Verfahren zur Herstellung von cellulosehaltigen Pre¯massen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von cellulosehaltigen Pressmassen unter Verwendung von hitzehärtbaren Kunstharzen, wie zum Beispiel Phenolplasten, Aminoplasten usw.
Unter Verwendung der versehiedenste Kunstharze werden bekanntlieh Erzeugnisse in mannigfaltiger Art hergestellt, die in ver seliiedensten Gebieten Verwendung finden.
Die Pressstoffertigung hat daher eine we sentliche Bedeutung erhalten. Die bekannten Pre¯stofferzeugnisse sind jedoch noeh mit Nachtcilen behaftet, die zum Beispiel in ihrer mechanischen Festigkeitseigenschaft begrün- det sind. Insbesondere aueh bei grossfläehigen Erzeugnissen ist es bekannt, dass die mecha- nische Festigkeit nicht immer den gewünsch- ten Anforderungen entsprieht. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass für die Verarbeitung der Kunstharzpressstoffe verhältnismässig hohe Drücke erforderlich sind, so da¯ die benotigten Formen entsprechend aus hochwertigem Material gefertigt sein müssen.
Beispielsweise reehnet man mit Pressdrücken bis 600 kg/cm2. Die holen Dr cke sind teilweise dadureh bedingt, dass bei dem gegebenen Fliessvermogen der Pressmasse die vollstän dige Füllung der Pressformen erreieht werden muss.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun die Herstellung eines celluloshaltigen Formstoffes, welcher diese Nachteile vermeidet. Die Mischung besitzt eine Flie¯- und SteigfÏhigkeit, die Anwendung von Drücken in einer H¯he bis herab zu etwa 50 kg/cm2 gestattet.
Die hierdurch erzielten Vorteile in der Fertigung sind ohne weiteres offensichtlich. Wei- terhin besitzen aber auch die da. mit herge stellten IGegenstände meehanische Eigenschaften, die bisher mit Kunstharzpressmassen ähnlicher Zusammensetzung nicht erreichbar waren. Es werden beispielsweise KerbsclMag- biegefestigkeiten von fast doppelter H¯he im Vergleich zu den bisher f r Pressmassen angegebenen Werten erreicht.
Eine cellulosehaltige Pressmasse kann wie folgt hergestellt werden :
Als Bindemittel bzw. als Kunstharze kommen Phenol-Formaldehyd-bzw. Kresol-Formaldehydharze in Betracht, die vorzugsweise durch alkalische Kondensation erhalten wurden, oder auch Carbamidharze, zum Beispiel Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationsprodukte. Verwendet werden die handelsüblichen, bei der Herstellung von Kunstharzen anfallenden Lösungen. Es kommen beispielsweise solche Kunstharzlosungen mit einem Harzgehalt von weniger als 95 /o, mindestens aber 20"/e, in Betracht und auch derartige sonstige härtbare Kunstharze, deren Erwei chungstemperatur genügend tief unter der Härtungstemperatur liegt.
Zur Herstellung der Pressmischung werden diese wässerigen Harzlösungen vor dem Vermischen mit den Füllstoffen einem Erhitzen bis zum Aufschäumen mterworfen, Wobei je naeh dem Anfangsgehalt ein wesentlicher Teil des Wassers abgetrieben wird.
Der Erhitzungsvorgang wird derart geleitet, dass noeh beim Kochen eine geringe menue WasserdÏmpfe entweichen, wobei sich eine sehr flüssige fadenziehende Harzmasse ergibt.
Das hei¯e Harz wird dann mit dem cellulosehaltigen Füllstoff vermischt und eine Zeitlang in einer niechanischen Mischvorrichtung durchgearbeitet, bis eine Probe das gewünschte Fliessvermogen zeigt.
Es ist dabei durchaus möglieh, der heissen Harzmasse kalte Füllstoffe einzuverleiben.
Nachdem die Mischung gut durchgearbei- tet ist, wird die noch warme Masse aus der Maschine entleert und in flache Behälter gef llt. Die Masse, ist nun zum Verarbeiten bereit.
Die Masse wird nun in blicher Weise verpre¯t, wobei ebenfalls auf eine Belüftung zu aehten ist. Wie erwÏhnt, sind zu einer vollständigen Auspressung lediglich Dr cke von etwa 50 kg pro cm2 aufwärts, je nach Harzgehalt, erforderlich. Die Presstemperatur liegt im üblichen Bereich entspreehend der Harzart.
Als Füllmaterial kommen vorzugsweise grobe laterialien, wie SÏgespÏne, Fasern, grobe Hobelspäne und sonstiges, vorwiegend aus Cellulose bestehendes, Abfallmaterial in Betracht. Selbst Abfallmaterial, wie Erdnuss- schalen und dergleichen, konnten mit Erfolg verarbeitet werden. Es ist ausserordentlieh überraschend, dass mit derartigem Füllmaterial und im Gegensatz zu feinem Holzmehl, welches in der Regel zu diesem Zweek verwendet wird, Pre¯mischungen erhalten werden, die die erforderliche SteigfÏhigkeit sowie Füllvermögen, aufweisen.
Vorzugsweise werden cellulosehaltige Füllstoffe von einer Teilchengrosse verwendet, die von einem 64-Maschensieb zurückgehalten werden.
Eine vollkommene Trocknung des F llmaterials vor dem Vermischen auf einen Feuehtigkeitsgrad von etwa unter a 5% ist dabei auch nicht erforderlich. Jedoch sollen die Feuehtigkeitsgehalte des Füllmaterials zweckmϯig nichet ber 12 /o betragen.
Bei der bisher blichen verfahrenstechnik f r Pressmassen maelit man die Erfahrung, dass bei Unterschreitung eines gewissen Kon densationsgrades des Harzes dieses beim Pre¯vorgang aus den F llstoffteilchen wieder herausgequetscht wird, sich trennt. Bei stärkerer Kondensation reisst das zähere Harz die F llstoffteilchen mit, und zwar um so mehr, je zäher das Harz und je feiner die Füllstoffteilchen sind. Um bei den zäheren Harzen ausreichendes Fliess vermögen der Pressmasse bei mindestens 50 kg Druck pro ers2 zu bekommen, mu¯ man erhebliche Mengen Harz und zusätzlich Gleitmittel verwenden.
Um so überraschender ist es, dass bei dem vorliegenden Verfahren trotz weit unter der Norm liegendem Harzgehalt ein so hohes Flie¯vermögen erreicht wird, ohne dass die vorerwähnten Nachteile auftreten. Die allgemeinen Erfahrungen aus der Verfahrenstechnik für Pre¯massen und keine Theorie liessen diesen Effekt erwarten. Besonders überra- schend ist auch dabei die Homogenität der Verbindung zwischen Holz-und Harzkorpern, die wissenscliaftlieh noch ungeklärt ist. Dieser ausserordentlich grossen Homogenität sind die überdurchschnittlichen mechanischen Eigenschaften zu verdanken.
Nach den bisher übli- chen Alethoden wären so grobe Füllstoffteile durch keine Einfärbung überdeekbar und würde die KerbzÏhigkeit verlorengehen.
An Hand des nachfolgenden Ausführungs- beispiels soll der Gegenstand der Erfindung noch weiterhin erlÏutert werden.
Beispiel :
Die Füllstoffe, Späne oder Fasern aus Holz oder Ïhnliche Cellulosestoffe mit nicht über 12% Feuchtigkeit werden in einer Mischmaschinc kurze Zeit durehgemiseht, darauf werden nicht lösliche Farbkomponenten zugemiseht. In einem getrennten, heizbaren Gefäss wird eine wässerige Kunstharzlosung so weit erhitzt, dass sie zum Koehen kommt, wobei die Harzmasse gerührt wird (losliche Farbstoffe können bei dieser Gelegenheit, ein- ger hrt werden) ; hierbei entweicht ein Teil der flüchtigen Bestandteile, ineist Wasser.
Sobald die Masse in der Hitze fadenziehend ist, I) zw. eine gewisse Viskosität erreicht hat, wird sie in die mit Füllstoffen beschickte Mischmaschine gegeben und mit diesen innig serment. Das Verhältnis Füllstoff zu Harz dann bis 85 : 15 betragen. Mit einem Harzgehalt von 25% in Pressmaterial erzielt man ? in höheres Fliessvermogen als mit 50prozenti xer Mischung nach dem bisher üblichen Verfahren.
Beim Durcharbeiten in der Mischmaschine tritt zunächst eine leichte Ballung ein, die nach wenigen Minuten wieder verschwindet.
Die Masse ist dann fertig. Sie wird in flache Vorratsbehälter abgefüllt und kann dann unmittelbar verpresst werden. Falls die Masse sich noeh sehr feucht anfühlt, kann es zweckmässig sein, sie noch bis wu 24 Stunden ablüften zu lassen.
Das Pressen kann in üblicher Weise erfolgen, wobei jedoch die angegebenen niedrigen Drücke zur Anwendung kommen. Die Presstemperatur ist je nach Harzart zu bemessen (bei Phenolharz zum Beispiel 150 bis 1. i 0 ). Je nachdem die Pressmasse sich mehr oder weniger feueht anfühlt, ist beim Verpressen auf eine entsprechende Belüftung zu ichten, wie sie ja auch bei andern Massen durehgefiihrt wird.
¯berraschend ist auch weiterhin, dass bei liesem Verfahren trotz verhältnismässig hohen Feuchtigkeitsgehaltes die AushÏrtezeiten nicht länger sind als bei guten Sehnellpre¯massen bisher üblicher Herstellungsweise, ja dass man sogar mit einem billigen Kresol DAB 4 nael diesem Verfahren eine Schnellpressmasse herstellen kann, was bisher auf keiner andern Art möglieh war.
Process for the production of cellulose-containing premasses.
The invention relates to a process for the production of cellulose-containing molding compounds using thermosetting synthetic resins, such as phenolic plastics, aminoplasts, etc.
Using a wide variety of synthetic resins, products are known to be manufactured in a wide variety of ways, which are used in a wide variety of areas.
The production of press fabrics has therefore become very important. The known test products are, however, still afflicted with disadvantages, which are based, for example, on their mechanical strength properties. Particularly in the case of large-area products, it is known that the mechanical strength does not always correspond to the desired requirements. Another disadvantage is that relatively high pressures are required for processing the synthetic resin molding materials, so that the required forms must be made from high-quality material.
For example, one rakes with pressing pressures of up to 600 kg / cm2. The higher pressures are partly due to the fact that the molds have to be completely filled with the given fluidity of the molding compound.
The present invention now relates to the production of a cellulose-containing molding material which avoids these disadvantages. The mixture has a fluidity and climbing ability, which allows the application of pressures down to about 50 kg / cm2.
The manufacturing advantages achieved in this way are readily apparent. But they still have there too. with manufactured objects mechanical properties that were previously not achievable with synthetic resin molding compounds of a similar composition. For example, notched-bar flexural strengths of almost double the value compared to the values previously specified for molding compounds are achieved.
A cellulose-containing molding compound can be produced as follows:
Phenol-formaldehyde or synthetic resins are used as binders or synthetic resins. Cresol-formaldehyde resins are considered, which were preferably obtained by alkaline condensation, or carbamide resins, for example urea-formaldehyde condensation products. The commercially available solutions from the manufacture of synthetic resins are used. For example, those synthetic resin solutions with a resin content of less than 95 / o, but at least 20 ″ / e, and also such other curable synthetic resins whose softening temperature is sufficiently low below the curing temperature are possible.
To produce the press mixture, these aqueous resin solutions are subjected to heating to the point of foaming before being mixed with the fillers, whereby a substantial part of the water is driven off depending on the initial content.
The heating process is conducted in such a way that a small amount of water vapor escapes even when cooking, resulting in a very liquid, stringy resin mass.
The hot resin is then mixed with the cellulose-containing filler and worked through for a while in a mechanical mixer until a sample shows the desired flow properties.
It is entirely possible to incorporate cold fillers into the hot resin mass.
After the mixture is well worked through, the still warm mass is emptied from the machine and poured into shallow containers. The mass is now ready to be processed.
The mass is now injected in the usual way, whereby ventilation is also to be observed. As already mentioned, only pressures of around 50 kg per cm2 upwards are required for complete pressing, depending on the resin content. The pressing temperature is in the usual range according to the type of resin.
Coarse materials such as sawdust, fibers, coarse wood shavings and other waste material consisting primarily of cellulose are preferably used as filling material. Even waste material such as peanut shells and the like could be processed successfully. It is extremely surprising that with such a filling material and in contrast to fine wood flour, which is usually used for this purpose, premixes are obtained that have the required climbing ability and filling capacity.
Preferably, cellulosic fillers of a particle size are used, which are retained by a 64-mesh screen.
A complete drying of the filler material before mixing to a degree of fire resistance of approximately below a 5% is also not necessary. However, the moisture content of the filling material should expediently not exceed 12 / o.
With the process technology used to date for molding compounds, one has the experience that if the degree of condensation of the resin falls below a certain level, it is squeezed out of the filler particles again during the preparation process and then separates. In the case of stronger condensation, the tougher resin pulls the filler particles with it, and more so, the tougher the resin and the finer the filler particles. In order to get sufficient flow of the molding compound with the tougher resins at at least 50 kg pressure per ers2, you have to use considerable amounts of resin and additional lubricant.
It is all the more surprising that in the present method, despite the resin content being far below the norm, such a high fluidity is achieved without the aforementioned disadvantages occurring. General experience from process engineering for premasses and no theory led us to expect this effect. Particularly surprising is the homogeneity of the connection between wood and resin bodies, which is not scientifically clear. The above-average mechanical properties are due to this extraordinarily high degree of homogeneity.
According to the usual methods up to now, such coarse filler parts could not be covered by any coloring and the notch toughness would be lost.
The subject matter of the invention is to be explained further on the basis of the following exemplary embodiment.
Example:
The fillers, chips or fibers made of wood or similar cellulose materials with not more than 12% moisture are mixed in a mixing machine for a short time, then insoluble color components are mixed. In a separate, heatable vessel, an aqueous synthetic resin solution is heated to the point where it boils, while the resin mass is stirred (soluble dyes can be stirred in on this occasion); part of the volatile constituents, mostly water, escapes.
As soon as the mass is stringy in the heat, I) has reached a certain viscosity, it is placed in the mixing machine loaded with fillers and serment with these intimately. The ratio of filler to resin can then be up to 85:15. With a resin content of 25% in the molding material, you achieve? in a higher fluidity than with 50 percent mixture according to the usual method.
When you work through it in the mixer, there is initially a slight agglomeration, which disappears after a few minutes.
The mass is then ready. It is filled into flat storage containers and can then be pressed immediately. If the mass still feels very damp, it can be useful to let it flash off for up to 24 hours.
The pressing can take place in the usual manner, but the specified low pressures are used. The pressing temperature must be measured according to the type of resin (for phenolic resin, for example 150 to 1. i 0). Depending on whether the molding compound feels more or less fiery, appropriate ventilation must be provided during compression, as is done with other compounds.
It is also surprising that with this process, despite the relatively high moisture content, the curing times are no longer than with good sinew pre-masses of the usual manufacturing method, yes, even with a cheap cresol DAB 4 using this process, a high-speed molding compound can be produced, which was previously possible no other kind was possible.