Verfahren zur Herstellung eines mit einem härtbaren Kunstharz imprägnierten Faserstoffes
Um Kuns. llarzprodukte mit guten mechanischen Eigenschaften zu erhalten, wird häufig in gehärteten wärmebeständigen Klmstharzen ein Faserfüllstoff verwendet. Bei der Herstellung solcher Erzeugnisse wird gewöhnlich von einer mit einem härtbaren Kunstharz ge-tränkten Fasermasse ausgegangen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung eines mit einem härtbaren Kunstharz imprägnierten Faserstoffes.
Nach dem Verfahren gemäss der Erfin dnng wird zu diesem Zweck ein Fasermaterial in einer Lösung eines härtbaren Kunstharzes in Wasser verteilt, dann wird durch Pressen ein Teil der Kunstharzlösung unter Bildung einer zusammenhängenden dünnen Faserschicht abgetrennt. Die so erhaltene noch Kunstharzlösung enthaltende, Faserschicht wird anschliessend getrocknet.
Auf diese Weise kann schnell eine gleich massig imprägnierte e Faserschicht erhalten werden, die sich leicht weiter verarbeiten lässt. zum Beispiel in der Weise, dass sie zuPulver vermahlen wird, das nach der bekannten Teelmik zu the mohärtenden Kunstharzpressmassen verarbeitet werden kann.
Nach dem bisher gewöhnlich angewendeten T änkverfahren wird eine dosierte Fasermaterialmenge mit einer dosierten Kunstharz menge in Form einer wässerigen Lösung zu einer homogenen Masse geknetet, die aus kompakten Teilchen verschiedener Grösse besteht, welche anschliessend getrocknet werden.
Infolge dieser Knetbehandlung, für welche gewöhnlich ein Knetwerkzeug, zum Beispiel von dem Typ < Wernerer-Pfleiderer , verwendet wird, werden die Teilchen aber ziemlich stark komprimiert, so dass das Wasser daraus nur langsam verdampfen kann und eine längere Erhitzung erforderlich ist.
Da die härtbaren Kunstharze nicht wärmebeständig sind, schreitet während dieser Trocknungsperiode die Härtung fort, was unter ungünstigen Verhältnissen zur Folge haben kann, dass die Masse während der Formgebung in einer erhitzten Presse nicht in hinreichendem Masse fliesst, so dass ein Gegenstand mit rauher oder unebener Oberfläche entsteht.
Durch Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung kann man die Imprägnierung der Fasermasse wesentlich beschleunigen, wobei ausgezeichnet imprägnierte Fasern erhalten werden können. Dies ist besonders für gehärtete Kunstharzprodukte mit geringer Feuchtigkeitsempfindlichkeit von Bedeutung, denn wenn ein solches Produkt Feuchtigkeit aufnimmt, so geht dies mit einem Schwellen der Fasern einher, so dass Risse im fertigen Kunstharzprodukt entstehen können.
Da die Trocknungszeit der mit der Harzlösung getränkten Fasermasse wesentlich kürzer als nach dem obenbeschriebenen Ver fahren sein kann, kann daher ein schlechtes Fliessen in der Presse während der Formgebung der Masse vermieden werden.
Ferner bietet das erfindungsgemässe Verfahren Variationsmöglichkeiten, dank welchen die herzustellenden iniprägnierten Faserstoffe verschiedenen Anforderungen angepasst werden können.
So kann man zum Beispiel die Konzentration der Harzlösung, den Druck, unter welchem der Faserbrei ausgepresst wird, die Stärke der zu trocknenden Schicht und die Zeitdauer der Trocknung variieren.
Zur Herstellung von Fasermassen, die 40 bis 70% ihres Gewichtes an Harz enthalten, sind Konzentrationen der Harzlösung von 25 bis 40% sehr geeignet. Durch Auspressen der getränkten Fasermasse zu einer Schicht mit einer Starke von 1 bis 3 mm kann man eine vollständige Trocknung der imprägnierten Masse bei einer Ofentemperatur von zum Beispiel 120 bis 1300 C erreichen.
Da das Verfahren nach der Erfindung, insbesondere unter günstig gewählten Verhältnissen, nur kurze Zeit zu beanspruchen braucht. eignet es sich zur kontinuierlichen Durchführung, was bekanntlich im allgemeinen ein Enderzeugnis mit nahezu oder völlig gleichmässiger Zusammensetzung ergibt.
Ähnliche Verfahren zum Erzielen von Gemischen unlösbarer Kunstharze mit einem Fasermaterial wurden bereits vorgeschlagen.
Dabei wird Fasermaterial in einer Lösung des Kunstharzes in Wasser verteilt und das Kunstharz sodann in eine unlösbare Form umgewandelt, worauf das Wasser durch Auspressen so vollkommen wie möglich entfernt wird.
Nach diesem bereits vorgeschlagenen Verfahren wird also ein unlösbares Kunstharz gebildet; das Auspressen des Faserbreies ist daher bei diesem Verfahren kein Mittel, um die sonst schwer zu verwirklichende Dosierung der von den Fasern aufzunehmenden Kunstharzmenge unter Beibehaltung der erzielten Vorteile zu bewerkstelligen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird ein ununterbrochener Strom der Harzlösung mit kontinuierlich zugeführtem Fasermaterial durch eine Mischvorrichtung geleitet, in der zusammenhängende Teile der Fasermasse zerteilt werden; die getränkte Fasermasse wird dann in dünner Schicht auf ein lalxfen- des durchlässiges Band aufgebracht, welches das Fasermaterial zunächst zwischen zwei Pressrollen hindurch und dann durch eine Trockenvorrichtung führt. Anschliessend kann die imprägnierte zusammenhängende Faserschicht, zum Beispiel in einer Kreuzschlagmühle, gemahlen und hierauf, mit Härtungsmitteln, Farbstoffen, Lösemitteln und dergleichen vermischt werden.
Nachdem gegebenenfalls die so erhaltene Mischung zu Tabletten geformt ist, kann sodann unter Verhältnissen, bei denen das Harz durchhärtet. eine Verformung zu Gegenständen stattfinden.
Das Verfahren nach der Erfindung wird vorzugsweise zur Herstellung von mit einem härtbaren Harnstoff-Formaldehydharz imprägnierten Cellulosefasern angewendet.
Die Herstellung solcher Fasern nach dem bis jetzt üblichen Verfahren, bei dem eine Lösung des Harzes mit Cellulosefasern geknetet wird, ist dadurch besonders erschwert dass Harnstoff-Formaldehydkondensate zur Zersetzung neigen, wenn sie während längerer Zeit einer hohen Temperatur ausgesetzt werden. Dies stellt einen Nachteil dar nicht nur, weil bei diesem Verfahren die Trocknung wesentlich längere Zeit beansprucht, sondern auch wegen des Umstandes, dass die bei der Knetbehandlung entstehenden Teilchen von ungleicher Grösse sind und die kleineren Teilchen wesentlich schneller trocknen, so dass während eines nicht unwesentlichen Teils des Trockenvorganges die Temperatur dieser kleineren Teilchen nicht durch Verdampfung von Wasser herabgesetzt wird, wenigstens wenn das Wasser möglichst vollkommen aus der Masse entfernt werden soll.
Obwohl ein Fortschreiten der Härtungsreaktion, die auch im Verlaufe eines längeren Trockenvorganges auftritt, völlig oder teilweise dadurch ausgeglichen werden kann, dass ein weniger weit kondensiertes Harz verwendet wird, führt eine Zersetzung des Harzes immer zu einer geringeren Güte des Enderzeugnisses.
Zur Beschränkung dieser Zersetzung wurde die geknetete Masse daher vielfach nicht völlig entwässert, was manchmal zu Schwierigkeiten bei der weiteren Verarbeitung Anlass gibt.
Durch Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung kann man diesen Schwierigkeiten und Nachteilen begegnen. Das Verfahren wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher er läutern.
Von einem Vorratsgefäss A aus wird mittels der Pumpe B das Gefäss C mit einer 30% eigen wässerigen Lösung eines Harnstoff Formaldehydharzes bis zu einem mittels Schwanenhals D und Überlauf E eingestellten Pegel gefüllt gehalten, so dass ein konstanter kontinuierlicher Strom der Harzlösung einem Miscligefäss F zugeführt wird.
Gleichzeitig wird von den angetriebenen Rollen a eine konstante Fasermaterialmenge in Form eines Streifens kontinuierlich in das Mischgefäss F eingeführt. Das Mischgefäss F ist in zwei Räume H und J geteilt, die im Gefäss unten miteinander in Verbindung stehen. Im Raume H bewirkt ein von einem Motor L angetriebenes, schnell laufendes Riihrwerk K ein Zerteilen der Faserbahn und eine Verteilung der Fasern in der durch D zugeführten Flüssigkeit.
Die so gebildete Fasermasse gelangt dann über den Raum J und den Überlauf M auf die schräg angeordnete Schüttelrinne N, auf der sich eine gleichmässig starke Schicht der Fasermasse bildet, die langsam weiterwandert und auf dem durchlässigen Band P abgesetzt wird, das zwischen den Rollen Q und R längs der einstellbaren Rolle S gespannt ist. Hier wird die Fasermasse von anhängender Flüs sigkeit befreit und bis zum gewünschten Ver hältnis zwischen Fasergewicht und Harz gewicht ausgepresst. Die Flüssigkeit fliesst über die Rinne 1 zurück zum Vorratsgefäss A, und die ausgepresste Fasermasse wird als zusammenhängende, dünne Schicht von dem durchlässigen Band U in einen Trockenraum geführt.
Wird der Abstand zwischen den Rollen S und R auf 2,5 mm eingestellt, so kann durch Regelung der Zuführungsgeschwindigkeit der getränkten Fasermasse das Faser Harz-Verhältnis auf den gewünschten Wert, der zum Beispiel 1 : 1 sein kann, eingestellt werden. Eine Trocknungsdauer von 20 Minuten in einem Raum, in dem auf 125 C erhitzte Luft zirkuliert, ist sodann hinreichend.
Diese harzhaltige Faserschicht kann dann durch Mahlen und Mischen des erhaltenen Pulvers mit Härtungsmitteln, Farbstoffen und dergleichen weiter zu Presspulver verarbeitet werden.
Process for the production of a fiber material impregnated with a curable synthetic resin
About art. In order to obtain resin products with good mechanical properties, a fiber filler is often used in hardened heat-resistant resin. In the manufacture of such products, a fiber mass impregnated with a curable synthetic resin is usually assumed.
The present invention relates to the manufacture of a fiber fabric impregnated with a curable synthetic resin.
For this purpose, according to the method according to the invention, a fiber material is distributed in a solution of a curable synthetic resin in water, then part of the synthetic resin solution is separated by pressing to form a coherent thin fiber layer. The fiber layer thus obtained, which still contains synthetic resin solution, is then dried.
In this way, an equally massively impregnated fiber layer can be obtained quickly, which can easily be further processed. For example, in such a way that it is ground to powder that can be processed into the hardening synthetic resin molding compounds according to the known Teelmik.
According to the soaking process commonly used hitherto, a dosed amount of fiber material is kneaded with a dosed amount of synthetic resin in the form of an aqueous solution to form a homogeneous mass, which consists of compact particles of different sizes, which are then dried.
As a result of this kneading treatment, for which a kneading tool, for example of the Wernerer-Pfleiderer type, is usually used, the particles are compressed rather strongly, so that the water can only evaporate from them slowly and longer heating is required.
Since the hardenable synthetic resins are not heat-resistant, hardening continues during this drying period, which under unfavorable conditions can result in the compound not flowing sufficiently during molding in a heated press, so that an object with a rough or uneven surface arises.
By using the method according to the invention, the impregnation of the fiber mass can be accelerated considerably, and excellently impregnated fibers can be obtained. This is particularly important for cured synthetic resin products with low moisture sensitivity, because if such a product absorbs moisture, this is accompanied by a swelling of the fibers, so that cracks can arise in the finished synthetic resin product.
Since the drying time of the fiber mass impregnated with the resin solution can be much shorter than according to the above-described process, poor flow in the press during the shaping of the mass can therefore be avoided.
Furthermore, the method according to the invention offers variation possibilities, thanks to which the impregnated fibrous materials to be produced can be adapted to different requirements.
For example, the concentration of the resin solution, the pressure under which the pulp is pressed, the thickness of the layer to be dried and the duration of drying can be varied.
For the production of fiber masses which contain 40 to 70% of their weight in resin, concentrations of the resin solution of 25 to 40% are very suitable. By pressing the impregnated fiber mass into a layer with a thickness of 1 to 3 mm, the impregnated mass can be completely dried at an oven temperature of 120 to 1300 ° C., for example.
Since the process according to the invention, especially under favorable conditions, only needs a short time. it is suitable for continuous implementation, which, as is known, generally results in an end product with almost or completely uniform composition.
Similar methods of achieving mixtures of insoluble synthetic resins with a fiber material have been proposed.
In this case, fiber material is distributed in a solution of the synthetic resin in water and the synthetic resin is then converted into an insoluble form, whereupon the water is removed as completely as possible by pressing out.
According to this already proposed method, an insoluble synthetic resin is thus formed; In this process, pressing out the fiber pulp is therefore not a means of accomplishing the otherwise difficult to achieve metering of the amount of synthetic resin to be absorbed by the fibers while maintaining the advantages achieved.
According to a preferred embodiment of the process according to the invention, an uninterrupted stream of the resin solution with continuously fed fiber material is passed through a mixing device in which coherent parts of the fiber mass are divided; the impregnated fiber mass is then applied in a thin layer to an axially permeable belt, which first guides the fiber material between two press rollers and then through a drying device. The impregnated, coherent fiber layer can then be ground, for example in a cross-beat mill, and then mixed with hardening agents, dyes, solvents and the like.
After the mixture obtained in this way has optionally been shaped into tablets, it can then under conditions in which the resin hardens through. deformation to objects take place.
The method according to the invention is preferably used for the production of cellulose fibers impregnated with a curable urea-formaldehyde resin.
The production of such fibers by the process customary up to now, in which a solution of the resin is kneaded with cellulose fibers, is made particularly difficult by the fact that urea-formaldehyde condensates tend to decompose if they are exposed to a high temperature for a prolonged period. This is a disadvantage not only because in this process the drying takes a much longer time, but also because of the fact that the particles formed during the kneading treatment are of unequal size and the smaller particles dry much faster, so that during a not insignificant Part of the drying process the temperature of these smaller particles is not reduced by evaporation of water, at least if the water is to be removed from the mass as completely as possible.
Although the progress of the hardening reaction, which also occurs in the course of a lengthy drying process, can be fully or partially compensated for by using a resin that has condensed to a lesser extent, decomposition of the resin always leads to a lower quality of the end product.
To limit this decomposition, the kneaded mass was therefore often not completely dehydrated, which sometimes gives rise to difficulties in further processing.
Using the method according to the invention one can overcome these difficulties and disadvantages. The method will be explained in more detail using an embodiment shown in the drawing.
From a storage vessel A, the pump B is used to keep vessel C filled with a 30% aqueous solution of a urea formaldehyde resin up to a level set by means of gooseneck D and overflow E, so that a constant, continuous flow of the resin solution is fed to a Miscli vessel F. .
At the same time, a constant amount of fiber material in the form of a strip is continuously introduced into the mixing vessel F by the driven rollers a. The mixing vessel F is divided into two rooms H and J, which are connected to each other in the vessel below. In space H, a high-speed agitator K driven by a motor L divides the fiber web and distributes the fibers in the liquid supplied through D.
The fiber mass formed in this way then passes via the space J and the overflow M onto the inclined vibrating chute N, on which a uniformly thick layer of the fiber mass forms, which slowly migrates on and is deposited on the permeable belt P, which is between the rollers Q and R is stretched along the adjustable roller S. Here, the fiber mass is freed from adhering liquid and pressed out to the desired ratio between fiber weight and resin weight. The liquid flows back via the channel 1 to the storage vessel A, and the pressed fiber mass is guided as a cohesive, thin layer by the permeable belt U into a drying room.
If the distance between the rollers S and R is set to 2.5 mm, the fiber / resin ratio can be set to the desired value, which can be 1: 1, for example, by regulating the feed speed of the impregnated fiber mass. A drying time of 20 minutes in a room in which air heated to 125 C circulates is then sufficient.
This resinous fiber layer can then be further processed into pressed powder by grinding and mixing the powder obtained with hardening agents, dyes and the like.