-
Verfahren zur Herstellung von Preßplatten aus faserförmigen und nicht
faserförmigen mineralischen Materialien Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Herstellung von Preßplatten aus Fasern, Füllstoffen und Bindemitteln, die hisher
unter Benutzung von Wasser bei der Formung auf Lang- und Rundsiebmaschinen erfolqt.
Die erforderlichen Wassermengen sind beträchtlich und müssen in einem aufwendigen
Trocknungsprozeß den Platten wieder entzogen werden. Außerdem ist die Feuchtigkeitsbeständigkeit
der so hergestellten Platten nicht in allen Fällen befriedigend.
-
Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, die bei diesem
Iaflverfahren benötigten Wassermengen auszuschalten, um die Herstellung dadurch
umweltfreundlicher zu gestalten und die Belastung von Wasserreinigungsanlagen und
Wasserläufen zu vermindern,
während die rivenschaften der fertigen
Platten zumindest denen der im Naßverfahren hergestellten Platten gleichwertig sind.
-
Bei dem Verfahren der Frfindung zur Ferstellung von Faserplatten aus
Fasern, Füllstoffen und Bindemitteln unter Anwendung von Preßdruck werden die Komponenten
in trockenem Zustand gemischt, ohne Wasserzusatz zu Platten geformt und bei einer
die Bindewirkunq des Binremittels auslesenden Temperatur verpreßt.
-
Der Hauptvorteil der Erfindung besteht in der Ausschaltung der beim
Waßverfahren aufzuwendenden und wieder zu entfernenden erheblichen Wassermengen,
wodurch das Trockenverfahren umweltfreundlicher wirc', da keine Fremdstoffe durch
das Abwasser in die Wasserläufe oder die Wasserreinigungsanlagen gelangen. Die feuerhemmende
Wirhung und die mechanische Festigkeit der gemäß der Erfindung erzeugten Platten
sind mindestens gleichwertig denen von im 'Taßverfahren gewonnenen Platten. Während
ferner beim Naßverfahren die Verklebung bzw. Aushärtung des Bindemittels heim Trocknen
vor sich geht, bedeutet es einen weiteren Vorteil, daß dies beim Trockenverfahren
nur im Preßvorgang (Teschieht. Aus diesem Unterschied erqibt sich zugleich die Möglichkeit,
unter Umständen andere Bindemittel als beim Naßverfahren einzusetzen. So ann gemäß
einer Ausführungsform der Erfindung mindestens ein Teil der Fasern aus einer synthetischen
Fascr bestehen, die im Preßvorgang als Bindemittel wirkt.
-
Das eigentliche als Plattenrerist dienende Fasermaterial besteht aus
anorganischen Fasern, wie Glasfaser oder Mineralfaser, z.B. Schlackenwolle oder
Basaltwolle. Die Vermischung der
Fasern kann mittels der in der
Span- und Holzfaserplattenindustrie bekannten Mischsysteme, wie Zwangsmischer, Trommelmischer
oder Luftmischer, erfolgen. Das Pindemittel kann in trokkener Pulverform während
des Mischorozesses zugesetzt oder im Fall von flüssigen Bindemitteln aufgesprüht
werden. Zur Verforunc der Mischungen werden die in der rian- und Faserclattenindustrie
gebräuchlichen Maschinen benutzt. Von besonderer Bedeutung ist jedoch, caß bei der
Verfahren nach der erfindung Luft als Transportmittel dienen kann.
-
Nach der Verformung werden die Platten in hydraaulischen beheizbaren
Pressen verpreßt, wobei das Bindemittel zur Wirkung kommt.
-
Die erhaltenen Platten können in üblicher Tieise weiter verar-Leitet
und im Isolierbau, Schallschutz, Brandschutz und allge-@ein auf dem Bausektor verwendet
werden.
-
Das Bindemittel kann, wie erwähnt, aus synthetischen Fasern, insbesondere
Kunstharzfasern aus solchen Harzen bestehen, die beim Preßvorgang zurnindest an
der Oberfläche schmelzen, wie Polyvinylakoholfasern, oder aber schrelzen und aushärten
und dadurch ihre Bindewirkung ausüben, d.h. aus thermoplastischen oder hitzehärtbaren
Harzen.
-
Gemäß einer besoinderen Ausführungsform der Erfindung wird eine Kombination
von nativer oder modifizierter Stärke und Kunstharz, vorzuasweise Melarnin-, Harnstoff-,
Phenol- und Resorcinharz, verwendet. Die Starke kann cherisch oder physikalisch
modifiziert sein und gibt mit den Kunstharzen wasserunlösliche Verbindungen. Die
Stärke soll vorzugsweise in der üblichen trockenen Lieferform, d.h. mit etwa 12
bis 22 % Feuchtigkeit, zugesetzt
werden. Unter der Hitzeeinwirkung
während des Preßvorganges soll die Stärke verkleistern, wodurch sie in einen besonderes
reaktionsfähigen Zustand für das Kunstharz gebracht wird. Bei Verwendung dieser
Bindemittelkombination erhält man Platten mit erheblich höherer Feuchtigkeitsbeständigkeit
als mit Stärke allein.
-
Bei Verwendung von Stärke allein als Bindemittel würde die Mindesttemperatur
der Verkleisterungstemperatur der verwendeten Stärke entsprechen, die im allgemeinen
bei 50 bis 85° C liegt.
-
Die Höchsttemperatur ist abhängig von der Temperatur, bei der eine
unerwünschte Zersetzung der Stärke eintritt. Bei einer Anzahl von nativen Stärken
und Stärkederivaten ergibt sich die Wirkung, daß die Stärkekörner infolge der darin
enthaltenen Feuchtigkeit bei der Temperatureinwirkung aufquellen, zur Teil in größere
Bruchstücke aufplatzen und dadurch eine Art von Stützaerüst in den Hohlräumen zwischen
den Fasern oder zwischen Fasern und Füllstoffen hilden und die Hohlräume zwischen
den Fasern ausfüllen. Bei Kombination it einen kunstharz wird dieses Stützgerüst
gehärtet. In anderen Fällen dient die Stärke auch zum Plastifizieren der sonst sehr
spröden Kunstharze.
-
Gleichzeitig entwickelt die Stärke beim Aufguellen eine Bindewirkuna
für den Zusammenhalt der Fasern. diese Wirkungen der Stärke treten bei Anwendung
im Naßverfahren nicht genauso auf; aenn infolge des hohen Wassergehaltes verkleistert
die Stärke erheblich starker, und die ver!-leisterte Stärke zerfließt mehr.
-
Auch ist die Gefahr, daß ein Teil der nativen Stärke, bedingt durch
die Trochnungstemperatur und Luftumwëlzung im Trochner,
qar nicht
erst verkleistert, beim herkömmlichen Naßverfahren erheblich größer. Außerdem lassen
sich beim Naßverfahren die Bedingungen zur Aushärtung einer großen unzahl wirtschaftlich
und technologisch interessanter kunstharze nicht mit Sicherheit einhalten. Es sei
erwähnt, daß die Reaktion zwischen Stärken und Kunstharzen an sich aus der Literatur
bekannt ist.
-
Verwendet man bestimmte modifizierte Stärken, z.B. phosphatmodifizierte
Stärken, wie sie in der Literatur heschrieben Werden, so ist eine Reduzierung des
Bindemittelanteiles möglich, was im ftinblick auf die feuerhemmende wirkung der
Platte von Vorteil ist, da diese modifizierten Stärken eine erheblich stärkere Volumenvergrößerung
bei der Hitzequellung ergeben, als normale native Stärken.
-
Da die Stärke bei der Verkleisterung Wasser aufnimmt, können gemäß
einer ausführungsform der Erfindung die Kunstharze in wäßriger Lösung verwendet
werden. Daraus ergeben sich preisliche Vorteile, weil verschiedene geeignete Kunstharze
in wäßriger Lösung billiger als in trockenem Zustand erhältlich sind und andererseits
Stärke und Stärkederivate in der Regel als Trokkenprodukt geliefert werden. Bei
der Gelatinierung tritt bei nativen Stärken eine starke Volumenvergrößerung ein,
weshalb sich die Verwendung von Starke als bandmittel für die Herstellung von Platten
mit niedrige Raumgewicht und ausreichenden Festigkeitseigenschaften empfiehlt.
-
Rin für die Zwecke der ERfindung geeignetes Bindemittel ist ferner
Alkalicellulosefaser, insbesondere Alkalicellulose, hergestellt
aus
Natronzellstoff. Sie kann entweder allein oder in Kombination mit Kunstharzen verwendet
werden.
-
Alkalicellulose bietet auch die Möglichkeit, Faserplatten ohne Verwendung
von Mineralfasern herzustellen. Im Naßverfahren ist dagegen alkalicellulose nicht
zu gebrauchen, da sie Ihre bindende Wirkung nur unter Druck und Hitze entfaltet.
-
Die bein Verfahren der erfindung verwendeten anorganischen Fasern,
wie Mineral- oder Glasfasern sollen eine Länge von nicht mehr als 20 mm haben. Als
Füllstoffe kommen gebläbte Mineralien, wie Perlit oder I31ahten, Kieselgur, Kaolin,
Kreide, schwerspat, Quarzsand und andere einzeln oder in $Kombination in Betracht.
-
perlit ist als unbrennbar und witterungsbeständig bekannt und wird
deshalb im Baugewerbe zur Temperatur- und Schallisolierung verwendet. Beim Verfahren
nach der Erfindung bietet der Zusatz von Perlit jedoch besondere Vorteile und zwar
wirkt er nicht nur isolierend, sondern als ausgesprochener wirllstoff in den Hohlräumen
zwischen den Fasern. Legen des niedrigen spezifischen Gewichtes des Perlit lasse
sich mit ihn Platten von niedrigem Raumgewicht herstellen, die mit weniger organsichen
Bindemitteln als Platten von niedrigem Raumgewicht, die nur aus Fasern und nicht
geblähten Füllstoffen hercestellt werden, herzustellen sind. Da der Perlit die Trohlraume
zwischen den Fasern ausfüllt, kann man eine bestimmte Feuerschutzwirkung, die mit
einer Platte ohne Perlit ein Raumgewicth von z.B. 400 bis 600 kg/m3 verlangt, bei
einer erfindungsgemäßen Platten mit Perlit schon bei Raumgewichten von 280 bis 350
kg/m3 erreichen. Perlit äußert
hier also eine besondere verdichtende
Wirkung. Wegen seiner besonderen Eigenschaften eignet er sich insbesondere für die
Verarbeitung von Platten, die Alkalicellulose allein als Fasern enthalten.
-
Bei der Verpressung sollen die Temperaturen je nach der Verkleisterungstemperatur
der Ctärke und der Schmelz- oder Aushartunostemperatur der verwendeten Kunstharze
zwischen 70 und 5000 C liegen. Der Preßdruck kann zwischen 3 und 200 kq/cm2 je nach
gewünschtem Raumgewicht und gewähltem Kunstharz liegen. Die Preßzeit kann in Abhängigkeit
von der Dicke der Platten, der Härtegeschwindigkeit des gewählten Kunstharzes, der
Temperatur und dem Druck zwischen 2 und 50 Minuten betragen.
-
Druck und Hitze bewirken, daß die Stärke schnell zur quellen gebracht
wird, dadurch zwischen den Fasern und Füllstoffen ein Stützgerüst aufbaut, und dieses
wird dann durch kunstharz gehärtet. Bedingt durch den Preßdruck wird die Stärke
beim Aufauellen gezwungen, die Hohlräume auszufüllen. Sie drück sich Draktisch durch
ihren Druck, den sie beim Aufguellen entwickelt, in die Hohlraume.
-
Es kann zweckmäßig sein, bei niedriger Temperatur erst die Stärke
zu quellen und dann durch Erhöhung der Temperatur und eventuell des Druckes die
reaktion Stärke-Harz und die Härtung des Harzes zu bewirken. Würde man gleich mit
der für die Kondensation des Harzes nötiaen Temperatur arbeiten, so könnte die Reaktion
Stärke-Harz zu schnell verlaufen, so da. die Stärke nicht mehr die gewünschte Autguellung
crreicht.
-
Vorzugsweise werden die geformten Platten unter Verwendung von Distanzrahmen
verpreßt, um Platten von genau bestimmter Stärke zu erhalten.
-
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, eine absolut
unbrennbare Platte, die der Klassifizierung A l entspricht, herzustellen, indem
man pulverisiertes Wasserglas als Eindemittel verwendet. Die nötige Wassermenge,
ur das Wasserglas während des Preßvorganges zu verflüssigen. kann durch stark wasserabsorbierende
Produkte, wie Kieselgur, zwgeführt werden. Verwendet man pulverisiertes Wasserolas
zusammen mit nativer Stärke von relativ hohem Feuchtigkeitsgehalt oder modifizierte
Stärken von hohem Wasserbirdevernmögen, wie z.@. Carboxvmethylstärke, die auch mit
einem H.O-Sehalt von 50 @ noch pulverförmig, also im Trockenmischverfahren verwendbar
ist, erhält man Platten von besseren technologischen Eigenschaften.
-
Auch können beim erfindungsge@äßen Verfahren flammhemmende Substanzen,
z.B. Phosphate, @orate, die im Naßverfahren zum größten Teil im Fabrikationswasser
bleiben Wärden, problemlos zugesetzzt werden. Zum Teil können diese Salze auch in
Form ihres Kristallwassers die für die Verkleisterung der Stärke nötige Wassermenge
liefern.
-
Bei dem Verfahren der Erfindung können die Faserplatten während des
Preßvorganges gleichzeitig mit Folien, insbesondere Metallfolien, beschichtet werden.
Dadurch dann man rn einer rheitsgang beschichtete Platten erhalten, und es erübrigt
sich die Verwendung von Preßblechen während des Preßvorgances.
-
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.
-
Beispiel 1 110 kg Mineralfaser, 60 kg Perlit, 35 kg KartoffelstHrke,
20 kg Melamin-Formaldehydharz und 40 kg kaolin erden intensiv gemischt und zu Platten
geformt, die bei einem Druck von 20 kg/cm2, einer Temperatur von 132° C für 12 Minuten
gepreßt werden. Es wurde eine Platte mit einem Raumgewicht von 410 kg/m3 und einer
Biegefestigkeit von 32 kg erhalten.
-
Beispiel 2 Dieselbe Mischung wie in Beispiel 1 wurde unter folgenden
Bedingungen gepreßt: zwischen die Preßetagen wurden Distanzrahmen von 10 mm Starke
eingesetzt und bei 1320 C, 20 kg/cm2 Druck 18 Minuten gepreßt. Man erhielt eine
10 mm starke Platte mit einem Raumgewicht von 220 kg/m3 und einer Biegefestigkeit
von 24 kg.
-
Beispiel 3 110 kg Mineralfaser, 50 kg Perlit, 30 kg phosphatmodifizierte
Kartoffelstärke, 20 kg Phenolformaldehydharz, 30 kg Kaolin und 20 kg Kreide wurden
intensiv gemischt und zu Platten geformt, die bei 35 kg/cm2, 155° C für 16 Minuten
gepreßt wurden. Es wurde eine Platte mit einem Raumgewicht con 450 kg/m3 und einer
Biegefestigkeit von 38 kg erhalten.
-
Beispiel 4 113 kg Glaswolle, 50 kg Perlit, 30 kg xlaniokastärke, 10
kg Resorcinformaldehydharz und 40 kg Kreide wurden intensiv gemischt
und
zu Platten geformt, die unter Verwendung von Distanzrahmen bei 15 kg/cm2, 90° C
für 9 Minuten gepreßt wurden. Man erhielt eine elastischere Platte als in Beispiel
1 bis 3. rlier erhielt man ein Raumgewicht von 200 kg/cm3 und eine Biegefestigkeit
von 18,5 kg.
-
Beispiel 5 110 kg Mineralwolle, 15 kg einer Polyvinylalkoholfaser,
12,5 kg Wasser und 25 kg Kaolin wurden intensiv gemischt und zu Platten geformt,
die unter Verwendung von Distanzrahmen bei 20 kg/cm2, 220 C für 4 Minuten und Sei
1 kg/cm2, 220° C für 5 Minuten gepreßt wurden. Das Raumgewicht der erhaltenen Platte
betrug 160 kg/cm3 und ihre Biegefestigkeit 11 kg.
-
Beispiel 6 60 kg Perlit und 30 kg @lkalicellulose mit 30 % Feuchtigkeit
wurden intensiv gemischt und zu Platten geformt und bei 100 kg/cm2, 150° C für 16
Minuten gepreßt. Das Raumgewicht der erhaltenen Platte beturg 300 kg/m3 und ihre
Biegefestigkeit 18 kg.
-
Beispiel 7 110 kg Mineralfaser, 60 kg Perlit, 50 kg Karoffelstärke
und 40 kg Xaolin wurden intensiv gemischt und zu Platten geformt, die bei einem
Druck von 20 kg/cm2 unter Verwendung von Distanzrahmen, einer Temperatur von 120°
C für 18 Minuten gepreßt wurden. Das ergebnis war eine Dlatte mit einem Raumgewicht
von 290 kg/m3 und einer Biegefestigkeit von 15 kg.
-
Beispiel 8 250 kg Mineralfaser, 50 kg Kaolin, 25 kg Kreide und 35
kg Stärke wurden gemischt. Nach Durchmischung werden auf diese Mischung unter Mischen
30 kg Harnstoff-Formaldehydharz aufgesprüht. Diese Mischung wurde unter Verwandung
von Distanzrahmen bei einem Druck von 20 kg/cm2, einer Temperatur von 140° C 20
Minuten zu Platten gepreßt. Das Ergebnis war eine Platte mit einem Raumgewicht von
370 kg/m3 und einer Biegefestigkeit von 34 kg.
-
Beispiel 9 110 kg Mineralfaser, 60 kg Perlit, 35 kg Kartoffelstärke,
20 kg Melamin-Formaldehydharz und 40 kg Kaolin wurden intensiv aemischt und zu Platten
aeformt. Der Formling wurde mechanisch zwischen zwei Metallfolien gelegt und bei
einem Druck von 20 kg/cm2, einer Temperatur von 132° C für 12 Minuten gepreßt.
-
Das Ergebnis war eine beidseitig Platte, mit Metallfolie versehene
Mineralfaserplatte mit einem Raumgewicht von 415 ka/m3 und einer Biegefestigkeit
von 65 ko.