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Kunstmasse Die Erfindung bezieht sich auf eine Kunstmasse, ferner
auf aus dieser hergestellte Formkörper sowie auf das Herstellungsverfahren der Kunstmasse.
Dabei handelt es sich um solche Formkörper, die aus der Masse unter Anwendung von
Druck und Wärme hergestellt werden sollen.
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Es ist bereits bekannt, für Kunstmassen Phenol-Formaldehyd-Harz und
Faserstoffe zu verwenden. Ferner hat man bereits zur Herstellung von Kunstmassen
Destillationsrückstände von Fetten, Harzen, harzartigen Körpern, wie Tallöl, verwendet,
das auch als Papierleicnungsmittel benutzt worden ist. Auch die Verwendung der Sulfitablauge
zu solchen Zwecken hat man vorgeschlagen.
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Nach der Erfindung wird eine nutzbringende Verwendungsmöglichkeit
für einen Stoff erzielt, der gegenwärtig noch zu den Abfallstoffen zählt und nicht
weiter verwendet worden ist, nämlich das bei der Säurefällung aus der Schwarzlauge
der Sulfatzellstoffherstellung anfallende Harz, das zur Herstellung einer widerstandsfähigem
Kunstmasse mit Cellulosefasern als Füllstoff vermengt wird.
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Aus der so hergestellten Kunstmasse können Gegenstände von Platten-
oder anderen Körperformen angefertigt werden, welche hart, glatt, fest, gegen Zerkleinerung
sehr widerstandsfähig und von unbeschränkter Haltbarkeit sind sowie gute dielektrische
Eigenschaften haben. Sie sind auch unlöslich und unschmelzbar. Insbesondere wird
nach der Erfindung die Schwarzlauge gewisser Hölzer, z. B. von der Gattung der Koniferen,
verarbeitet.
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Die erste Stufe des Verfahrens besteht darin, daß das Holz in an sich
bekannter Weise nach dem Natron- oder Sulfatzellstoffverfahren aufgeschlossen wird,
wodurch es in Holzstoff und in Stoffe getrennt wird, welche nicht zu den Cellulosekörpern
zählen. Darauf folgt durch Zusatz von Säure die Fällung der aus dem Holz ausgelaugten.cellulosefremden
Stoffe, worauf der Holzstoff und der Niederschlag miteinander vermischt werden.
Auf diese Weise erhält man eine dicke, teigige Masse, aus der die Flüssigkeit dadurch
entfernt werden kann, daß man die Masse gegen ein Siebfilter preßt. Die trockene
Masse kann unter Einwirkung von Hitze und Druck zu beliebigen, im Handel gewünschten
Körpern verformt werden. Das durch die Fällung erhaltene Erzeugnis, weiches im wesentlichen
aus Lignin und Harzsäuren zu bestehen scheint, kann in feuchter Form mit dem feuchten
Holzstoff verarbeitet werden. Nachdem der Holzstoff zuerst in einem Holländer geleimt
ist, z. B. mit Harz, wie das bei der Papierherstellung gebräuchlich ist, wird der
Niederschlag zugesetzt und das Mischen in demselben Holländer so lange fortgesetzt,
bis das Erzeugnis zum Trocknen und Verformen reif ist.
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In der Form wird ein Druck von ungefähr ido bis 2io kg,'cm° und eine
Temperatur von ungefähr i5o bis 26o° angewendet; nach
1/, bis i
Stunde ist das haltbare Enderzeugnis fertig.
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Die Bedeutung des gleichzeitigen Streckens der Faser, des Überziehens
und innigen Mischens ergibt sich daraus, daß, während der Harzniederschlag einen
blasigen Bruch und nur geringe Festigkeit aufweist, das Enderzeugnis wesentlich
widerstandsfähiger gegen Bruch ist und auch eine größere Druck- und Zugfestigkeit
hat.
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Die beschriebenen Stoffe sowie das Verfahren sind auch in Verbindung
mit der Herstellung von gehärteten Phenol-Formaldehyd-Harzen von Wert. In diesem
Falle kann Kresol zur Herstellung des Niederschlages verwendet werden. Man kann
Formaldehyd zusetzen und mit dem gefällten Pulver mischen, b°vor dieses in den Holländer
mit dem Holzstoff gelangt. Dabei braucht Kolophoniumharzleim für den Holzstoff nicht
zugesetzt zu werden. Die Mischung wird dann zusammen mit den anderen Stoffen der
Masse in eine geheizte Form gebracht, worauf die ganze Masse durch und durch abbindet.
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Es ist natürlich nicht erforderlich, daß man denselben Holzstoff zur
Herstellung der Kunstmasse nach der Erfindung verwendet, von dessen Herstellung
auch die Schwarzlauge stammt. Man kann auch Holzstoff oder Schwarzlauge anderer
Herkunft benutzen.
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Im folgenden soll noch einmal die Erfindung eingehend von der Gewinnung
der Ausgangsstoffe bis zur Herstellung einer dünnen, harten, für Radio- oder andere
dielektrische Zwecke geeigneten Platte beschrieben werden.
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Nachdem der Aufschluß nach dem Natronzellstoffverfahren zur Herstellung
des Holzstoffes beendet ist, wird die Ablauge mit dem in ihr schwimmenden Holzstoff
aus dem Kocher in einen Waschbehälter mit Siebboden wie üblich gedrückt. Die Schwarzlauge
wird abgezogen, worauf der Holzstoff nach Waschen mit Wasser zur Entfernung des
restlichen Alkalis für seine übliche Verwendung bei der Papierherstellung bereit
ist. Nach der Erfindung kann nun dieser Holzstoff mit dem Fä llungsprodukt der Schwarzlauge
gemischt werden. Ein erfolgreiches Arbeiten nach der Erfindung erfordert aber durchaus
nicht ein besonderes Mengenverhältnis. Eine geeignete Zusammenstellung ist z. B.
auch je 1,8 kg trockener Holzstoff und gefälltes Harz mit Zusatz von 4.51 Wasser
und von Harz-(Kolophonium-) Leim in einer Menge von z. B. io °/a des Holzstoffes.
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Der Niederschlag wird auf folgende Weise erhalten. Man gibt o,9 kg
handelsübliche Schwefelsäure zu a.51 Schwarzlauge. Man kann auch irgendeine beliebige
andere Säuremenge anwenden, die der Stärke derSchwarzlauge entspricht. Beim Umrühren
bildet sich schnell ein Niederschlag, der dadurch abgezogen wird, daß man die Lauge
über Baumwolltücher gießt, durch welche eine farblose Flüssigkeit abfließt. Der
Niederschlag trocknet als tiefdunkles Pulver, welches die cellulosefremden Bestandteile
des ursprünglichen Holzes enthält. Dazu gehören das Lignin und bei Verwendung von
Koniferenhölzern die verschiedenen harzartigen Stoffe, welche in größerem Umfange
in diesen als in anderen Hölzern vorkommen. Alles dies sind Stoffe, welche man bisher
mit der Schwarzlauge abfließen ließ und nicht verwendete. Der Niederschlag kann
durch 'Waschen mit Wasser gereinigt werden, um die in Wasser löslichen Stoffe zu
entfernen. Darauf löst man noch einmal in Natronlauge oder einem anderen Alkali
und filtriert, um die anderen Verunreinigungen loszuwerden. Dann wird durch Zusatz
von Säuren von neuem gefällt. Im Betrieb wird es ratsam sein, in einer abgemessenen
Menge der Schwarzlaugenfällung im rohen oder gereinigten Zustande den reinen trockenen
Gehalt der niedergeschlagenen Harzmenge, die verwendet werden soll, zu bestimmen.
Wenn dies feststeht, wird die Menge errechnet, die zur Mischung im nassen Zustande
mit dem nassen Holzstoff notwendig ist, dessen absolute Menge vorher in gleicher
Weise festgestellt worden ist.
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Das Zusammenmischen der Bestandteile kann damit beginnen, daß man
den Holzstoff und den Harzleim vermengt, wie das bei der Papierbereitung üblich
ist. Man benutzt dazu Holländer, wie sie auch m einer Papiermühle Verwendung finden.
In diesen Maschinen bewegen sich die Messer dicht hintereinander. Durch Reibung
und Schliff zerteilen sie die Fasermassen sehr fein. Die Fasern bedecken sich mit
dem Harz, und die ganze Masse wird stark viskos. Dann kann der Harzniederschlag
zugesetzt werden. Durch weiteres Mischen wird dieser gleichmäßig in der Masse verteilt
und bedeckt ebenfalls die Faser. Die zum Mischen erforderliche Zeit ist nicht lang.
Gewöhnlich genügen bei einer kleinen Maschine 2o Minuten oder weniger. Das gewonnene
Erzeugnis, eine dicke teigige Masse, kann in eine Siebform gegossen und dort gegen
das Sieb zur Entfernung der Flüssigkeit gepreßt werden. Nach dem Trocknen besteht
sie aus einem leichten, dicken, leicht zerreiblichen, porösen und deutlich faserförmigen
Blatt. Das ist für die verschiedensten Verwendungszwecke von Vorteil. Zum Beispiel
kann ein solches leichtes, faseriges, rauhes und 2 cm dickes Blatt lediglich durch
Hitze und Druck (14o bis aio hg/cm2 und 150 bis 26o° in einer Form zwischen
hochpolierten Platten) in eine Platte umgewandelt werden, die weder bröcklig ist
noch
dein äußeren Anschein nach eine faserförmige Struktur hat, die glatt, hart und dünn
ist und für Radio- oder dielektrische Zwecke verwendet werden kann. -Natürlich können
auch andere Körperformen hergestellt «-erden. Die Druck- und Wärmebehandlung dauert
1., bis zu einer Stunde, bei der wahrscheinlich eine chemische Reaktion stattfindet.
Das erhaltene Erzeugnis ist fest und zäh, läßt sich aber mit einem Messer oder mit
der Säge schneiden, Es kann in der Form eine glatte, glänzende Oberfläche erhalten
und behält diese unbeeinflußt durch Wasser. Die aus ihr hergestellten Gegenstände
werfen sich nicht, sie sind nicht schmelzbar, sondern verbrennen langsam, wenn man
sie auf ein Kohlenbett legt. Sie weisen Dauerhaftigkeit und hervorragende dielekttische
sowie andere Eigenschaften auf, die sie für die verschiedensten Zwecke verwendungsfällig
erscheinen lassen.
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Die Farbe kann durch Oberflächen- oder Körperfarben, welche man vor
dem starken Pressen anwendet, beeinflußt werden. Die Oberfläche kann mit Papier-,
Holz- oder Lagen aus anderen Stoffen furniert werden, ehe der Formdruck ausgeübt
wird. Nach ,dem Formen haftet das Furnier fest an. Die Faserlänge und -festigkeit
des Holzstoffes, der beim Behandeln von Koniferenhölzern nach dem N atronzellstöffv
erfahren erzeugt wird, macht gerade diese Art des Holzstoffes im Zusammenhange mit
dem wirtschaftlichen Vorteil, daß dieser bereits an dem Ort zugänglich ist, wo auch
die Schwarzlauge erzeugt wird, besonders wertvoll. Praktisch läuft das Verfahren
dann lediglich auf die Umwandlung des ursprünglichen Holzes in das beschriebene
Erzeugnis hinaus. Es ist vorzuziehen, den Holländer nur so arbeiten zu lassen, daß
er die Fasermassen aufbricht, jedoch das Zerschneiden der Faser zu einer kleineren
als ihrer natürlichen Länge vermeidet. Indessen können auch andere Holzstoffarten
oder auch andere Stoffe als Holzstoff mit dem Schwarzlaugenniederschlag gemischt
werden. In der geformten Kunstmasse ist der wirksame Stoff der aus der Schwarzlauge
anfallendeNiederschlag, der ein harzartiges Aussehen hat und der daher auch als
Holzharz bezeichnet werden kann. Er ist schmelzbar und kann in der Wärme geformt
werden, jedoch ist das geformte reine Harz nicht so fest, wie wenn ein faserartiger
Füllstoff mit ihm gemischt ist. Das durch Formen der Masse bei niedriger Temperatur
erhaltene Erzeugnis läßt sich in der Hitze noch einmal verformen. Jedoch scheint
das bei hoher Temperatur und Druck geformte Erzeugnis nicht mehr verformbar zu sein,
auch dann nicht, wenn es wieder auf die T:.mperatur erhitzt wird, bei der es verformt
«-orden ist. Für die Herstellungszwecke kann das Harz als Handelsartikel verkauft
und in nassem oder trockenem Zustande verschickt werden. Das Trocknen kann dadurch
erfolgen, daß man es der Sonne oder einem Vakuum aussetzt oder in einen Trockenraum
bringt. Das Holzharz kann, wie bereits oben erwähnt, mit Vorteil zusammen mit Phenolabkömmlingen
und Formaldehyd verwendet werden. Für diese Zwecke wird gewöhnliches rohes Kresol
und Formaldehyd vorher mit dein Holzharz gemischt, wobei dieses in pulverförmigem
Zustande vorlicgt, ehe es in den Holländer zusammen mit dem Holzstoff eingebracht
wird. Dabei kann die Harzleimung ausgelassen werden. Wenn man in einem Holländer
mischt, muß das Verfahren sehr sorgfältig überwacht und abgebrochen werden, ehe
die 'Xlischung zu steif wird.
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Eine andere Möglichkeit, diese Stoffe zu verwenden, bestellt darin,
daß man die Schwarzlauge oder die gereinigte Lösung des Niederschlages in Natronlauge
mit Formaldehvd im Verhältnis von zwei Teilen Formaldehyd auf ein Teil gelöstes
Holzharz erhitzt, wodurch man eine anfängliche Kondensation erhält. Dann wird eine
Menge Kresol zugegeben, die gleich der Gewichtsmenge des verwendeten Holzharzes
ist, und weiter erhitzt. Bei de1 Ansäuerung fällt ein Niederschlag, der filtriert
und getrocknet oder der in nassem Zustande mit Holzstoff oder anderen faserförmigen
Bindestoffen vermischt werden kann, wobei man eine Masse erhält, die sich gut verformen
läßt und unter Hitze und Druck schnell abbindet.
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Bei dieser Abart des Verfahrens, bei der Formaldehyd der Schwarzlauge
zugesetzt wird, kann die Lösung bis zum Siedepunkt des Wassers erhitzt werden, worauf
man sie über Nacht stehen läßt. Der Formaldehv dgeruch verschwindet dann. Das so
erhaltene Harzderivat hat die Eigenschaft, nach der Fällung und Formung in der Form
schnell abzubinden. Man gewinnt aus diesen Tatsachen den Eindruck, daß eine besondere
Verbindung gebildet wird, die nicht mit derjenigen identisch ist, welche bei der
Härtung von Phenol-Formaldehyd-Harz bisher hergestellt wurde.
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Es ist also ausgeführt worden, daß mehr als ein Erzeugnis der Schwarzlauge
verwendbar ist. Das einfachste Erzeugnis ist der durch Zusatz von Säure erhaltene
Niederschlag. Darauf folgt die gereinigte Form des Niederschlages. Es -,wurde dann
auch noch ein Ausführungsbeispiel für ein Harz gegeben, das aus dem Niederschlag
durch chemische Reaktion entstand. Alle diese Stoffe oder auch ähnliche von der
gleichen Art können
mit Erfolg in breiigerForm mit fasrigen Stoffen
durch die dicht beieinander angeordneten Messer eines Holländers gestreckt oder
gezogen und gemischt werden.