B. phenol-formaldehyde resins or cresol-formaldehyde resins, both those of the novolac type, which is provided with an addition of formaldehyde-releasing substances for hardening, as well as resol resin types in the known Va rations, eg.
B. in the form of alkaline aqueous solutions, as they arise directly under certain condensation conditions, or as alcoholic solutions, as they have been used in the manufacture of hard paper for a long time.
With certain requirements, 'e.g. B. towards light color, deserve the resins made from carbamides and formaldehyde, z. B. the known urea or. Urea-thiourea resins or, if very rapid curing and water resistance are required, melamine-formaldehyde resins are preferred over phenolic resins, since the latter can only be produced in darker colors and are not light-resistant, while the carbamide - formaldehyde - Condensation products are characterized by their light color and light resistance.
Furthermore, if z. B. Tracking resistance and alkali resistance are a condition for finished products, aniline-formaldehyde condensation products are used.
In addition to the class of curable synthetic resins, synthetic materials of other types can also be used as binders such. B. thermoplastics, e.g. B. those obtained by polymerization of unsaturated organic compounds, it being advantageous for economic reasons (saving of solvents) to use them in the form of easily prepared emulsions. Naturally, the binding agents can also be used as a mixture or in such a way that the finished molded pieces contain different types of binding agents in varying amounts in different areas. If solvents are used during the introduction, these are removed in a known manner before the deformation.
The choice of binding agent is therefore appropriately based entirely on the respective conditions that are placed on the end product for each particular case. It is also based on the price, the equipment available and other economic conditions.
Of course, in addition to fibers and binders, the raw material products can contain additional substances of other types, such as B. contain lubricants, lubricants, wetting agents, plasticizers and protective agents.
The shaping can also be facilitated by the fact that, in the case of flat fiber material structures, the surface is enlarged by creping, corrugation, folding or fluting at any stage of manufacture, i.e. before or after the introduction of the binding agent. Such a measure he gives an increased malleability of the Sehich. by stretching the enlarged surfaces.
Exemplary embodiment: Description of the manufacture of a motor vehicle door.
The production process consists of the following stages: a) Pre-pressing the strips and ribs from precisely cut pieces of paper with a resin content of 6-32% and provided with phenolic resin. The paper used has a ml weight of 70-360 g (the shaping is accompanied by partial hardening).
b) Pre-pressing the door panel into its final shape from precisely cut cardboard strips that have been leveled with phenolic resin. In this special case, a special individual part compression mold can be saved and the door panel can be pre-pressed in the finished mold by itself.
c) Final pressing of the strips with plate (whereby the plate may not have to be pre-pressed) with non-pre-pressed inserts made of synthetic resin press material and cover sheets with a resin content of about 40%.