DE1960059A1

DE1960059A1 - Faserhaltige Silicaterzeugnisse sowie Verfahren und Vorrichtungen zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE1960059A1
Application number: DE19691960059
Authority: DE
Inventors: Russell William Thornton
Original assignee: Wall Away Corp
Current assignee: Wall Away Corp
Priority date: 1968-12-04
Filing date: 1969-11-29
Publication date: 1970-06-11
Also published as: SU401053A3; NL6918288A; US3616194A; FR2027572B1; FR2027572A1

Description

WALL-AWAT COEPOEATION Wabash, In&iana/lTSA

Faserhaitige Silicaterzeugnisse sowie Verfahren und Torrichtungen

zu deren Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf Erzeugnisse,-die in der Hauptsache Alkalimetallsilicate und ein stützendes oder verstärkendes Trägersubstrat wie beispielsweise Papier enthalten. Außerdem bezieht sich die Erfindung auch auf Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung dieser Erzeugnisse und auf einzelne, besondere Aspekte dieser Verfahren und Vorrichtungen.

Insbesondere betrifft die Erfindung die Herstellung von aus Silicat und faserartigem Material bestehenden Eohmaterialien, die nicht nur als solche von Nutzen sind, sondern die darüber hinaus auch einer Verwendung zur Herstellung einer großen Zahl von Kon sumgütern, zugeführt werden können, so zum Beispiel Kästen oder Gehäuse und Behälter im allgemeinen, Schranke, Gefächer, Möbel, Beton pfeilerverschalungen, Lastwagenaufbauten und ähnliche Hohlkörper, die mit mechanisch festen, fugenlosen Kanten ausgebildet sind, was als beträchtlicher Portschritt gegenüber bekannten Erzeugnissen angesehen wird, deren Teile an den Eckkanten verfugt und fest miteinander verbunden werden müssen. Im übrigen können die erfindungsgemäßen Rohmaterialien auch leicht in einen Schichtenverbund gebracht

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werden, um so die häufiger verwendeten Formteile herzustellen, wo au unter anderem flache Platten oder-Tafeln, rund« Bohre und Preßteile gehören, wie überhaupt Formteile jeder Art, die einer Wärme- unÄ Druckeinwirkung ausgesetzt werden, um die Hasse zu verfestigen, die entweder ausschließlich nur aus diesen Rohmaterialien besteht oder auch in Kombination mit anderen Materialien eingesetzt werden kann, so bei spiel swei *■>■;' zusammen mit Gewebematerial» Papier, kunststoffgetränkte» oaar -beschichteten Geweben, Holzfurnieren, Hartfaserplatten, Metallplatten, Metallmaschengeflechten oder Metallfolien, wobei diese Materialien entweder als Zwischenlagen in den Schiohterzeugnissen oder als Oberflächenmaterial auf diesen verwendet werden können. Sie Anwendungsmöglichkeiten der durch die Erfindung geschaffenen Rohmaterialien sind im wesentlichen unbegrenzt, und es lassen sich hierbei in vielfacher Hinsicht Vorteile auf dem Gebiet der Materialkosten, der Arbeitskosten und des Produktionsvolumens erzielen wie ebenso auch hinsichtlich des Aussehens, der mechanischen Festigkeit und der Haltbarkeit der Erzeugnisse.

Insgesamt und zur ümreißung des Erfindung in der Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungeform läßt sich feststellen, daß es sich hierbei um die Schaffung eines relativ trockenen, flächigen Materials dreht« das als eine Länge eines Papiers betrachtet werden kann, das in seiher*"Hasse,-das heißt in den Zwischenräumen innerhalb der Paserstruktur, einen Mengenanteil eines Natriumsilicats enthält, Ϊ3ΐspielswöise das bekannte flüssige Silicatglas, das der Formel Ia₃O · 5,22 SiOg χ HgO entspricht. Umgekehrt kann dieses flächige Malarial aber auch als eine relativ dünne Schicht oder als ein ver-

Itnismäßig dünner Körper aus einem solchen Silicatmaterial betrachtet werden, in. dam eine zusammenhängende Grundmasse eines faserartigen Materials wie etwa eine Papiermasse enthalten ist, beispielsweise also der bekannte, als Auskleidungsmaterial verwendete 19,05-Kilogramm-Kraftzellstoff, und zwar durchgehend in der Gesamtstärke des Körpers. Bas flächige Material mit dieser Zusammensetzung y wird durch Verbundaufschichtung zu den erfindungegemäßen Erzeugnissen verarbeitet. Es ist auch als festes, paketiertes Bindemittel verwendbar, insbesondere zum festen Verbinden mit anderen Rohmaterialien, wie etwa bei der Schichtstoffherstellung.

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- Beim Eingehen auf di· Erfindung ist die Tatsache im Auge BU behalten, daß da« exffindungegemäße flächige Rohmaterial aus zwei Stoffen besteht, die beide jeweils In der Qeeamtlänga dee flächigen Material· durchgehend in sieh zusammenhängen, und was noch wichtiger ist, ebenfallfl auoh in der Q«eaatstärke des flächigen Materials. Will man diesen belangreichen Sachverhalt noch genauer umreißen, so kommt «0 vor allem darauf an, sich Ton vornherein klarzumachen, daß da· flächige Material das Silioat als Ibntinuum oder als kontinaier-Iieh« Phase Ton Oberfläche su Oberfläche enthält, und daß demzufolge das Silioat, im Querschnitt dts flächigen !Rohmaterials gesehen, als eine einsige', einheitliche SiIioetnasse vorliegt. Bas soll keineswegs heilen, daß in jede« Fall sämtliche Zwischenräume zwischen den Fasern mit Silioat ausgefüllt sein au.ssen und das gesamte faserartig· Material lückenlos Ton SiIioat uasehlossen ist, wenngleich auch lies im Rahmen dtr Erfindung durchaus der Fall sein kannt demgegenüber ist vielmehr Ton der Grundvorstellung auszugehen, daß im Bahmen der Erfindung eine solche Silioatmasee vorgesehen ist,· die zumindest in einem wesentlichen Prozentanteil der insgesamt vorhandenen Faserswisohenräeme von Oberfläche su Oberfläche in sich •zusammenhängt, wie sieh dies auf der Basis einer mehr oder weniger aleatorisehen Terteilung, hervorgerufen duxsh den Torgang der Aueformung Ata flächigen'Materials, ergibt. Fakultativ* Abänderungen im Ausformungsvorfang ermöglichen eine Modifisierung der Eigenschaften des flächigen Material·» laoh bestem Wissen kann gesagt werden, daß ein flächiges Material dieser Art als praktisch brauchbares Produkt bislang noch nioht ins Auge gefaßt oder geschaffen worden ist· Wie im obigen bereits angedeutet wurde, lassen sich aus diesem Bohmateriäl, bestehend aus einer Silieatmasse und einem faserartigen Stoff, zahlreiohe Erseugniese herstellen! und da es sieh sowohl bei dem Substrat al· auoh bei dem Silioat um äußerst leicht zu beschaffende Ausgangsmaterialien handelt, können aus diesem Hohmaterial FertigerseugnisM mit weit geringerem Aufwand hergestellt werden als aus dem bisher benutsten Bohmaterialien.

StLlioate sind auch bislang schon als Oberfläohenbeschichtungsmaese oder al· feuchtes Bindemittel auf Papier oder auf ähnliches Bohmateriäl aufgebracht worden, möglicherweise auch auf beide

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Seiten. Es sind nach dem Stand der Technik auch Hinweise auf eine SiIicataufbringung auf ein Papiermaterial "bekannt, in der Weise, daß das Silicat in einem gewissen Maße unter die Oberfläche eines solchen Materials eindringt. Diese bekannten Materialien unterscheiden sioh jedoch Ton dem erfinduhgsgemäßen Rohmaterial dadurch, daß bei ihnen das Silicat nicht in Form einer im wesentlichen trockenen und einheitlichen, von Oberfläche zu Oberfläche durchgehenden kontinuierlichen Phase vorliegt, und die bekannten Materialien dieser Art tangieren daher den Erfindungsgegenstand in keiner Weise. Von gleicher Wichtigkeit ist auch die Tatsache, daß die bekannten Materialien den Erfindungszielen nicht zu dienen vermögen, wie dies im einzelnen auch aus der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen ist. Weiter unten sind die Methoden beschrieben, deren man eich zur Bildung _ der erfindungsgemäßen flächigen Materialien bedient. Diese Methoden

™ schließen Verfahrensechritte und äußere Bedingungen ein, deren Beachtung und strikte Einhaltung für die Praxis der Erfindung von großer Bedeutung ist* andernfalls dürften sich nämlich die Erfindungseiele in dem hier abgesteckten Hahmen in einer irgend praxisnahen Weise nicht leicht realisieren lassen. ...·■■

Es wird die Möglichkeit anvisiert, ein solches flächiges Material in einem kontinuierlichen Arbeitsgang herzustellen und im getrockneten Zustand in Sollenform anfallen zu lassen, um es hierauf der Verteilung und weiteren Verwendung zuzuführen} es kann aber aueh unmittelbar in einen Schichtenverbund gebracht werden, um in dieser Weise sogleich gebrauchsfertige Endprodukte zu erzeugen. Bei der Erwähnung der Erzeugung von Schichtstoffen aus dem getrockneten, sili-P cathaltigen flächigen Material sei an dieser Stelle vermerkt, daß

bei einem solchen Arbeitsvorgang eine verhältnismäßig starke Verbundmasee gebildet wird, die ihrerseits ein ähnliches und im wesentliohen in der Tat gleiches zweifaches lontinuum aus Silicat und papier oder einem ähnlichen Faeeimaterial enthält oder verkörpert. Es werde festgestellt, daß ein sol ehe β Kontinuum bei Anwendung von Wärme und Druck entsteht oder gebildet werden kann, was eine nutzbarmachung der bislang kaum zur Kenntnis genommenen und offenbar teehnieeh noch in keiner Weise ausgewerteten Biermoplaeti«itäteeigene«haften der Alkalimetallsilicate gestattet. Qenauer gesagt, es fcat sieh gezeigt, daß bei einer in geeigneter Weise bemessenen Wärme- xtnä Druckeinwir-

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• kung auf eine Vielzahl übereinandergeschichteter Bahnen des vorerwähnten silicathaltigen, flächigen Materials infolge der Erhitzung ein plastifiziereffekt auftritt und das SLlioatmaterial an. den Oberflächen einer jeden der übereinandergeschichteten Bahnen zusammenfließt oder verschweißt wird, was einen absolut festen Terbund der Bahnen zur Folge hat, so daß sie nicht mehr als Einzelbahnen vorliegen, soweit dies die Silicatmasse betrifft. Das ffiLlicat wird' zum Verschmelzen gebracht und hinterläßt an den Oberflächen der einzelnen Bahnen keine wahrnehmbare Grenzfläche.

Die experimentelle Herstellung so zusammengesetzter Materialien hat schließlich eine Vielzahl und Kombination sehr wichtiger, den Silicaten innewohnender Eigenschaften ans Licht gebracht, die bisher noch kaum oder überhaupt nicht genutzt worden Bind. Während beispielsweise die gute Druckfestigkeit und Bindefähigkeit der Silicate häufig technisch nutzbar gemacht worden ist, bedient man sich im Rahmen der Erfindung des natürlichen Thermoplastcharakters, um eine "Trockenver schweißung¹¹ und Ihermoverformungseigenschaften zu erzielen. Darüber hinaus kann auch das besondersgeartete, temperaturabhängige elektrische Widerstandsyerhalten der Silicate, das bisher kaum akademisches Interesse gefunden hat und in der Technik offenbar gänzlich unbeachtet gablieben ist, nutzbar gemacht werden, um die erforderliche Verarbeitungswärme in den Produkten selbst zu erzeugen und/oder das Auftreten von Wärmemengen festzustellen und so in den Verfahrensschritten die Wärmeführung sowie den Feuchtigkeitsgehalt zu regeln. Im Rahmen der Erfindung wird auch die natürliche Feuerbeständigkeit ausgenutzt, um durch stärkere Wärmezufuhr eine raschere Verarbeitung zu ermöglichen, wie man sich ebenso auch in allen Verfahrensschritten durch eine entsprechende Wärmeführung und Einstellung des Wassergehalts die Möglichkeiten zunutze macht, die in der Eigenschaft der momentanen und reversiblen Einstellbarkeit der Konsistenz über dan Bereich der Viskosität und plastizität bis zur Festigkeit liegen» und gewiß fällt daneben in diesem Rahmen auch stark ins Gewicht, daß die Silicate ohne größeren Aufwand jederzeit leicht zu beschaffen sind.

Im Hinblick auf die technische Praxis läßt sich ein besserer Eindruck von der Bedeutung der in Betracht kommenden Eigenschaf-

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ten sicherlich am ehesten durch Vergleiche mit den älteren technologischen Methoden gewinnen. Bei Faßverfahren zum Verleimen oder Gießen von Fasermaterialbahnen, Faeermatten oder Faserplatten ergeben sich unvermeidlicherweise Schwierigkeiten, und zwar können jeweils einzeln oder in Kombination Probleme in Gestalt der Faserei ge n spannung, der Schrumpfung, der Verweisung und der Zeitvergeudung im Trockenzyklus auftauchen. Bei thermoplastischen Harzsyatemen, die unter vergleichbaren Umständen zusammen mit Fasermaterialbahnen verarbeitet werden, treten ebenfalls einzeln oder in Kombination schwerwiegende Probleme auf, die in der Entflammbarkeit, den hohen Kosten, in den aufwendigen toxischen Lösungsmitteln und im Ermangeln hinreichender Festigkeit oder Härte liegen, was entweder auf eine unzulängliche Durchtränkung oder auf die Schwäche des Materials selbst zurückzuführen sein kann. Bei hitzehärtbaren Harzsystemen schließlich, die man unter vergleichbaren Umständen zusammen mit Fasermaterialbahnen verarbeitet, treten jeweils einzeln oder in Kombination Schwierigkeiten in Erscheinung, die sich aus dem Arbeiten mit aufwendigen toxischen Lösungsmitteln, aus der Entflammbarkeit, aus der Notwendigkeit, eine vorzeitige Aushärtung zu verhindern, aus der Zeitvergeudung beim Abwarten des Polymerisationevorganges in den Preßeinrichtungen und aus den hohen Kosten ergeben. Es kommt noch hinzu, daß bei den Silioaten eine einfache Widerstandsheizung des Materials selbst eine sofortige Wärmeerzeugung in den , Produkten in dem erforderlichen Ausmaß zu bewirken vermag, während man bei allen sonst etwa in Betracht kommenden Systemen auf eine im wesentlichen langsame und/oder aufwendige Wärmezuführung aus einer externen Wärmequelle angewiesen ist. Zusammenfassend ist also zu sagen, daß das silioathaltige Bahnenmaterial und die aus diesem hergestellten Produkte in einem höheren Maße feuerbeständig sind und daß sie rascher und mit weit geringerem Aufwand erzeugt werden können, als dies bei der Verarbeitung anderer, ebenfalls verwendbarer Materialien der Fall ist. Barüber hinaus gestattet der besondere, , eilicat-thermoplastisehe Charakter des Bahnenmaterialβ eine Weiterverarbeitung zu Kästen, Gefächern, Behältern und zahlreichen anderen Pro^iüen durch Verformung über einem Dorn oder durch sonstige Verformungsverfahren, «o daß die aufwendige mftterialabhebende Verarbeitung und das anschließende Zusammensetzen der »o bearbeiteten Teile,.

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wie dice sonst bei der Herstellung, solcher produkte üblich ist, ^f unterbleiben kann.

\\ Im Entwicklungsgang der Erfindung hat sich gezeigt, daß

der Wunsch oder der Gedanke als solcher, Produkte dieser Art herzu-Steilen, die Schaffung eines hierfür geeigneten Terfahrens noch keiaeswege zwangsläufig nach sich zieht oder ein solches ohne weiteres hervorzubringen vermag, wobei jedoch nioht außer Acht gelassen sei, daS bislang offenbar nioht einmal dieser Gedanke oder Wunsch bestanden hat. line β der Hauptprobleme ergibt sieh schon aus der Auswahl einet harten,, dichten, starken Papiers als Substrat, wobei es schwie-, rig ist, das Bilicat in einem Papiermaterial voijfge eignet er Dichtigkeit von Oberfläche zu Oberfläche zum Durchfließen oder Eindringen -v su bringen. Sine Schwierigkeit liegt auch darin, daß das Papier beim

Aufbringen des SiIicats aus diesem eine Wassermenge anzieht, die ^

hinreicht, um die Viskosität des Silicate an der Grenzfläche zu er-

·*-. höhen, so daB sich eine'Widerstand «barriere gegen ein weiteres Sin-

! dringen aufbaut. Xs ist aber nioht nur das Durchdringen von Ober-

'i. fläche su Oberfläche an sich schon sehr schwer herbeizuführen, son-

i\ dem es kommt auch noch hinzu, daB dieser Torgang für alle prakti-

j. sehen Zwecke raeoh und mit einer möglichst geringen Verdünnung der

\ κ SllioatlBeung ablaufen mug, damit in hinreichendem MsJe Silicat-

j, Fe st stoff enteile in das Papier eingebracht werden und damit das

Trocknen des Materials leicht vonstatten gehen kann. Zudem treten »v '. auch beim Trocknen eines mit Silicat ganz durchtränkten Substrats

Probleme auf, die eich zwangsläufig aus der neigung zur Bildung

einer Oberflächenschicht oder Kruste von festem Silicat ergeben, wie

sie sich bei der Berührung mit der Trockenluft zeigt, was sich dann "

dahingehend auswirkt, dai das Materialinnere gegen ein Entweichen der Feuchtigkeit abgedichtet wird. Ss kommt aber darauf an, das überschüssige Wasser zu entfernen, und zwar rasch und in einer geregelten Weise. Kurs gesagt, der Feuchtigkeitsgehalt muß bis zu einem , Srad verringert werden, der dem Gleichgewichtszustand unter normalen

Baumbedingungen angenähert ist oder noch darunter liegt, um ein "Blockieren¹¹ zu verhindern« andernfalls kommt es nämlich infolge der natürlichen Klebeigensohaften der SiIicatmaterialien zu einer Haf-

. tung Oberfläche an Oberfläche, wenn das Bahnenmaterial in Bollenform

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aufgewickelt oder in Schichten übereinandergelegt wird. Diese unerwünschten Hafterscheinungen können entweder durch den von dem dicht gewickelten Papier ausgeübten Druck, durch das Eigengewicht der Rolle und/oder durch Feuchtigkeitsaufnahme hervorgerufen werden. Haftersoheinungen treten um* so eher auf, je höher der Wassergehalt des Materials ist und jeköher die Lagerungstemperatur in dem betreffenden Raum ist. Bei einer im Rahmen der Erfindung bevorzugten Praxis der Aufbereitung des Materials für eine zwischenzeitliche Lagerung wird der Si Ii cat an teil in dem Papier so gewählt, daß sich hierfür nach dem Trocknen ein Fe st stoff gehalt in dem Bereich von 6j bis 75 Prozent ergibt. Auch kommt es bei einer Schnell trocknung in Kammern mit ungeregeltem Feuchtigkeitsgehalt der Luft zu einer BIasenbildung an der Oberfläc^he und zu einem inneren Aufspalten dee Papiersubstrats in der Breiten- und Längenerstreckung, hervorgerufen durch den von innen wirkenden Dampfdruck und die äußere Kruste, so daß man ein äußerst minderwertiges oder unbrauchbares Anfangerohmaterial erhält. ·

Bei der Lösung der Aufgabe, eine Durchtränkung des Substrats, wobei es sich also beispielsweise um Papier handeln kann, von Oberfläche zu Oberfläche herbeizuführen, stützt sich die Erfindung auf die Erkenntnis, daß es hierbei darauf ankommt, die in den Hohlräumen des Papiere enthaltene Luft zu verdrängen, und" daß ee sehr erwünscht ist, die Papierfasern zunächst zu befeuchten, worauf das Substrat unmittelbar danach, das heißt insbesondere bevor die Luft wieder in die Hohlräume eindringen.kann, mit der als Tränkmittel dienenden SiIicatlösung in Berührung gebracht werden muß. Gemäß der im folgenden beschriebenen bevorzugten Praxis wird dies dadurch erreicht, daß man das Substrat zunächst in eine erste Zone führt, in äer durch die Hohlräume Dampf hindurchgeleitet wird, wodurch die Luft verdrängt und die Fasern befeuchtet werden. Das dampfhaltige und Gefeuchtete Substrat wird dann in eine die Silicatlöeung enthaltende, verbindende Zwischenzone geführt oder transportiert, wobei diese Lösung eine relativ niedere Temperatur hat und das Substrat in diese eingetaucht wird. Der Dampf kondensiert und erzeugt hierbei ein starkes Vakuum, so daß das SLlicat in das Papier eingearagt wird, wobei das Kondenswasser in die Silicatlösung oder vielleicht auch in die Fasern übergeht. Wie im obigen angedeutet wurde, ist es zur

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.besseren Durchtränkung sehr zweckdienlich, wenn die Fasern angefeuchtet werden, offenbar deshalb, weil das durchfeuchtete Papier dem Silicat nicht so schnell den Wassergehalt entzieht, da nämlich dieser Wasserentzug die vorerwähnte Sperrschichtbildung aus festem Silicat im Gefolge hat. Im übrigen wird hierbei das Papier durch den Dampf erhitzt, und es zeigt sich daher nicht wie sonst das Bestreben zu einer Erhöhung der Viskosität des Silicate infolge Abkühlung. Es ist anzunehmen, daß Probleme wie die im obigen umrissenen bisher der Entwicklung von Materialien und produkten wie den hier beschriebenen stark hemmend entgegengestanden haben.

Aus Gründen, die einstweilen noch nicht gänzlich und sicher geklärt sind, kann es zu der Erscheinung kommen, daß das bei dem "Sättigungs"-Vorgang'aufgenommene Silieat im getrockneten Zustand unter Umständen keine hinreichend zusammenhängende Oberflächen schicht ausbildet. Vor dem Trocknen des Materials oder erwünschtenfalls auch danach wird dieses daher vorzugsweise noch durch ein zwei tes Silicatbad geleitet.

Nach den Imprägnier- oder Durchtränkungsvorgängen, wozu also vorzugsweise auch der abschließende Beschachtungsarbeitsgang gehört, wird das behandelte Material in einer beliebigen geeigneten Weise getrocknet, bis ein erwünschter Wassergehalt erreicht ist. Es liegt auf der Hand, daß bei einer optimalen oder auch nur weitgehenden großtechnischen Nutzung der Erfindung von dem so behandelten Liaterial enorme Mengen anfallen werden* es ist folglich auch die Anwendung eines 3ehr leistungsfähigen Trocknungsverfahrens erwünscht. . Ein Trocknen über offener Flamme, also nicht durch erhitzte Luft, und/oder ein Trocknen durch Strahlungswärme liefert befriedigende Resultate, wobei allerdings eine relativ hohe Luftfeuchtigkeit einzuhalten ist, so daß die Tendenz zur raschen Oberflächenaustrocknung verringert wird,. Wie bereits erwähnt, bildet das Silicat andernfalls an den Oberflächen eine Haut, es bleibt Feuchtigkeit im Materialinneren eingeschlossen und das Produkt ist dann schwerer au trocknen und zu einheitlicher Beschaffenheit auszubilden. Me Trocknung kann auf elektrischem Wege rasch und gleichmäßig erfolgen, indem man das Rohmaterial als Widerstandselement in die Schaltanordnung eingliedert. Bei dieser Methode ist eine Vorheizung des Rohmaterials oder

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Bahnenmateriale erwiineoht» da der" Widerstand des Systeme tapler/-Silioat/Wasser mit zunehmender Temperatur stark abfällt. So iet beispielsweise bei einer Lösung, die Ua₃O · 3,22 SiOg in eine» F*pt~ stoffanteil von 65 Prozent enthält dieser Abfall äußerst abrupt, nämlich in dem Temperaturbereich von etwa 20 bis 100°C größenordnungsmäßig 1000 1 1, wobei der Widerstand B$i höheren Temperaturen noch weiter abfällt; Die Spannungsbeträge und die Strommengen müssen demgemäß auf die Temperatur und den Feuchtigkeit «gehalt des Bahnen·» materials abgestimmt werden, um ein Verkohlen zu vermeiden.

Nach dem Trocknen kann das Bahnenmaterial in Form Ton Bollen oder Fläehenteilen gelagert oder der weiteren Verwendung zugeführt, beispielsweise also der obenerwähnten Terbundauf schichtung· unterworfen werden.

In bezug auf die Weiterverarbeitung des Bahnenmaterials zur Ausbildung wand starker Verbunderzeugnisse ist zu bemerken, daß das in diesem enthaltene SiIicat unter normalen Umgebungsbedingungen griff trocken und nicht klebrig ist. Will man also im Endresultat ein relativ starkes Material oder einen starkwandigen Gegenstand herstellen, in dem das Silioat als zusammenhängende Masse vorliegt, so müssen bei der Verbundaufschichtung Bedingungen vorherrschen, bei denen das SiIicat fließt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es erwünscht wenn nichlgar wesentlich, daß man mit äen Temperaturen unterhalb der Siedetemperatur des Wassers bleibt, da die Yerbujxdbah- nen genügend Wasser enthalten, um in dem produkt Dampf zu ©!'sengen, wodurch dieses zerstört oder schwer be schädigt werden würde, sobald der Außendruck nachläßt. Der Vorgang der Verbuniattfaehichtung erfolgt unter Verhältnissen eines hinreichend hohen Drucks und hoher Wärme, so daß ein Fließen des Silicate in und zwischen den einzelnen Schichten des Bahnenmaterials erreicht und somit die erwünschte Verdichtung der Einzelschichten erzielt wird, Dies ist im Rahmen der Erfindung deshalb möglich, weil jjedes verwendbare Silioat schon bei einer Temperatur unter 93⁰C eine hinreichende Plastizität bewirkt, , sofern das Material nicht zu stark ausgetrocknet ist. Mit anderen Worten, diese Silicate sind in einem solchen Temperaturbareich nicht im strengen Sinne starr und können durch Druckanwendung deformiert oder zum Fließen gebracht werden, unbeschadet der Tatsache, daß in

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< ft·« durch die Irfindung abgesteckten Rahmen bei normaler Temperatur und normalem Brück kein Irgendwie wesentliches Fließen zu beobachten lit.

Aus dem oben Gesagten 1st zu entnehmen, daß der Arbeitsgang der Verbundaufschichtung Bedingungen voraussetzt, die darauf _/} abgestellt mind und darauf abzielen, das Sill cat duroh Wärme- und

j Bruokeinwirkung in «inen Zustand echter Plastizität zu bringen* In

- diesen Arbeitsgang ist ein Troeknungsp ro zeß als spezifisohe und not-

_fr «endige Zielsetzung nicht einbegriffen. Wie nach dem Gesagten ja

klar ist, kann «ine Trooknung oder Verringerung des Wassergehalts Jr la jedem erwünschten oder geeigneten Grad indem vorauf gehenden

Trocknung »arbeitsgang vorgenommen werden. Xs braucht nicht betont ? -. TC werden, daß Aas plastische fließ verhalten bei einer Verringerung

de· Wassergehalts entsprechenden Änderungen unterworfen ist. Im Rah» ™

j men der Xrfindung 1st dl· Möglichkeit ine Auge gefaßt, daß der Was-

I ^v sergehalt de* Rshmat·rials so gering sein kann, wie die β verfahrens-

■' technisch alt dea plastic!tatsverhalten das betreffenden, für das

'_ Verfahren und fttr die herzustellenden Xrzeugni see gewählten Sill cat-

systems su vereiabaren ist. Hn «eitcrer faktor, der beim Vorgang ''St. -i der Terbundaufschichtung au »«achten 1st, ist die Druckabhängigkeit,

wobei es hier um dl« Xrsieluug und Auf recht erhaltung de ■ gewünschten y Keapreseionegradee la dea aus fasern und aus SiIicat bestehenden

K Körper geht· Sa· ausgeformte Bahnenmaterial weist unregelmäßige Ober-

\ flächen auf, was auf den fasergehalt des Materials zurückzuführen

■ ist, und es hat dea Aaseheia, daß in dem Material ein mechanisches

^r Kraft·mystern zum Tragen kommt oder mehrere solcher Systeme wirksam f

•_: werden, die einer Kompression entgegenstehen und die au oh noch nach

ί dea Aufhören der Bruekeinwirkung einen Sffekt nach Art einer Blasti-

sitätshysterese hervorbringen, was dann infolge der Rückkehr in einen Intspannungszustand au Binbußen im Verdichtungsgrad führt. Es ist anerkanntermaAen erwünscht, solchen Erscheinungen Rechnung zu , tragen, da voraussusehen ist, daß sie geeignet sind, den durch Druek-

anwendung vermittelten Zusammenhang oder das Stoffkontinuum bis zu einem gewissen Qrad wieder aufzulockern oder aufzutrennen. Xs ist ; daher die Anwendung eines hinreichenden Drucks erwünsoht, damit bei

! niedrigeren Temperaturen gearbeitet werden kann, da diese niederen

I Arbeitetemperaturen den Vorteil bieten, daß in dem Silicat auch nach

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Aufhören der Druokeinwirkung ein stärkerer Zusammenhalt erzielt wird. So wird der Verdichtungsgrad auch nach Beendigung der Druokeinwirkung und trotz der auftretenden, der Faser innewohnenden Gegenkräfte wesentlich besser-beibehalten, was offenbar auf die gegensinnig wirkende SLlicatfestigkeit zurückzuführen ist, die beim Aufhören der Druckeinwirkung sofort zum Tragen kommt. Wie nach dem oben Gesagten wohl klar ist, kommt der Verdichtung große Bedeutung für die Beschaffenheit der Pertigerzeugnisse zu, insbesondere aber für deren Festigkeit und Dichtigkeit. Eine gute Vereinigung an den Grenzflächen wird behindert, wenn die Fasern nicht en$ verdichtet werden* und falls eine solche Vereinigung nicht zuwege gebracht wird, kommt es an den Grenzflächen zu einer Ausbildung von Ablösungsflächen und man erhält ein mechanisch sohwaches Produkt.

Drücke in dem Bereich von etwa 7 bis 70 kg/cm oder höher haben sich als geeignet erwiesen, wobei ein spezifischer, erwünschter Druck jeweils in einer Beziehung zur Dichtigkeit des Produkts, zur Preßtemperatur und zum Feuchtigkeitsgehalt des Silicate steht, während die beiden letztgenannten Faktoren die Plastizität beeinflussen« In der Praxis ist der Feuchtigkeitsgehalt vorzugsweise ziemlich nahe, an einem gleichbleibenden Wert zu halten. Demgemäß lassen sich die optimalen Temperatur- und Druckverhältnisse für die betreffenden Silicate leicht festlegen.

Verwendbar sind im Rahmen der Erfindung die löslichen Alkalimetallsilicate als Stoffklasse, ferner deren Gemische und ternäre Systeme, das heißt also, Substanzen wie etwa die Natriumlithiumsilicate. Geeignet ist eine Anwendung der Stoffe in dem Bereieh Ton etwa 2-5 SiO₂ t Ka₂O, die im allgemeinen leicht erhältlich sini. In dem Maße, wie starker kieseisäurehaltige Materialien erhältlieh werden, können diese gleichfalls eingesetzt werden. Es ist bekannt, daß sich die Viskosität dieser Stoffe mit steigendes KLeseisäuregehalt erhöht, und. der Festetoff anteil der Lösung kann entsprechend ien in der Praxis jeweils in Anwendung gebrachten besonderen Verfahrensbedingungen bei der Durchtränkung, beim Trocknen und bei der Verbund -aufschichtung gemäß den hier geoffenbarten Lehren eingestellt werden. Der Mengenanteil, in dem diese Silicate erwünsohterweise in das Material einzubringen sind, steht in einer unmittelbaren Beziehung zur Intensität iex Durchtränkung und zur Konzentration der das Silieat

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enthaltenden Tränkmittellösung. Im lahmen der Erfindung bestimmt eich die Konzentration aus der erwünschten endgültigen Bichtfestigkeit und Härte der Endprodukte, die beispielsweise in einem Bereich von weiohholzähnlicher Härte bis zur doppelten Härte von Ahornholz liegen kann. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können also Pro- ·

dukte erzeugt werden, die eine geringe Eichte haben, dabei aber für die beabsichtigte Verwendung eine hinreichende Festigkeit aufweisen, indem man mit verdünnteren Lösungen arbeitet und indem man das Papiermaterial in dem jeweils erforderlichen Ausmaß durchtränkt, das heißt sättigt. Hochbeanspruchbare Materialien, für die ausgeprägtere Festigkeitseigenschaften erforderlich sind, können hergestellt werden, indem man mit konzentrierteren Silicatlösungen arbeitet und eine stärkere Sättigung oder Durchtränkung herbeiführt. Es liegt auf der Hand, daß je nach der Zielsetzung zahlreiche zwar allgemein ahn- Λ

liehe, für den Einzelfall jedoch spezifische Serien von Verfahrensbedingungen für die Auswahl in Betracht kommen, wobei jeweils die Silicatkonzentration und der Sättigungsgrad abgewandelt werden können.

Beim Durchtränkungsvorgang hängt der erzielte Sättigungsgrad im Einzelfall von verschiedenen Faktoren ab, so etwa von der Papierdichte, der Papierstärke, der Porosität, dem verwendeten SiIicat und dessen Viskosität bei der Arbeitstemperatur, die natürlich ihrerseits wiederum zu dem Verdünnungsgrad in einer Beziehung steht, ferner von der Verweilzeit des Papiers in der Lösung sowie gegebenenfalls auch von dem angewandten.Druck.

Ändert man also beliebig auch nur eine dieser Bedingungen, d

so wird sich dies zumindest in einem gewissen Ausmaß auch auf das Endprodukt auswirken.

Wie sich gezeigt hat, fallen besonders brauchbare Produkte dann an, wenn das Material je Kilogramm Papier etwa ein viertel Kilogramm bis ein Kilogramm Silicat enthält, wobei bei dieser Festlegung davon auszugehen ist, daß das Silicat als eine Lösung mit einem Feststoffgehalt von etwa 68 Prozent betrachtet wird, wie diese Lösung auoh in dem getrockneten Papiermaterial vorliegt. Bas Gewiohtsverhältniß von Silicat und Papier in dem Bahnenmaterial ist nach dem Trocknen leicht durch Auswiegen zu bestimmen, und der Trocknungsgrad

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ist ohne weiteres anhand von elektrischen LeitfShigkeitswerten «u ermitteln, die zu denen von Materialproben in ein· Beeiehung gebracht werden, die unter sorgsam eingehaltenen Bedingungen hergestellt wurden, um so zu Bezugsnormalwerten zu gelangen.

Einzelheiten der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die. Figurtü 1, 2, 3 und 4 näher erläutert. In den Zeichnungen zeigern

Figur 1 eine etwas schematisierte Bar stellung zur Erläuterung der Vorgänge beim Bedampfen, beim Einbringen von Silioat und bei der Trocknung»

Figur 2 eine Barstellung zur Erläuterung eines Verfahrens schritte und einer Vorrichtung in einem Verfahren zur Verbund- A auf schichtung und zur Ausformung von Endprodukten}

Figur 3 eine Darstellung einer Vorrichtung mit Presse und Dorn, die bei dem Vorgang der Verbundauf schichtung und Verformung Verwendung findet? und

Figur 4 eine Darstellung zur Erläuterung eines Merkmals der Dornvorrichtung.

Es sei zunächst auf Figur 1 Bezug genommen, in der die Vorrichtung zum Bedampfen, zur Sillcataufbringung und zum Trocknen gezeigt ist, wobei mit der Bezugszahl 10 eine Fabrikrolle von I9»05-Kilogramm-Kraftzellstoff, wie er als Auskleidungsmaterial verwendet wird, bezeichnet iet, die in drehbarer Anordnung zum Fördern des Materials zu den Verarbeitungseinriehtungen gelagert ist* Das W Papier wird über eine Führungswalze 12 geleitet und durch einen

engen Schlitz 14 in eine zylindrische Ifomantelung 16 eingeführt. Die Bezugszahl 18 bezeichnet eine durchlochte Dampftrommel, um die das Papier herumgeführt wird, um darauf unmittelbar in die Silicatsättigungs- oder -tränkzone zu gelangen. In den Innenraum äer Trommel 18 wird Niederdruckdampf eingeleitet. Der Dampfdruck bewirkt, daß der Dampf das Papier durchdringt und hierbei die in den Hohlräumen oder Poren des Papiere enthaltene Luft ersetzt oder verdrängt. Die verdrängte luft und der überschüssige Dampf strömen in den Abzug. Die Bewegungsstrecke des Papiers beim Bedampfungevorgang beläuft sich bei einer für «ine Papiergesohwindigkeit von etwa 12 Meter pro '...-

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- 15 -Minute ausgelegten Anlage auf etwa 60 Zentimeter.

Wie der Hgur au entnehmen ist, geht die Dampf zone unmitv telbar in eine «weite Zone 20 über, welche die Silicatlösung ent-

halt. Bi* beiden Zonen kommunizieren direkt und das Papier wird demf · sufolge nloht der Lufteinwirkung ausgesetzt.

'- / Me Zone oder Kammer 20 enthält eine an sich bekannte

latriuftsilieatlSsung, Ia₂O · 3,22 SiO₂, alt-einem SLlioatf e st stoffgehalt τβη 3β»3 Proztnt, einer Dichte Ton 1,399 g/ca³ und einer Viskosität Ton 206 Qentipoise bei 20⁰O. Sie SüieatlÖsung ist heiß, doch ist dafür Sorge getragen, daß ihre Temperatur nioht über etwa

SE 0 ansteigt, so daß der Dampf in den Hohlräumen des Papiers bei

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dessen Eintreten in die Lösung kondensiert.

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line Trommel 22 ist drehbar gelagert und mit einer gerif- ^

" feiten Oberfläche ausgebildet, so daß das Papier jederzeit von beiden Seiten Ton £tt Ii oat lösung umspült wird·.

, Bas Papier tauoht im Herumführen um die Trommel 22 mit

der TorerwKhnten Geschwindigkeit von etwa 12 Meter pro Minute in ν die ttHieatlBsung ein und bewegt sieh fiber eine Streoke Ton etwa

t 60 Zentimeter iurdi'Aieee hinduroh, wobei das Papier während dieser

■ Seit in seiner Qe seat stärke Ton Oberfläche zu Oberfläche von der

LVsu&ff durchdrungen wir*. ~

Bie Bezugesahl 24 bezeichnet eine zweite SilloataufbringungSBone, die Torsugsweise eine höherviekose Silicatlösung enthält, &tqr«Ji ti« Aas Papier im Durchlauf zwischen Auftragswalzen 26 hin durchgeführt wird» wobei die weiter oben erwähnten äußeren SiIicatoberfläehensohiohten auf beide Seiten des Papiermaterials aufgebracht werden!

/ Mit der Bezugssahl 28 ist ein Trockenofen bezeichnet, in

dem Gasheizvorriehtungen oder elektrische Heizkörper 30 vorgesehen sind, die so eingestellt sind, daß eine gleichbleibende Temperatur Ton etwa 260 C erzeugt wird, während die Luftfeuchtigkeit mit Hilfe Ton Abzugklappea geregelt wird. Ie ist erwünscht, in dem Trockenofen einen hohen ffrad der Luftfeuchtigkeit aufrechtzuerhalten, um so einer JCrustenbildung an der Papieroberfläche vorzubeugen. Dies läSt sieh leicht daduroh erreichen, daß man die im oberen Teil des

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OfcfGFNAL

Ofens dargestellten Abzugklappen so einstellt, daß der aus dem Wassergehalt des Papiers herrührende Dampf in einer erwünschten Menge in der Trockenzone zurückgehalten wird. Bei diesem Arbeitsgang kann man sowohl die Temperatur als auch die Trooknungsverweilzeit (Länge der Bewegungsbahn im Trockenofen und/oder Geschwindigkeit dee Materialvorschubs) variieren. Das Papier wird entlang der für den Trocknungsvorgang vorgesehenen Bewegungebahn, nämlich über eine Strecke von etwa 24 Meter, abwechselnd über Bollen 32 und 34 geführt. Sein Durchlaufen der Trocknungszone wird der Wassergehalt mindesten« auf einen Wert verringert, der dem raumtrockenen Zustand entspricht, für den eine relative Luftfeuchtigkeit von 50 Prozent bei 21⁰C anzusetzen ist. Es werden mit Hilfe von nicht dargestellten Meßeinrichtungen elektrische Leitfähigkeitemessungen vorgenommen, um den Feuchtigkeitsgehalt des Papiers festzustellen, wobei die gefundenen Werte mit Leitfähigkeitsbezugswerten bei den erwünschten Koraalbedingungen verglichen werden.

Das Papiermaterial liegt dann in getrodkneter Form vor und kann als Rolle eingelagert werden, wie eine solche auch bei 36 dargestellt ist. Der Wassergehalt des getrockneten Silicate in der Roll· 36 ist auf etwa 30 bis 35 Prozent verringert. Da· Material erweist sich als verhältnismäßig steif und etwas spröde und vermag den durch das Eigengewicht der Rolle ausgeübten Druck aufzunehmen, ohne daß es an den Papiergrenzflächen zu Verklebungeersoheinungen kommt. Bei einem späteren Bedampfen zur Wärmezufuhr kann das Bahnen* material beim Abwickeln jedoch ohne weiteres in einen plastischen Zustand gebracht werden. Das Bahnenmaterial liegt also als handlichtrockenes, klebfähiges Produkt vor, das dann beliebig durch einen Schicht- oder Oberflächenverbindungsvorgang verarbeitet werden, kann, wobei weder Wasser benötigt wird noch ein vorauf gehender Klebstoffauftrag erforderlich ist.

In den Figuren 2 und 3 ist in schematisierter Fora eins Dornpreßeinrichtung dargestellt, die zur Herstellung Ton Verbunderzeugnis »en. dient. Wie den Figuren zu entnehmen iet, eint ein rechteckiger, zentral angeordneter Dorn 38 und vier tut den Uafang des Dorne verteilte Pressenglieder 40 vorgesehen, Ton denen jedes sw ' Anlegen eines gleichmäßigen Drucke an den Dorn und an das auf diesen

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■aufgewickelte Papiermaterial 42 betätigt werden kann. Im Gebrauch wird das auf etwa 6O°C erwärmte-silioathaltige Material eng auf den Dorn aufgewickelt, weehalb der Dorn in drehbarer Anordnung gelagert ist, so daß er das Bahnenmaterial entweder von der Holle 56 abzuziehen oder auf direktem Wege aus dem Trockenofen zu entnehmen vermag, wobei beim Aufwickeln eine erwünschte Wandstärke des Produkts erzielt werden kann, beispielsweise also eine solche von etwa 15 mm (siehe Figur 4). Der Dorn wird hierauf in seine Stellung zwischen den Pressengliedern eingeführt. Durch jedes dieser Glieder wird ein

2 ■ ■ ' ■'

Druck von etwa 21 kg/cm angelegt und es wird dem Bahnenmaterial gleichzeitig eine Wärmemenge zugeführt, die hinreicht, um seine Temperatur auf etwa 82 C zu erhöhen, worauf eine weitere Verweilzeit nicht mehr nötig ist und die Druckeinwirkung beendet werden kann. Wenngleich die Pressentische 40 auch von innen beheizbar sein kön- %

nen, so ist es jedoch am zweckdienlichsten, die Wärme in den Schichtlagen des Bahnenmaterials selbst zu erzeugen, indem man eine Wechselstromleistung von etwa 25 Watt pro Quadratzentimeter über die gesamte Produktanordnung zuführt, wobei der Dorn 58 als der eine Pol und die Pressenglieder 40 als der andere Pol des Stromkreises zu betrachten sind. Eine recht genaue Abschätzung der erforderlichen elektrischen Gesamtheizleistung ist möglich, wenn man von der spezifischen Wärme 0,42 ausgeht, wobei keine Verdampfungsleistung aufgebracht werden soll.

Das hierbei erzeugte Produkt ist im allgemeinen rechteckig und hat die Form der Seitenwandungen einer Schrankschub1ade, doch ist diese Feststellung nicht in einem das Verfahren einschränkenden (J

Sinn aufzufassen. Erwünschtenfalls kann das Bodenteil der Schublade oder des Gefachs gleichzeitig innerhalb der vier Wandungen befestigt werden. Dies läßt sich ohne Schwierigkeiten dadurch erreichen, daß man ein flaches^ tafelartiges Teil auf die Oberseite des Doms aufbringt, wobei diese Tafel nur ganz geringfügig größer ist als der Dorn, und daß man dafür Sorge trägt, daß sich das aufgewickelte Papiermaterial über den Dorn hinauserstreckt und über die Sandkanten der Tafel hinweggreift. Ist dann die Tafel auf dem.Dorn in ihre Stellung gebracht, so wird ein flaches Stahlblech von ähnlicher Größe und Form wie der Dorn darauf aufgelegt, um hier eine Gegenhalterungsfläche für das Pressen der Seitenwandungen zur Verfugung zu haben,

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während das Tafelmaterial entlang seiner Fmfangskante Gegenhalterungsflachen darbietet. Bei der Wärme- und Bruokeinwirkung wird dann das Bodenteil in seiner Stellung fest "Tereohweißt" und man erhält eine fertige Schublade oder ein sonstiges kastenartiges Formteil.

In der Barstellung dtr Figur 4 beeeiehnet di· Bezugs«ahl 45 die Sekkanten des. Dorne 38, der von einfacher, kompakter Bauweise ist, also nicht zerlegt oder zusammengeklappt werden kann. Wie aua der Figur zu ersehen ist, sind die Koken abgerundet. Es hat sieh gezeigt, daß eine solche Ausbildung des Borns sehr rorteilhaft ist, da s-ioh das Yerbundmaterial nämlich in diesem Fall leicht Ton dem Born abziehen läßt. Bas Abziehen τοη einem massiven Born mit rechtwinkligen Sekkanten ohne Beschädigung des Produkts ist äußerst schwierig wenn nicht gar unmöglich, und es kommt sogar schon beim Preßvorgang infolge der Zusammendrängung dee Material» an den Sekkanten zu Beschädigungen. Zur näheren Erläuterung dieses Torgangs ist festzustellen, wie sich dies bei kurzer Überlegung ja auch Ton selbst ergibt und in den Zeichnungen veranschaulicht ist, daß das Papier beim Aufwickeln auf einen rechteckigen Born sieh in besug auf die Seitenflächen des Borns ein wenig nach außen wo*Ibt (in den Zeichnungen übertrieben dargestellt). Dies ist immer der Fall, auch wenn die Papier schichten im Verhältnis nur wenig länger sind als die benaehbarte Dornfläche. Ss ist auch leicht einzusehen, daß ein Papiermaterial an den durch die Sekkanten bezeichneten Wendepunkten äußerst eng gegen die Sekkanten anliegt. Ss wurde nun aber beobachtet, daß sich duroh eine gute Abrundung der Sekkanten des Borns erreichen läßt, daß sich das Papier an diesen Stellen unter der Einwirkung des angelegten Preßdrucks abhebt und daß so ganz Ton selbst eine recht.-, eckige Außenkante des Produkts entsteht. Bias ist in Figur 4 bei 44 veranschaulicht. Ss lassen sieh aber ebenso leicht auch Eekrundungeη an den Produkten erzeugen, indem man die Bundungsradien an den Bornkanten Tergrößert. Beim Preßvorgang wird die Wölbung der auf gewiekelten Papierlagen entlang der Bornseitenflächen abgeflacht und hier- / duroh wird ein Abheben der Papierlagen von den landkanten des Borns nach außen bewirkt, wodureh der äußerst feste Eeibungseingriff an diesen Stellen gelockert wird. Ist das Erseugnis naeh beendigtem Arbeitsgang dann entnahmefertig, so gleitet es beim Abziehen leicht τοη dem Born herunter. Ss hat sich erwiesen, daß dies bei Bornen mit

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rechtwinkligen Kutten nieht möglich let, und daß eine bo lohe Kantenausbildung weder einen leichten Abziehen förderlich noch auch geeignet let» den Band kanten dee Fertigerzeugnisseβ die richtige Mate rial-■enge zuzuführen. Van darf annehmen, daß es auf eine mangelnde Ein- ; ■ eieht in die hier umriSsenen Zusammenhänge zurückzuführen ist, wenn

- , bislang: bei den nach dem Stand der Technik bekannten einrichtungen zur Eeretellung rechteckiger oder mit rechtwinkligen Kanten ausgebil-Aeter Erzeugnisse nioht der Versuch unternommen worden iet, praktische, einfaehe Borne einzusetzen.

/ _ ^! Bas dureh die Erfindung geschaffene _t auf der Silicate in-

• bringung in ein Substrat beruhende Verfahren kann für eine große

Sahl Ton lohmaterialien in Anwendung kommen, wobei diese große oder aueh kleine Stärkenabmeaeungen aufweisen können. So kann beispielsweise eine starke pappe mit einer Dicke τοη 6,35 mm oder mehr in ahn- λ

Hoher leise "gesättigt" und in ihrer Qe samt stärke alt Silioat duroh-'setzt werden, wenn man sieh hierzu einer funktionell ähnlichen, nur ' ander· ausgelegten Torrichtung bedient. Es ist aber natürlich klar,

'· daB dann eine längere Bearbeitungedauer bei jeden Verfahrenssohritt

erforderlieh iet, insonderheit falls «it gleichem Dampfdruck gearbei-[■ tet und die Silieatriskositlt nicht herabgesetzt wird. Eine In die-

·■_ lter weise alt Silitta^ Attr eh setzte starke Pappe kann beispielsweise

in einen Tunnelöfen getrocknet und hierauf in einer geeigneten Weise zu den erwuneohten Diehtigkeitegrad TirpreBt werden.

Bei den Substrat kann es eich um ein Naturfaeematerial wie beispielsweise Ale Zellulosefaser in Papier handeln, oder um ein qrntkesefaser-, Olasfaeer- oder Metallfaeematerial sowie um Gemische dieser lasematerialien. Tie bereits erwähnt wurde, soll das Substrat jedoeh gute !»stigkeitseigensehaften in mehreren Biohtungen aufweisen, damit ein hinreiehend Tersteiftes Produkt erhalten wird, und muß in feuchten Zustand gut zu rerarbeiten sein.

O09&24/1518 original imspected

Claims

Patentanspruch e

1. Aus einer Vielzahl Von Schichten eines mit Silicat durchsetzten Fasermaterials aufgetautes trockenes, silicathaltiges Verbundmaterial," dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial in seiner Gesamtstärke das Silicat in aleatorischer Verteilung in seinen Hohlräumen als Stoffkontinuum von Oberfläche zu Oberfläche enthält, wobei das Silicat. des Fasermaterials in dem Verbundmaterial über die aneinandergrenzenden Flächen des Fasermaterials hinweg vereint ist und von der einen bis zur anderen der Außenflächen ineinander zusammenhängt, wobei der Silicatgehalt des Verbundmaterials auf einen Gehalt an löslichen Alkalimetallsilicaten zurückzuführen ist, wobei der Siliciumoxydgehalt zum Alkalioxydgehalt in dem Mengenverhältnis von mindestens etwa 2 zu 1 steht und wobei das Fasermaterial nach Abzug sei-

A nee Gehalts an einer Silicatlösung aus einer einheitlichen Schicht

eines faserartigen Materials mit einer ausgeprägten Festigkeit in mehreren Sichtungen besteht.

2. Verbundmaterial naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Silicat einschließlieh des dazugehörigen Wassergehalts in dem Fasermaterial in einem Anteil von mindestens einem viertel Kilogramm je Kilogramm-der Schicht des faserartigen Materials vorhanden ist·

3· Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sieh bei dem Silicat um ein Natriumsilicat handelt.

4. Verbundmaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sieh bei dem Silicat um ein NatriumsiIicat handelt.

5· Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sieh ™ bei der Schicht eines faserartigen Materials um ein dicht·· papier-

material nach Art des zum Auslegen verwendeten Kraftze11»toff material β handelt.

6. Verbundmaterial nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß «· eich bei der Schicht eines faeerartigen Materials um ein dichtes Papiermaterial nach Art des zum Auslegen verwendeten KraftMllgtofftoftt·- rials handelt.

7. Verbundeaterial nach Ansprach 3, dadurch gekennzeiehnet, dafl ·■ eich b«i der Schicht eines faeerartigen Materials um ein dicht·· pftpier-Baterial nach Art des zum Auslegen verwendeten Kraftzellstoffnate-

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ORIGINAL INSPECTED

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rials handelt.

8. Verbundmaterial naoh Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich hei der Schicht eines faserartigen Materials um ein dichtes Papier-

-material nach Art des zum Auslegen verwendeten Kraftzellstoffmaterials handelt. -

9. Mit Silicat durchsetztes Fasermaterial, gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung gemäß Anspruch 1.

10. Mit Silicat durchsetztes Fasermaterial nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Silicat einschließlich des dazugehörigen Wassergehalts in einem Anteil von mindestens etwa einem viertel Kilogramm je Kilogramm der Schicht des faserartigen Materials vorhanden ist.

11. Mit Silicat durchsetztes Fasermaterial nach Anspruch 9> dadurch ge- M kennzeichnet, daß es sich hei dem Silicat um ein Natriumsilicat handelt.

12. Mit Silicat durchsetztes Fasermaterial nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es sich hei dem Silicat um ein !Tat r ium silicat handelt.

15· Mit Silicat durchsetztes Fasermaterial nach Anspruch 91 dadurch gekennzeichnet, daß es sich hei der Schicht eines fäserartigen Materials um ein dichtes Papiermaterial nach Art des zum Auslegen verwendeten Kraftzellstoffmaterials handelt.

14· Mit Silicat durchsetztes Fasermaterial nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es sich hei der Schicht eines faserartigen Materials um ein dichtes Papiermaterial naoh Art des zum Auslegen verwen- " deten Kraftzellstoffmaterials handelt.

15. Mit Silicat durchsetztes Fasermaterial nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es sich hei der SoMoht eines faserartigen Materials um ein dichtes Papiermaterial naoh Art des zum Auslegen verwendeten Kraftzellstoffmaterials handelt.

16. Mit Silicat durchsetztes Fasermaterial nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es sich hei der Schicht eines faserartigen Materials um ein dichtes Papiermaterial nach Art des zum Auslegen verwendeten Kraftzellstoffmaterials handelt.

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17. Verfahren zur Herstellung des mit Silicat durchsetzten Faeermaterials des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Silicat alt der Schicht des faeerartigen Materials in Oberfläehenkontakt gebracht, eine auf das Silicat einwirkende Kraft von einer zu dessen Einführen in diese Schicht und zu dessen Belassen in dieser in einer von Oberfläche zu Oberfläche reichenden, zusammenhängenden Verteilung hinreichenden Größe hervorgebracht und der Wassergehalt der in. dieser Weise mit Silicat durchsetzten Schicht des faeerartigen Materials zumindest in einem Grad verringert wird, der l) hinreicht, um dieses bei Umgebung sbedingungen ohne Aktivierung des natürlichen Kleb- oder Flaatizitätsverhaltens des Silicate handhaben oder lagern zu können, oder 2) hinreicht, um dieses in Form einer Vielzahl von Schichten für einen Preßvorgang zur Ausbildung von trockenen, formbeständigen Verbund produkten unter Wärme- und Druckeinwirkung verwendbar zu machen.

18. Verfahren nach Anspruoh 17» dadurch gekennzeichnet, daß die luft aus der Schicht des faserartigen Materials durch Verdrängen mit Dampf ausgetrieben wird und diese Schicht hierauf zum Kondensieren des Dampfes und zum Hervorbringen eines Zustandes relativ niederen Drucke in den Schichtporen mit der relativ kalten SiIicatlösung in Berührung gebracht wird.

19· Verfahren zur Herstellung eines mit Siliaat durchsetzten Fasermaterials aus einem faserartigen Substrat und einer ein Alkalimetallsilicat enthaltenden Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat unter Verdrängung der in dem Substrat enthaltenen Luft und unter Befeuchtung der darin enthaltenen Fasern mit Dampf in Berührung gebracht wird, das Substrat in dem noch entlüfteten Zustand mit der Silicatlösung in Berührung gebracht wird, die auf einer zum Kondensieren des Dampfes und zum hierauf folgenden Hervorbringen eines Zustandes niederen Drucks innerhalb des Substrats hinreichenden niederen Temperatur gehalten ist, die Behandlung mit der Silioatlösung über eine zur Durchtränkung des Substrats mit der Lösung bis zur Aufnahme von mindestens etwa einem viertel Kilogramm je Kilogramm des Substrats, berechnet als nach dem Trocknen erhaltener Wert, hinreichende Zeitspanne fortgesetzt wird und das mit Silicat durchsetzte fäserartige Substrat bis zum Erreichen eines Wassergehalte getrocknet wird, bei dem das Silioat bei den bei der Handhabung und Lagerung in Betracht

r *

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kommenden Bedingungen nicht klebfähig und nioht plastisch ist.

tO* Verfahren naeh Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei

* dem Substrat um ein dichte«, feste β Papier nach Art des zum Auslagen L < ftifwende ten Kraft seil stoffmaterial s handelt.

> 21· Terfahren sur Herstellung von aus einem trockenen, mit Silicat durch-

^; ' setsten» faserartigen Material bestehenden Verbundprodukten, dadurch

gekennseiehnet, daß eine Tielsahl von Schichten eines getrockneten, alt Ulioat durchsetzten Faserbahnenmaterials, in dem das Silioat zwischen den lasern sie Stoffkontinuum Ton Oberfläche zu Oberfläche vorliegt» zur Herverbringung eines plastischen Pließens. und Miteinan-Aerverschmelzen* des in benachbarten Schichtlagen enthaltenen SiIieats Bedingungen im Sinne der Hervorbringung einer Plastifizierwirkung " ^ und der Hervorbringung eines Zustandes zusammenhängender Verteilung

des Silicate in der Oesamtstärke der Terbundprodukte ausgesetzt wird,

* . wobei es sich bei dem Silioat im wesentlichen um eines der löslichen

* '' Alkalimetall Hill ea te handelt* *

22* Terfahren naeh Anspruch 21» dadurch gekennzeichnet, daß die Plaetizi-, tat des 8111 oat β duroh Anwendung von Wärme und Druck hervorgerufen

f|* Terfahremnach Anspruch 22» dadurch gekennzeichnet» daß die erforderliche Wärme im Inneren der auszuformenden produkte durch elektrische Widerstandsheizung erzeugt wird, wobei die Schichten des Faserbahnenmaterials das Widerstand»element der Schaltungsanordnung darstellen.

24. Terfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet» daß zusätzlich zu tea avisahen den lasern enthaltenen Silioat noch eine äußere Oberflächenschicht eimer ein Alkalimetalleilieat enthaltenden Lösung zumin- ™ deet auf die eine Seite des mit Silicat durchsetzten Substrats aufgebracht ist. '

25· Terfahren naeh Anspruch 22» dadurch gekennzeichnet» daß die Terbundprodukte durch einen FormgebungsTorgang erzeugt werden, bei dem das iaserbahnenmaterial auf einem Dorn (38) aufgewickelt und durch den

: Angewandten Sruok der Form des Borne angepaßt wird.

ti» Terfahren naeh Anspruch 22, daduroh gekennzeichnet» daß der Fa sergehalt «es Yaserbahnenmateriale auf einen Gehalt an Zellulosefasern BurüeksufElhren 1st.

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27· Verfahren nach Anspruch 23, dadurOh gekennzeichnet, daß der Fasergehalt des Faserbahnenmaterials auf einen Gehalt an Zellulosefasern zurückzuführen ist. .

28. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Fasergehalt des Faserbahnenmaterials auf einen Gehalt an Zellulosefasern zurückzuführen ist.

29· Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Fasergehalt des Faserbahnenmaterials auf einen Gehalt an Zellulosefasern zurückzuführen ist.

30. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Faserbahnenmaterial um ein Papier nach Art des zum Auslegen verwendeten Kraftzellstoffmaterials handelt.

31. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Faserbahnenmaterial um ein Papier nach Art des zum Auslegen verwendeten Kraftzellstoffmaterials handelt.

32. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Faserbahnenmaterial um ein Papier nach Art des zum Auslegen verwendeten Kraftzellstoffmaterials handelt.

33· Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Faserbahnenmaterial um ein Papier nach Art des zum Auslegen verwendeten Kraftzellstoffmaterials handelt.

34· Verfahren zur Ausformung von Verbundformteilen aus einem mit SiIicat durchsetzten faserartigen Material, dadurch gekennzeichnet, daß ein dichtes, festes Faserbahnenmaterial in eine erste Zone eingeführt wird, in der die zwischen den Fasern enthaltene Luft in einem wesentlichen Anteil durch Zuführung von Dampf verdrängt wird, das Faserbahnenmaterial hierauf in eine zur Silicateinbringung dienende Zone (20) weitergeführt wird, die eine auf einer zum Kondensieren des in dem Faserbahnenmaterial enthaltenen Dampfes hinreichenden niederen Temperatur gehaltene Lösung eines lößlichen Alkalimetallsilicate enthält, das Faserbahnenmaterial für eine zum Einbringen dee Silicate in das Faserbahnenmaterial bis zu einem Silicatgehalt entsprechend einem nach dem Trocknen ermittelten Wert von mindestene einem viertel Kilogramm Silicat je Kilogramm des Faserbahnenmaterialβ hinreichende Zeitspanne in der zur Silicateinbringung dienenden Zone (20)

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■■" ' belassen bleibt, das Faserbahnenmaterial nach der Silicateinbringung bis zur Gewährleistung der Unterbindung einer aktiven Klebfähigkeit oder eines plastischen Fließverhaltens bei ümgebungsbedingungen getrocknet wird und das getrocknete, silicathaltige Faserbahnenmaterial hierauf in eine zur Verbundaufschichtung dienende Zone überführt' wird, in der es in Form einer Vielzahl von Schichten Bedingungen im Sinne der Hervorbringung einer Plastifizierwirkung ausgesetzt wird, wobei das Silicat ah den Oberflächen benachbarter Schichten in einen Zustand plastischen Fließens gebracht wird und in den Verbundformtei-· len im Sinne der Hervorbringung einer von Oberfläche zu Oberfläche der Verbundformteile reichenden zusammenhängenden Verteilung des Silicate in einem wesentlichen Anteil der zwischen den Fasern des Verbundformteils vorhandenen Hohlräume verschmilzt.

35· Verfahren nach Anspruch 34 > dadurch gekennzeichnet, daß' auf minde- ™ stens eine der Oberflächen des mit Silicat durchsetzten Faserbahnenmaterials vor der Hervorbringung des Zustandes eines plastischen Fließens eine Außenschicht eines Alkalimetallsilicats aufgebracht wird.

36. Verfahren nach Anspruch 35» dadurch gekennzeichnet, daß der Zustand eines plastischen Fließens durch Wärme- und Druckeinwirkung hervorgebracht wird.

37· Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Faserbahnenmaterial um ein Material nach Art des zum Auslegen verwendeten Kraftzellstoff materials handelt.

38. Zur Formgebung dienender Dorn mit in sich schneidenden Ebenen liegen- | den Formgebungsflächen, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Flächenschnittlinien abgerundete Bereiche (43) vorgesehen sind.

39· Zur Formgebung dienender Dorn mit einer Vielzahl von zur Formgebung dienenden Seitenflächen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittlinien der Seitenflächen abgerundet sind.

40. Trockenes, mit Silicat durchsetztes Verbundmaterial, gekennzeichnet durch die Herstellung aus einem faserartigen Material, in dem das Silicat in der Gesamtstärke des Materials una in dessen Hohlräumen als ein von Oberfläche zu Oberfläche reichendes Stoffkontinuum in aleatorisoher Verteilung vorliegt, wobei das in dem fäserärtigen

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Material enthaltene Silicat zwischen den einander entgegengesetzten Flächen des faserartigen. Materials ineinander übergeht und das Silicat in. einer von Oberfläche zu Oberfläche reichenden, zusammenhängenden Verteilung vorliegt, wobei der Silicatgehalt auf einen Gehalt an löslichen Alkalimetallsilicaten zurückzuführen ist, wobei der SiIiciumoxydgehalt zu dem Alkalioxyd gehalt in dem Mengenverhältnis von mindestens 2 zu 1 steht und wobei das faserartige Material nach Abzug seines Gehalts an Silicatlösung als ein Material mit ausgeprägten Festigkeitseigenschaften in mehreren Richtungen vorliegt.

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