DE2154346B2 - Verfahren zur Verbesserung der Haftfestigkeit von cellulosehaltigen Deckschichten an Phenolharzschaumstoffen - Google Patents
Verfahren zur Verbesserung der Haftfestigkeit von cellulosehaltigen Deckschichten an PhenolharzschaumstoffenInfo
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Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Platten aus Phenolharzschaumstoff, die
mit Papieren oder Pappen kaschiert sind. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Verbesserung
der Haftung von cellulosehaltigen Deckschichten an Phenolharzschaumstoff-Oberflächen.
Poröse, cellulosefaserhaltige Stoffe wie z. B. Graupappe, Wollfilzpappe, Natronkraftpapier haften zwar
an Phenolharzschaum, doch kann bei stärkerer mechanischer Beanspruchung mitunter ein Abschälen oder
Ablösen der Deckschicht von der Schaumstoffplatte eintreten.
Die Kaschierung mit verschiedenen Papieren oder Pappen verleiht den Platten aus Phenolharzschaumstoff
einen gewissen äußeren Schutz gegen mechanische Beschädigungen.
Es ist auch bereits bekannt, die Haftfähigkeit zwischen Phenolharzschäumen und faserhaltigen Deckschichten
dadurch zu erhöhen, daß man auf die Seite der Deckschicht, auf der sie mit dem Phenolharzschaum
verbunden werden soll, einen Haftvermittler aufbringt. Als Haftvermittler werden dabei Kondensationsprodukte
aus Phenolen mit Aldehyden oder Lösungen von Polyamiden, Poly-Acetalen oder Poly-Butadienen verwendet.
Die Haftfähigkeit von Papieren oder Pappen an Oberflächen aus Phenolharzschaumstoffen wird jedoch
häufig noch durch eine zusätzliche Präparierang — z. B. mit Bitumen — weiter reduziert
Diese zusätzliche Präparierung der Deckschichten wird oft wegen einer Nutzung der Oberflächen der
Phenolharzschaumstoffplatten angewendet, wie z. B. bei
Bitumenwollfilzpappen, bei denen die Verklebbarkeit bei Anwendung von Heißbitumenklebemassen verbessert
wird.
Es wurde nun überraschend gefunden, daß die
Es wurde nun überraschend gefunden, daß die
ίο Haftfestigkeit von cellulosefaserhaltigen Deckschichten
an Phenolharzschaumstoffplatten verbessert wird, wenn man die cellulosefaserhaltigen Deckschichten vor dem
Zusammenbringen mit den schäumfähigen Phenolharzmischungen zumindest auf der Seite, die mit dem
Schaumstoff in Berührung kommt, mit hochsiedenden, paraffinischen Kohlenwasserstoffen oder Chlorkohlenwasserstoffen,
die von sich aus oder im Gemisch mit Lösungsmitteln ein gutes Eindringvermögen (Penetrationsvermögen)
in die Papiere zeigen, imprägniert
ίο Die Eignung dieser Verbindungen als Haftvermittler
war um so überraschender, als z. B. Paraffine oder paraffinhaltige Mixturen oft als Trennmittel bei der
Verarbeitung von phenolharzhaltigen Massen benutzt werden.
Die Applikation der genannten Kohlenwasserstoffe erfolgt in flüssiger bis salbenartiger Form oder —
soweit sie bei Raumtemperatur nicht flüssig bis salbenartig sind — als Schmelze oder Lösung. Für den
erfindungsgemäßen Effekt ist es wesentlich, daß die Kohlenwasserstoffe in der angewendeten Form ein
gutes Eindring- bzw. Penetrationsvermögen in die Papiere bzw. Pappen besitzen. Nur so ist gewährleistet,
daß eine Imprägnierung der Papiere oder Pappen mit den genannten Kohlenwasserstoffen vorgenommen
werden kann. Die Imprägnierung muß so gewählt werden, daß beim Zusammenbringen des Phenolharzschaumes
mit den imprägnierten Papieren keine Zwischenschicht aus dem Imprägniermittel zwischen
dem Schaumstoff und dem Papier erhalten bleibt
Für die gefundene Verbesserung der Haftfestigkeit erwiesen sich insbesondere folgende Kohlenwasserstoffe
bzw. Chlorkohlenwasserstoffe als geeignet:
1. Flüssige, salbenartige oder feste, überwiegend paraffinische Kohlenwasserstoffe oder deren Gemische
mit Flammpunkten über 150°C (nach DIN 51 584) und Erstarrungspunkten nach DIN 51 556
bis ca. 105° C.
Ebenso geeignet sind technische Gemische höherer Kohlenwasserstoffe, soweit sie die genannten
Bedingungen erfüllen und neben geringen Mengen-Sauerstoff und/oder Schwefel und/oder Stickstoff
und/oder Chlor im wesentlichen aus Kohlenwasserstoffen bestehen.
2. Lösungen der unter 1. genannten Kohlenwasserstoffe, insbesondere der bei Raumtemperatur
festen, paraffinischen Kohlenwasserstoffe bzw. deren Gemische in organischen Lösungsmitteln,
wie z. B. Benzin. Chlorkohlenwasserstoffen.
3. Flüssige salbenartige oder feste Chlorparaffine mit Chlorgehalten von 10 bis 75%.
4. Lösungen oder Schmelzen der unter 3. genannten Chlorparaffine.
5. Gemische, die überwiegend aus den unter 1. und 3. genannten Kohlenwasserstoffen bzw. Chlorkohlen-
b5 Wasserstoffen bestehen.
Die paraffinischen Kohlenwasserstoffe können auch olefinisch ungesättigte Kohlenwasserstoffe im Molekül
oder als Beimengungen enthalten, vorausgesetzt, daß
solche Mischungen miteinander verträglich sind und die physikalischen Eigenschaften der paraffinischen Kohlenwasserstoffe innerhalb der obengenannten Grenzen
bleiben.
Als cellulosefaserhaltige Kaschiermaterialien kornmen vorzugsweise gut saugfähige Papiere oder Pappen
in Betracht, wie z. B. Natronkraftpapier oder Graupappe. Die Kaschiermaterialien können auch mit verschiedenen Agenzien, wie z. B. Bitumen oder Brandschutzmitteln, vorpräpariert sein. ι ο
Das Imprägnieren der Kaschiermaterialien mit den Kohlenwasserstoffen erfolgt auf bekannte Weise, wie
z. B. durch Bestreichen, Besprühen mit den Paraffinkohlenwasserstoffen oder Cnlorparaffinen, bzw. deren
Lösungen, Emulsionen oder Schmelzen.
Die Präparierung der Deckschichten mit den beiden erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten paraffiaischen Kohlenwasserstoffen bzw. Chlorparaffinen kann
sowohl kurz vor dem Auftragen der schäumfähigen Phenolharzmischung auf die Kaschiermaterialbahnen
als auch z. B. nach der Papierherstellung erfolgen, da die Paraffinkohlenwasserstoffe im allgemeinen nicht zu
einem Zusammenkleben der aufgerollten Papiere führen.
Unter den schäumfähigen Phenolresolharzen sollen erfindungsgemäß Kondensationsprodukte von einem
Mol eines Phenols mit 1 bis 3 Mol eines Aldehyds verstanden werden. Die Kondensation Findet dabei im
alkalischen Medium statt. Als Phenole können dabei außer Phenol auch dessen Homologe und Alkylsubstitutionsprodukte verwendet werden, wie z. B. Resorcin,
Brenzkatechin, die Kresole oder Xylenole oder Gemische dieser Verbindungen. Die mit den Phenolen
reagierenden Aldehyde umfassen u. a. Formaldehyd, in Formaldehyd zerfallende Verbindungen (z. B. Paraformaldehyd oder Trioxan), Acetaldehyd, Furfurol und
Hexamethylentetramin sowie Gemische dieser Verbindungen.
Nach der Kondensation der beiden Reaktionspartner wird das im Kondensationsgemisch enthaltende Wasser,
vorzugsweise im Vakuum, soweit abdestilliert, bis ein geeigneter Viskositätsbereich zwischen 2000 und
lOOOOcP bzw. Festharzgehalt (50 bis 80%) erreicht sind. Der pH-Wert wird gegebenenfalls auf einen Wert
> 4 eingestellt.
Das Schäumen und Härten des Phenolresolharzes erfolgt durch Zusatz bekannter Treibmittel und Härter.
Als bevorzugte Treibmittel seien genannt: Chlorfluormethane, n-Pentan, Petroläther, Methylenchlorid oder
Äthylendichlorid oder andere leicht siedende, organisehe Lösungsmittel. Aber auch feste Treibmittel wie
z. B. Alkali- und Erdalkalicarbonate können verwendet werden. Als Härter kommen hauptsächlich aromatische
Sulfonsäuren in Frage, wie z. B. die p-Toluolsulfonsäure.
Andere verwendbare Härter enthalten z. B. Salzsäure, Schwefelsäure oder Phosphorsäure oder Gemische
dieser Säuren.
Die zu schäumenden Harze können auch ein Modifizierungsmittel enthalten. Als solche kommen in
Betracht: Polyester, hochsiedende Ester (z. B. Dibutylphthalat) und Anlagerungsprodukte von Athylenoxid
an Phenol.
Die Herstellung von Phenolformaldehyd-Schaumstoffplatten erfolgt vorzugsweise so, daß die obengenannten Komponenten einzeln oder in Form von *>5
Vorgemischen mit bekannten automatichen Dosier- und Mischvorrichtungen dosiert und gemischt und die
Mischune dann kontinuierlich mittels einer auer zur
Vorschubrichtung sich bewegenden Changierverrichtung auf die Bänder einer Doppelbandpresse aufgetragen wird. Anschließend wird die Mischung durch einen
zwischen einer Walze und einer Unterlage gebildeten Spalt wählbarer Dicke hindurchgeführt
Bei der Beschichtung von kontinuierlich, z. B. in einer
Doppelbandpresse hergestellten Phenolharzschaumstoffplatten mit cellulosefaserhaltigen Deckschichten
geht man in der Weise vor, daß man die zumindest auf der dem Schaumstoff zugekehrten Seite mit den
erfindungsgemäß hinzusetzenden, die Hai !.festigkeit
verbessernden Substanzen (Kohlenwasserstoffen, Chlorkohlenwasserstoffen) behandelten cellulosefaserhaltigen Kaschiermaterialbahnen, kurz hinter der Stelle,
an der die flüssige, schäumfähige Phenolharzmischung aufgebracht wird, der zu schäumenden Phenolharzmischung so weit nähert, daß auch die obere Bahn mit der
Phenolharzmischung benetzt wird. Danach legen sich die beiden Bahnen an Ober- bzw. Unterband der
Doppelbandpresse an, und der von der unteren Bahn aufsteigende Phenolharzschaum verbindet sich mit der
vorbenetzten oberen Bahn. Aufschäumung und Aushärtung erfolgen in bekannter Weise. Nach diesem
Verfahren erhält man Phenolharzschaumstoffplatten wählbarer Dicke mit an den Schaumstoffoberflächen
festhaftenden Deckschichten.
In einer kontinuierlich arbeitenden Dosier- und Mischmaschine wird eine flüssige, schäumfähige Phenolharzmischung hergestellt Sie besteht aus 100
Gew.-Teilen Phenolformaldehydharz (hergestellt durch Kondensation von 143 Gew.-Teilen Phenol mit 228
Gew.-Teilen einer 30%igen wäßrigen Formaldehydlösung unter Zusatz von 0,715 Gew.-Teilen NaOH bei
100° C und anschließendem Abdestillieren des Wassers
bis auf einen Festharzgehalt von ca. 76%), 6,8 Gew.-Teilen r.-Pentan als Treibmittel und 30,2 Gew.-Teilen eines Härters, bestehend aus 10,0 Gew.-Teilen
p-Toluolsulfonsäure, feinst pulverisiert, 20,0 Gew.-Teilen feinst pulverisierter Borsäure und 0,2 Gew.-Teilen
S1O2 (feinst pulverisiert).
Mit einem Ausstoß von ca. 2,5 kg/min wird diese Phenolharzmischung zwischen zwei von Vorratsrollen
ablaufende Papierbahnen gegeben und durch eine auf 70°C beheizte Doppelbandpresse von 12 m Länge mit
seitlicher Begrenzung und einem Abstand zwischen Ober- und Unterband von 40 mm durchlaufen lassen.
Die flüssige Phenolharzmischung verklebt während des Durchlaufens durch die Presse unter Aufschäumen und
Ausfüllung des vorgegebenen Hohlraumes auch mit der oberen Papierbahn und erhärtet innerhalb von 12
Minuten. Nach Verlassen der Doppelbandpresse wird die Plattenbahn durch Seiten- und Querschneider auf
Maß geschnitten.
Bei den Versuchen wurde Phenolharzschaum mit Papierbahnen kaschiert, die zur Demonstration des
beschriebenen Haftverbesserungseffektes teils mit, teils ohne Vorpräparierung eingesetzt wurden.
Die Haftfestigkeit der Kaschierpapiere an den Schaumstoffplatten wurde an je 5 Proben von 300 mm
Breite im Abschälversuch bestimmt. An jedem Probeanfang wurde die Kaschierung auf einer Breite von ca.
5 cm von dem Schaum abgetrennt, um sie in die Prüfeinrichtung einspannen zu können. Weiter abgezogen wurde mit 100 mm/min. In der folgenden Tabelle
sind in der letzten Spalte die Kräfte angegeben, die zum
Abschälen des Kaschiermaterials von dem Phenolharzschaum benötigt werden.
Die angegebenen Werte sind Mittelwerte aus je 5 Messungen.
Bei diesen Versuchsbeispielen wurden folgende paraffinische Kohlenwasserstoffe bzw. Kohlenwasserstoffgemische
und Chlorparaffine benutzt
A: Paraffinöl(Weißöl)
Kennzahlen: Viskosität: 130 cP bei 20°C Dichte: 0,875
B: Vaseline
Kennzahlen: Flammpunkt: 237° C (nach DIN 51 584)
Erstarrungspunkt: 53° C (nach DIN 51 556) Viskosität: 11 cSt
(bei 99°C n. ASTM-D 445)
C: Paraffin
Kennzahlen: Erstarrungspunkt: 510C
(nach D!N 51 556) Viskosität: 33 cStbei 1000C
ίο D: Chlorparaffin
Kennzahlen: Dichte: 1,46 g/cm3(bei 2O0C)
Viskosität: ca. 50 000 cP (bei 200C nach Höppler)
Chlorgehalt: 643%
Nr. | Kaschiermaterial | Gewicht | Haftverbesserungsmittel | Auftrag | SchaumstofT- | Haftfestigkeit |
ca. (g/m2) | (%) | rohdichte | ||||
Art | 60 | Art | _ | |||
60 | 35,4 | ca. (kg/m3) | (kg) | |||
1 | Natronkraftpapier | _ | 55 | 1,1 | ||
2 | Natronkraftpapier | 60 | Paraffinwachs C | 30,6 | 57 | nicht ablösbar. |
Papier reißt | ||||||
3 | Natronkraftpapier | 330 | Paraffinöl A | - | 56 | nicht ablösbar, |
330 | 15,3 | Papier reißt | ||||
4 | Wollfilzpappe | - | 61 | 1,5 | ||
5 | Wollfilzpappe | 450 | Chlorparaffin D | - | 61 | nicht ablösbar, |
450 | 5,5 | Papier reißt | ||||
6 | Bitumenwollfilzpappe | - | 57 | 0,8 | ||
7 | Bitumenwollfilzpappe | Vaseline B | 56 | nicht ablösbar, | ||
Papier reißt | ||||||
Die Beispiele 1, 4 und 6 sind Vergleichsbeispiele. Der prozentuale Auftrag des Haftverbesserungsmittels bezieht sich auf
das Gewicht des Papiers.
Claims (6)
1. Verfahren zur Verbesserung der Haftfestigkeit von cellulosefaserhaltigen Deckschichten an Phenolharzschaumstoffen,
dadurch gekennzeichnet, daß man die Deckschichten vor dem Zusammenbringen mit der schäumfähigen Phenolharzmischung
zumindestens auf der Seite, die mit dem Schaumstoff in Berührung kommt, mit hochsiedenden,
paraffinischen Kohlenwasserstoffen oder Chlorkohlenwasserstoffen imprägniert
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man als paraffinische Kohlenwasserstoffe bei Zimmertemperatur flüssige oder salbenartige
Kohlenwasserstoffe verwendet, deren Siedepunkte über 250° C liegen und die einen Flammpunkt
> 150° C besitzen.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als paraffinische Kohlenwasserstoffe
bei Zimmertemperatur feste Kohlenwasserstoffe verwendet, deren Siedepunkte über 150°C
liegen und die einen Erstarrungspunkt bis 105° C und
einen Flammpunkt > 150° C besitzen.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als paraffinischen Kohlenwasserstoff
einen Chlorkohlenwasserstoff mit einem Chlorgehalt von 10 bis 75% verwendet
5. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die cellulosefaserhaltige
Deckschicht mit 0,5 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Deckschicht, mit paraffinischen Kohlenwasserstoffen
imprägniert.
6. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Imprägnierung der
Deckschicht mit einer Lösung oder Schmelze der paraffinischen Kohlenwasserstoffe durchführt.
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