DE3324395A1 - Fasermasse mit niedriger dichte und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
Fasermasse mit niedriger dichte und verfahren zu ihrer herstellungInfo
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Description
* 4 ι*
Fasermasse mit niedriger Dichte und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung betrifft eine Fasermasse niedriger Dichte sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Die erfindungsgemäße Fasermasse kann als Isoliermaterial verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Fasermasse wird dadurch hergestellt,
daß eine wässerige Mischung aus Fasern, einem kationischen Guarkautschukderivat und einem anionischen
Detergenz gebildet wird. Die Mischung wird zur Bildung einer homogenen Suspension gerührt. Anschließend wird
der Mischung Borax bzw. Dinatriumtetraborat zugesetzt,
so daß sich eine Ausfällung bzw. ein Niederschlag bildet. Aus der Mischung wird dann Wasser abgezogen.
Danach wird der Niederschlag zur Bildung der Fasermasse niedriger Dichte getrocknet. Gewünschtenfalls kann der
Niederschlag vor dem Trocknen in die Form von Bahnen bzw. Platten gebracht werden, um so ein bahn- bzw.
plattenförmiges Fasermaterial niedriger Dichte zu erhalten.
Erfindungsgemäß wird also über ein wässeriges Aufschlämmungssystem
ein Fasermaterial mit geringer Dichte erzeugt, das vorzugsweise eine Dichte hat, die nicht
größer als 0,16 g/cm3 ist und die hervorragende Isoliereigenschaften hat. Bevorzugt wird das Material dadurch
hergestellt, daß zunächst eine wässerige faserige Aufschlämmung gebildet wird, daß der Aufschlämmung ein
kationisches Guarkautschukderivat und ein anionisches Detergenz zugesetzt wird und daß die sich ergebende
Mischung gerührt wird, welche eine Konsistenz von etwa 1,4 bis etwa 2,0 Gewichtsprozent Feststoffe aufweist.
' Bevorzugt wird bei der Bildung der wässeriaon Mischung
das kationisches Guarkautschukderivat der wässerigen
Faseraufschlämmung zuerst zugesetzt, so daß der Guarkautschuk
voll in der wässerigen Aufschlämmung gelöst wird. Das anionische Detergonz wird zuqegoben, nachdem
sich der Guarkatuschuk gelöst hat.
Anschließend wird der Mischung Borax, wie DinaLriumLeiraborat zugesetzt.
Es bildet sich sofort ein Niederschlag, in welchem der Guarkautschuk auf den Fasern abgeschieden
ist. /aus dem Niederschlag wird VJasser entfernt. Daraufhin
wird der Niederschlag in die Form von Bahnen bzw. Platten gebracht und getrocknet.
Erfindungsgemäß können alle Fasern verwendet werden,
die bei herkömmlichen Prozessen eingesetzt werden können, bei welchen der Feststoffgehalt von Kautschuklatex
auf in Aufschlämmung befindlichen Fasern abgeschieden
werden. Diese Prozesse sind als "Beater Saturation" bekannt. Gewöhnlich wählt man Fasern in Hinblick
auf die Verwendung des Endprodukts.
Die Fasern haben vorzugsweise eine Nennlänge im Bereich von etwa 0,5 bis 13 mm, vorzugsweise von etwa 1 mm bis
etwa 7 mm. Sie haben Nenndurchmesser im Bereich von etwa 3 \im bis etwa 16 μΐη, wobei etwa 4 μπι bis etwa 8 μπι
bevorzugt werden. Gegebenenfalls können im Einzelfall
auch Fasern zugegeben werden, die länger als die angegebenen
sind, wobei die Zugabc zur Mischung mach der Zugabe von Borax erfolgt. Die Zugabe solcher Fasern
führt zu einer Verstärkung des Materials niedriger Dichte. Um die Homogenität dos rasergemisches zu ermöglichen,
können nicht mehr als etwa 15 Gewichtsprozent
solcher verstärkenden Faaerns bezogen auf das Gewicht
der Fasern in der wässerigen Aufschlämmung der Mischung
zugesetzt werden. Um den Verstärkungseffekt auf ein
Maximum zu bringen, werden Fasern mit einer Länge von 6 mm bis etwa 26 mm verwendet.
Beispiele für geeignete Fasern, die sowohl vor der Zugabe des Borax als auch danach zugegeben werden können,
sind beispielsweise Mineralwolle, Keramikfasern, Zellulosefasern, Asbestfasern und Fasern aus aromatischen
Polyamiden. Solche Fasern können getrennt oder in Kombination eingesetzt werden. Geeignete Keramikfasern
sind Keramikstapelfasern, und zwar Aluminiumoxid-Siliziumdioxidkeramikfasern
bzw. Tonerde-Kieselerdekeramikfasern, die einen Schmelzpunkt von 1600° C, eine Dichte von 2,56 g/cm3, eine Zugefestigkeit von 1,3
kN/mm2 und einen Modul (Elastizität) von 116 kN/mm2 haben.
Der Ausdruck Fasern aus aromatischen Polyamiden bezieht sich auf eine Faserfamilie, die allgemein als
"Aramid" bezeichnet werden. Geeignete Fasern aus aromatischen Polyamiden sind unter den Bezeichnungen
Kevlar, Kevlar 29, Kevlar 49 und Nomex im Handel verfügbar. Die aromatische Polymidfaser Kevlar 49 hat
ein Zugfestigkeit von 2,76 kN/mm2, einen Modul von 124 kN/mm2 und eine Dichte von 1,44 g/cm3. Die aromatischen
Polymidfasern Kevlar 29 haben eine Zugfestigkeit von 2,76 kN/mm2, einen Modul von 59 kN/mm2
und eine Dichte von 1,44 g/cm3. Die aromatischen Polyamidfasern Nomex haben eine Dichte von 1,38 g/cm3
und eine Zugfestigkeit von 0,66 kN/mm2 .
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden vorzugsweise
etwa fünf bis etwa dreißig Gewichtsteile eines kationischen Guarkautschukderivats jeweils pro hundert
Gewichtsteile Fasern in der ursprünglichen Faseraufschlämmung verwendet. Zweckmäßigerweise werden kationischen
Guarkautschukderivate mit hoher Chargendichte verwendet. Im Handel ist als geeignetes kationisches
Guarkautschukderivat der Guarkautschuk Celanese Jaguar erhältlich. Erfindungsgemäß werden außerdem etwa drei
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bis vierzig Gewichtsteile eines anionischen Detergenz für jeweils hundert Gewichtsteile Guarkatuschuk in der
Ursprungsmischung eingesetzt. Dieser Gewichtsbereich beruht auf dem unverdünnnten Gewicht des Detergenz und
ändert sich abhängig von dem verwendeten Detergenz.
Geeignet sind alle im Handel erhältlichen anionischen Detergenzien, wobei unter diesem Begriff auch anionische
Seifen fallen sollen. Beispiele für geeignete Detergenzien sind Natriumdodecylbenzolsulfonat (Biosoft
D-40, Stephen Chemical Co.), ein lineares organisches
Alkylat-Sulfonat-Salz (Ultrawet 6OL, Arco Chemical Co.)
und Natriumdodecylbenzolsulfonat (Mearlcel 2336, The
Mearl Corp.).
Unter Borax ist jede Substanz zu verstehen, die bei der Zugabe zur erfindungsgemäßen wässerigen Mischung eine
Quelle für eine ausreichende Menge an Borationen ist, die mit dem kationischen Guarkatuschukderivat einen
Komplex bilden. Beispiele für geeignete im Handel erhältliche Substanzen sind Natriumborat (Boraxo,
US-Borax and Chemical Corp.), wasserfreies Natriumborat, Natriumbiboratdekahydrat und Natriumbiboratpentahydrat.
Bei dem Verfahren können auch genormte anorganische Füllstoffe eingesetzt werden, die dann in der Masse
enthalten sind, welche der wässerigen Faseraufschlämmung
vor dem Borax zugesetzt werden. Beispiele für anorganische Füllstoffe, die der wässerigen Faseraufschlämmung
zugesetzt werden können, sind Papierfüllstoffton, Kork, Wollastonit, Talkum, Kalziumkarbonat,
Glimmer, Diatominerde und Perlit. Besonders geeignet als Füllstoffe sind Wollastonit unterschiedlicher Grade
(P-4, P-1 oder C-1, Interpace Co.), Kaolinpapierfüllstoff
tone (Hi-Opaque clay, Freeport Kaolin Clay Co.), Papierfüllstoffton (Narvon, Combustion Engineering
Inc.) sowie andere Papierfülltone (Klondyke, Klondyke
KWW, Engelhart Minerals and Chemicals Corp.).
Die Menge des zugesetzten Füllstoffs bzw. der zugesetzten
Füllstoffe hängt von den verwendeten Fasermengen und den jeweiligen Herstellungsbedürfnissen ab.
In der wässerigen Faseraufschlämmung wird Wasser mit
einer Temperatur von über 380C verwendet, vorzugsweise
Wasser mit einer Temperatur von etwa 380C bis etwa 500C.
Solche Temperaturen dienen dazu, die Ableitmenge zu verbessern und so den Entwässerungsprozess zu erleichtern.
IQ Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit einer Vielzahl
von Gerätschaften durchgeführt werden, beispielsweise
auf üblichen Papierherstellungsmaschinen, welche Fourdrinier Formsiebe, Vakuumgehäuse und Flachbetttrockner
aufweisen.
Anhand der nachstehenden Beispiele wird die Herstellung von faserigen Bahnmaterialien mit geringer Dichte gemäß
der Erfindung näher erläutert.
Bestandteile
"~" 20 200 g Mineralwolle,
"~" 20 200 g Mineralwolle,
20 g Guarkautschuk (Celanese CP-13), 20 cm3 Natriumdodecylbenzolsulfonat (D-40 Biosoft),
130 cm3 gesättigtes Borax (Borax 5M).
Die Mineralwolle wird einem Mischgefäß zugesetzt, das etwa 12 1 erwärmtes Kranwasser von 38° C enthält. Der
Inhalt des Mischgefäßes wird etwa zwei Minuten gerührt, •um eine vollständige Dispersion der Bestandteile bei
einer Konsistenz von 1,67 zu gewährleisten. Dann wird die gesamte Menge an Guarkautschuk zugesetzt, wobei
etwa drei Minuten gerührt wird. Unter sehr vorsichtigem Rühren wird dann der Mischung in einer Minute das genannte
Detergenz (Biosoft) zugegeben, um es in der
—■ 8 ~
Mischung innig zu dispergieren. Daraufhin wird die gesamte Boraxitienge unter Rühren in zwei Minuten zugesetzt,
bis ein Niederschlag gebildet wird.
Von dem Niederschlag wird das Wasser abgezogen. Man erhält die Masse in Form einer 2,5 cm starken Bahn mit
Hilfe einer bahnbildenden Form (Williams). Die Bahn wird dann in einem Ofen bei 150° C getrocknet, wobei
im wesentlichen die gesamte Feuchtigkeit entfernt wird. Man erhält dadurch eine homogene, 2,5 cm starke Bahn
mit einer Dichte von 0,1 g/cm3 und einen Feuchtegehalt von etwa 0,5%.
Es wird im wesentlichen das Verfahren von Beispiel 1 wiederholt, wobei der folgende Ansatz zur Bildung einer
Bahn verwendet wird, die eine Dichte von 0,11 g/cm3
und einen Feuchtegehalt von etwa 0,5% hat.
Bestandte ile:
200 g Mineralwolle,
40 g Guarkautschuk (Celanese CP-13),
40 cm3 Detergenz (Biosoft D-40),
120 cm3 gesättigter Borax (Borax 5M).
Claims (8)
- FONER fc BBINGHAUS FINCK
- P A T E N Γ A N W » L T £. EUROPEAN PATtNT ATTORNEYS
- MARIAHILF-Pl ATTl 2 Λ 3, MÖNCHEN 9O POST ADHEbSK: POSTFACH 9f> O1 6O, D - 8OOÖ MÜNCHEN 95
- ARMSTRONG WORLD INDUSTRIE
- S, INC. DEAC-31075.8
- 6. Juli 1983Fasermasse mit niedriger Dichte und Verfahren zu ihrer HerstellungPatentansprüche\. Fasermasse mit niedriger Dichte, g e k e η η -zeichnet durch Fasern und bezogen auf hundert Teile Fasergewicht fünf bis 30 Gewichtsteile eines kationischen Guarkautschukderivats, das als Bindemittel für die Fasern dient.( 2). Fasermasse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus Mineralwolle bestehen.3. Fasermasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich wenigstens einen anorganischen Füllstoff enthält.4. Fasermasse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn ze ichnet, daß sie die Form einer Bahn hat.5. Verfahren zur Herstellung einer Fasermasse mit niedriger Dichte, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine wässerige Mischung gebildet wird, die Fasern, ein anionisches Detergenz und einkationisches Guarkautschukderivat umfaßt, das der Mischung Borax zur Bildung eines Niederschlags zugegeben wird, in welchem das Guarkautschukderivat auf den Fasern abgelegt wird, und daß der Niederschlag zur Bildung der Fasermasse mit niedriger Dichte getrocknet wird.6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Fasern Mineralwolle verwendet wird.
- 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der wässerigen Mischung zusätzlich wenigstens ein anorganischer Füllstoff zugesetzt wird.
- 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Trocknen der Niederschlag in die Form von Bahnen oder Platten gebracht wird. -
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Patent Citations (1)
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Non-Patent Citations (1)
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