DE2154346C3 - Verfahren zur Verbesserung der Haftfestigkeit von cellulosehaltigen Deckschichten an Phenolharzschaumstoffen - Google Patents

Verfahren zur Verbesserung der Haftfestigkeit von cellulosehaltigen Deckschichten an Phenolharzschaumstoffen

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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 Schulz gegen mechanische Beschädigungen.
F.s ist auch bereits bekannt, die Haftfähigkeil /wischen Phcnolharzsehiiumen und faserhaltigen Deckschichten dadurch zu erhöhen, daß man auf die Seile der Deckschicht, auf der sie mit dem Pheriolhar/schaiim verbunden werden soll, einen Haftvermittler aufbringt. Als Haftvermittler werden dabei Kondensationspro dukie aus Phenolen mil Aldehyden oder Lösungen von Polyamiden. PoK Aeeialen oder Poly-Uiitadienen verwendet.
l)iv Haftfähigkeit von Papieren oder Pappen an Oberflächen aus PhenolhaivschaiimslolTen wird jedoch häufig noch durch eine zusätzliche Präparierung - /. 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 Verklebbarkeil bei Anwendung von Heißbitumenklebemassen verbessert wird.
Es wurde nun überraschend gefunden, daß die Haftfestigkeit von cellulosefaserhaltigen Deckschichten an Phenolharzschaumstoffplatien 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 (Penetralionsvermögen) in die Papiere zeigen, imprägniert.
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 erfindungsgemäüen 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 Haftfestigkeil erwiesen sich insbesondere folgende Kohlenwasserstoffe bzw. Chlorkohlenwasserstoffe als geeignet:
1. Flüssige, salbenartige oder feste, überwiegend paraffinische Kohlenwasserstoffe oder deren Gemische mit Flammpunkten über 1500C (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, Chlorkohlenwasserstoffe!)
3. Flüssige salbenartige oder feste Chlorparaffine mit Chlorgehalten von 10 bis 75%.
4. Lösungen oder Schmelzen der unter i genannten Chlorparaffine.
5. Gemische, die überwiegend aus ilen unter I und S. genannten Kohlenwasserstoffen b/w. Chlorkohlen-Wasserstoffen bestehen.
Die paralfinischen Kohlenwasserstoffe kiinnen auch olefinisch ungesättigte Kohlenwasserstoffe un Molekül oder als llemieiiLMinnen enthalten, voraiisyi'sct/'. ,iall
solche Mischungen miteinander verträglich sind und die physikalischen Eigenschaften der paraffinischen Kohlenwasserstoffe innerhalb der obengenannten Grenzen bleiben.
Als cellulosefaserhaltige Kaschiermaterialien kommen 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.
Das Imprägnieren der Kaschiermatenalien mit den Kohlenwasserstoffen erfolgt auf bekannte Weise, wie z. B. durch Bestreichen, Besprühen mit den Paraffinkohlenwasserstoffen oder Chlcrparaffinen. bzw. deren Lösungen, Emulsionen oder Schmelzen.
Die Präparierung der Deckschichten mit den beiden erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten paraffinischen Kohlenwasserstoffen bzw. Chlorparaffinen kann sowohl kurz vor dem Auftragen der schäumfähigen Phenolharzmischung auf die Kaschiermaterialbahnen ais 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, organi sehe 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 (/. B. Dibii· tylphthalut) und Anlageriingsproduktc von Äthyleno\id an Phenol.
Die Herstellung von Pheiiolformaldelivd-Nchaumstoffplatlen erfolgi >m /ugsucisc so. daß die obciige nannten Komponenten einzeln oder in Form von Vorgemischen mn bek.minen iiutomaticlien Dosier- und Mischvorrichtung!.'!; dosiert und gemischt und die Mischiiiu' il;inn kontinuierlich miltels einet miei /in Vorschubrichtung sich bewegenden Changiervorrichtung 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 Haftfestigkeit 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 Phenolharzmischuiig 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.
Beispiele 1 bis 7
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 1000C und anschließendem Abdestillieren des Wassers bis auf einen Festharzgehalt von ca. 76%), 6,8 Gew.-Teilen n-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 SiO2(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 Hafiverbcsserungseffektes teils mit. teils ohne Vorpräparierung eingesetzt wurden.
Die Haftfestigkeit der Kaschierpapierc 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. ") cm von dem Schaum abgetrennt, um sie in die Prüfeinrichtung einspannen zu können. Weiter abgezogen wurde mit lOOmm/min. In der folgenden Tabelle sind in der let/ten Snalte die Kräfte anireueben. die /um
Abschälen des Kaschiermaierials 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: 130cPbei2ö°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 99r C n. ASTM-D 445)
C: Paraffin
Kennzahlen: Erstarrungspunkt:510C (nach DlN 51 556) Viskosität. 3,9 cStoei 1000C
D: Chlorparaffin
Kennzahlen: Dichte: 1.46 g/cmJ(bei 200C) Viskosität: ca. 50 00OcP (bei20°CnachHöppler) Chlorgehalt: 64,3%
Nr. Kaschiermatcrial Gewicht Haftverbesserungsmittel Auftrag Schau mslofT- Haftfestigkeit
ca. (g/m2) (%) rohdichte
Art 60 Art _
60 35,4 ca. (kg/rn^) (kg)
1 Natronkraftpapier — 55 1,1
2 Natronkraftpapier 60 Paraffinwachs C 30,6 57 nicht ablösbar.
Papier reißt
3 Natronkraflpapier 330 ParafTinöl A - 56 nicht ablösbar.
330 15,3 Papier reißt
4 Wollfilzpappc - 61 1,5
5 Wollfilzpappc 450 Chlorparaffin D - 61 nicht ablösbar.
450 5,5 Papier reißt
6 Bi turnen wollfilzpappe - 57 0,8
7 Bitumenwolinizpappe Vaseline B 56 nicht ablösbar.
Papier reißt
Die Beispiele !, 4 und 6 sind VergleichsbcispielcDer prozentuale Auftrug des Haftverbcsserungsmittcls bezieht sich auf das Gewicht des Papiers.

Claims (6)

  1. Patentansprüche:
    !. Verfahren zur Verbesserung der Haftfestigkeit von cellulosefaserhaltigen Deckschichten an Phcnolharzschaumstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Deckschichten vor dem Zusammenbringen mit der schäumfähigen Phenol harzmischung zumindestens auf der Seite, die mit dem Schaumstoff in Berührung kommt, mit hochsiedenden, paraffinischen Kohlenwasserstoffen oder Chlorkohlenwasserstoffen imprägniert.
  2. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als paraffinische Kohlenwasserstoffe bei Zimmertemperatur flüssige oder salbenartige Kohlenwasserstoffe verwendet, deren Siedepunkte über 2500C liegen und die einen Flammpunkt > 150° C besitzen.
  3. 3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als paraffinische Kohlenwasserstoffe bei Zimmertemperatur feste Kohlenwasserstoffe verwendet, deren Siedepunkte über 1500C liegen und die einen Erstarrungspunkt bis 105°C und einen Flammpunkt > 150°C besitzen.
  4. 4. Verfahren gemäß Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß man als paraffinischen Kohlenwasserstoff einen Chlorkohlenwasserstoff mit einem Chlorgehalt von 10 bis 75% verwendet.
  5. 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. 6. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß man die Imprägnierung der Deckschicht /nit einer Lösung oder Schmelze der paraffinischen Kohlenwasserstoffe durchführt.
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