DE605903C

DE605903C - Verfahren zur Herstellung faserstoffhaltiger Kunstmassen

Info

Publication number: DE605903C
Application number: DEN32810D
Authority: DE
Original assignee: Naugatuck Chemical Co
Current assignee: Uniroyal Chemical Co Inc
Priority date: 1930-11-03
Filing date: 1931-10-16
Publication date: 1934-11-20
Also published as: US1836021A; GB372217A

Description

Bibiiotheek Bur. Ind. Eigendom

11 DEC. 1934

AUSGEGEBEN AM 20. NOVEMBER 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 605903
KLASSE 39 b GRUPPE 4o₂

ist in Anspruch genommen.

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung faserstoffhaltiger Knnstmassen durch Mischen von wäßrigen Suspensionen von Faserstoffen, wie Cellulose, Asbest oder Ledermehl, mit einer wäßrigen Dispersion eines Bindemittels und Niederschlagen des Bindemittels auf · die Faserstoffe durch. Trocknen oder Koagulieren. _ Es ist bekannt, in dieser Weise mit Dispersionen von Kautschuk zu arbeiten.

Gemäß der Erfindung wird bei einem solchen Verfahren als Bindemittel polymerisiertes Styrol oder dessen polymerisiert« Homologe, insbesondere a-Metastyrol, verwendet.
Die bei dem Verfahren gemäß der Erfindung erhaltenen Produkte haben gegenüber solchen, die mit Kautschuk hergestellt sind, wesentliche Vorzüge. Man konnte überdies von den Verhältnissen beim Kautschuk nicht Schlüsse auf die Verhältnisse beim Styrol ziehen, das besonders in der Form seines zähen Polymerisationsproduktes von Kautschuk vollkommen verschieden ist. Insbesondere war keineswegs aus den für Kautschuk bekannten Verfahren zu folgern, in welcher Weise Styrol am besten mit einein Faserbrei verbunden werden kann. Metastyrol z. B. ist dem Kautschuk hinsichtlich der Widerstandsfähigkeit gegen Wasser und in seinen elektrischen Eigenschaften überlegen. Es ist viel härter bei gewöhnlichen Temperaturen, so daß das gemäß der Erfindung erhaltene Papier steifer und härter als Latexpapier ist und einen besseren elektrischen Widerstand und bessere dielektrische Eigenschaften besonders bei hohen Frequenzen, hat. An Stelle von polymeren! Styrol können verschiedene 3i seiner polymeren Homologen mit ähnlichen Ergebnissen benutzt werden, einschließlich, polymerem o- und p-Methylstyrol, polymeren! symmetrischem m, m-Dimethylstyrol usw.

Man hat bereits vorgeschlagen, fertige Pro- 4( dukte mit einem oberflächlichen Überzug aus Polystyrol oder polymeren Styrolverbindungen zu versehen. Man hat aber das Verfahren bisher nicht gekannt, die Fasermasse mit einer wäßrigen Dispersion von polymeren! Styrol zu 4i mischen und dadurch ein faseriges Produkt herzustellen, in dem praktisch sämtliche Fasern innig und gleichförmig mit dem Polystyrol verbunden sind, insbesondere dem zähen Polymerisationsprodukt des Styrols.

Die neue Vereinigung von faserigem Material mit Polystyrol besitzt verschiedene vorteilhafte Eigenschaften, wie vermehrte Widerstands-' fähigkeit gegen Bruch, höheren elektrischen Widerstand und höheren Widerstand -gegen Wasser, Säuren, Basen und Mineralöle. Man kann Polystyrol wechselnden Polymerisationsgrades verwenden. Ein vorzugsweise verwen-

detes Polymerisat ist das als α-Metastyrol bezeichnete. Polystyrol ist in der Wärme plastisch, und diese Eigenschaft ermöglicht es, das Blatt oder die Platte in irgendeine gewünschte Form zu bringen, beispielsweise eine solche für Schuhkappen usw.

Das Polystyrol wird aus einer Dispersion auf der Faser, z. B. Papierfaser in Breiform, abgelagert, und der Überschuß an Dispersionsflüssigkeit wird entfernt und darauf die Masse durch Trocknen und Kalandern oder Pressen zu Blättern oder Platten geformt. Die Arbeit kann mit der üblichen Apparatur für die Papierfabrikation durchgeführt werden, bei der ein Holländer benutzt wird, um den Brei vor dem Zusatz des Polystyrols so weit durchzuarbeiten, bis er nahezu den Zustand erreicht hat, der zur Bildung einer brauchbaren Papierbahn auf irgendeiner üblichen Art von Papier- oder Pappenherstellungsmaschine erforderlich ist. Der Holländer selbst kann als Rührwerk zum Mischen der Fasern und des Polystyrols benutzt • werden, oder die Mischung kann in irgendeiner anderen Vorrichtung geschehen. Nach gründlicher Durchmischung der Dispersion wird das Polystyrol auf den Fasern abgelagert. Das Polystyrol wird aus seiner wäßrigen Dispersion in gleichförmiger Weise abgelagert, indem man ein Koagulierungsmittel zusetzt. Beispiele solcher Koagulierungsmittel sind Methylalkohol, Bariumchlorid, Alaun, Äthylalkohol, Aceton. Im allgemeinen kann gesagt werden, daß alle Koagulierungsmittel für Kautschukmilch brauchbar sind, um die Polystyroldispersion zu koagulieren.

Polystyrol kann in folgender Weise in Form einer wäßrigen Dispersion hergestellt werden. In eine geschlossene Mischvorrichtung bringt man 800 g trockenes pulverisiertes Polystyrol (α-Metastyrol). Dieses α-Metastyrol kann dadurch hergestellt werden, daß man Styrol von etwa 92 % oder mehr Reinheitsgrad eine Anzahl von Stunden erhitzt. Die anzuwendenden Temperaturen ergeben sich aus einer Kurve, die annähernd durch die Zeit-Temperatur-Koordinaten 20 Stunden —140 ° , 18 Stunden —-155 °, 16 Stunden —165 °, 10 Stunden —175 °, 5 Stunden—175° bestimmt wird. Wenn z.B. ein Styrol von 92⁰/,, Reinheit in ein senkrechtes geschlossenes Rohr von etwa 0,7 cm Durchmesser und etwa 26 cm Höhe gebracht wird und die Menge des Styrols in dem Rohr etwa "4,5 ecm beträgt und rund ^x/_e des Rohrvolumens einnimmt und wenn der untere Teil des Rohres in ein auf etwa 140 ° erhitztes Luftbad 20 Stunden lang gestellt wird, dann wird sich das Styrol am Ende dieser Zeitdauer im wesentlichen vollständig zu der Abart α-Metastyrol polymerisiert haben. α-Metastyrol zeigt einen stumpfen Bruch und kann mit einem Messer geschnitten werden, um daraus dünne Filme oder Späne zu bilden. Es läßt sich schwer zu einem Pulver mahlen. Ferner ist es im wesentlichen beständig unter der Einwirkung von Sonnenlicht und Wettereinflüssen.

• Zu dem obengenannten 800 g trocknen, pulverisierten Polystyrol (α-Metastyrol) setzt man 300 g Xylol und rührt die Mischung, bis ein gleichförmiger Brei erhalten wird. Zu dieser Mischung setzt man 40 g eines wäßrigen Breis, 70 ■ der annähernd 30 Gewichtsprozent Ammonium kaseinat enthält. Wenn der Brei gründlich in· der Mischung verteilt worden ist, setzt man Wasser zu, bis der Brei wieder in eine gleichförmige, beständige Dispersion übergeht, in der das Metastyrol die disperse Phase bildet. An Stelle von Ammoniumkaseinat kann man andere Alkalikaseinate, z. B. Natriumkaseinat, anwenden. Man kann auch an Stelle der Kaseinate als Schutzkolloide Seifen der höheren Fettsäuren, wie Natriumoleat, Ammoniumoleat usw., benutzen. Die Fasern werden sehr widerstandsfähig gegen Wasser, weil das Alkalisalz oder die Seifen in hohem Maße in wasserunlösliche Verbindungen übergeführt werden, wenn sie mit Koagulierungsmitteln, wie solchen, die Schwermetalle enthalten, in Reaktion gebracht und mit dem Polystyrol niedergeschlagen werden. Wenn das Koagulierungsmittel hauptsächlich auf das Polystyrol wirkt tmdein Ammoniumsalz oder eine go Ammoniumseife verwendet wird, können Teile dieser Seife oder dieses Salzes auf den Fasern verbleiben, so daß bei der folgenden Trocknung unter Anwendung von Hitze der flüchtige Bestandteil, nämlich das Ammoniak, entfernt wird und ein Rückstand verbleibt, der ebenfalls der Faser erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen Wasser verleiht. . ' ' ,

Das Polystyrol wird vorzugsweise vor der Dispergierung weich gemacht. Man kann zu diesem Zweck andere Mittel, z. B. Erhitzung an Stelle von Erweichungsmittehi, wie Xylol, verwenden.

Ein vorzugsweise benutztes Verfahren zur Behandlung von Fasern ist das folgende. Cellulosefaser^ wie zerkleinerte Baumwolllumpen, werden in einen Holländer gebracht und dort behandelt, bis sie genügend zerkleinert und hydratisiert sind. Darauf wird Ätznatron zugesetzt, um den Inhalt des Holländers in genügend alkalischen Zustand zu bringen, so daß eine vorzeitige Koagulierung der Polystyroldispersion verhindert wird. Für je 100 Teile Fasern werden dann 20 bis 50 Teile des polymerisierten Styrols in Form einer wäßrigen Dispersion beigemischt. Nach gründlicher Durcharbeitung der Mischung im Holländer setzt man Alaun zu, bis der pn-Wert 4 bis 5 wird. Der Brei wird dann in eine Naßpappenmaschine laufen gelassen und als eine Faser-: schicht abgelagert. Diese Ablagerung wird naß gepreßt, getrocknet und trockengepreßt, um

ein geeignetes Papier oder eine Pappe zu ergeben. Gewünschtenfalls können Schlichtemittel, wie z. B. Harzschlichte, in die Mischung eingeführt werden, "z.B. kann man sie der Polystyroldispersion zusetzen, ehe diese in den Holländer gebracht wird, oder man kann sie besonders zusetzen. Die Mengenverhältnisse von Polystyrol und Schlichte oder Füllmitteln können je nach den durch die Beschaffenheit des ίο fertigen Blattes oder, der Pappe gegebenen Erfordernissen geändert werden. Die Mischung aus Fasern und Polystyrol, wie sie von der Naßmaschine kommt, wird bei einer Temperatur unterhalb des Siedepunktes des Wassers getrocknet und darauf jedes Blatt etwa 10 Minuten bei einem Dampfdruck von 1,4 kg mit einem Druck von 84 kg/qcm zwischen Walzen gepreßt und gibt dann ein flaches Blatt mit ziemlich glatten Oberflächen auf beiden Seiten. Es ist ersichtlich, daß man höhere Dampfdrucke benutzen oder danach gewünschte höhere Dampfdrucke auf das Blatt zur Einwirkung bringen kann, da das Polystyrol in dem Blatt oder der Pappe bei Erhitzung formbar ist. Man kann auch das Blatt oder die Pappe zuerst zerschneiden und dann formen, wie es bei der Herstellung von Gegenständen, wie Schuhkappen usw., der Fall sein würde.

Anstatt die Papiermasse mit einer Dispersion von Styrol allein zu imprägnieren, kann man letztere mit Dispersionen oder mit mit organischen Lösungsmitteln hergestellten Lösungen von Kautschuk, regeneriertem Kautschuk, Asphalt, Pech, Balata, natürlichen oder synthetischen Harzen usw. mischen, oder man kann einen dieser Stoffe mit der Faser getrennt von dem Polystyrol mischen, wie es sich als zweckmäßig ergibt. Wenn man eine wäßrige Dispersion mit einer Lösung in einem organischen Lösungsmittel mischt, so bildet das Produkt ein komplexes kolloidales Gemisch einer wäßrigen Dispersion und eines Organosols.

Die behandelten Fasern können von verschiedener Art sein, also tierische, pflanzliche oder mineralische, z. B. Cellulosefasern, Asbest- oder Lederfasern. Selbstverständlich können verschiedene Beimischungen, Füllmittel, Schlichtemittel, Farbstoffe und Mittel gegen Alterung zusammen mit dem Polystyrol benutzt werden, wie man es für das Endprodukt als zweckmäßig ansieht. Die erhaltenen Produkte können als solche bezeichnet werden, die aus Fasern als der ununterbrochenen Phase bestehen, die gleichförmig darin verteiltes Polystyrol enthalten.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung faserstoffhaltiger Kunstmassen durch Mischen von wäßrigen Suspensionen von Faserstoffen, wie So Cellulose, Asbest oder Ledermehl, mit einer wäßrigen Dispersion eines Bindemittels und Niederschlagen des Bindemittels auf die Faserstoffe durch Trocknen oder Koagulieren, dadurch gekennzeichnet, daß man als Bindemittel polymerisiertes Styrol oder dessen polymere Homologe, insbesondere a-Metastyrol, verwendet.