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Verfahren zur Herstellung von Kunstholzplatten aus Zellstoffmassen
mit Bindemitteln Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kunstholzplatten
aus Zellstoffmassen mit Bindemitteln. Sie bezweckt, den Ausgangsstoff auf Platten
von großer mechanischer Festigkeit und Wasserbeständigkeit zu verarbeiten.
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Für das Imprägnieren von Zellstoff- oder Holzstoffplatten mit Lösungen
leimartiger Stoffe ist das Verfahren des einfachen Eintauchens ungeeignet. Bei trockenen
Stoffen verhindert die in den- Poren haftende Luft im wesentlichen das Eindringen
der Bindernittellösung, bei nassem Stoff das eingeschlossene Wasser. Bei trockenem
Imprägniergut entzieht nach und nach die Faser der Bindemittellösung das Wasser,
da die Zellwände nur für dieses, nicht aber für leimartige Substanzen durchlässig
sind. Daher konzentriert -die Faser die Bindemittellösung an ihrer Oberfläche, und
die so gebildeten Häutchen viscoserer Bindemittellösung verstopfen die Poren des
zu imprägnierenden Gutes. Man kann aus diesem Grunde im allgemeinen nur mit ganz
dünnen, z. B. 1/2 %igen Lösungen tränken und stärkere Imprägnierung nur durch Wiederholung
des Verfahrens unter Einschaltung von Zwischentrocknung erzielen. Dies ist schon
bei dünnen Papieren lästig, bei dicken Platten aber ganz unmöglich. Es ist ferner
bereits bekanntgeworden, Papier auf Papiermaschinen mit Saugwalzen herzustellen,
wobei leimende oder härtende Lösungen auf die Papierbahn aufgebracht und durchgesaugt
werden. Dadurch soll eine Ersparnis an Leimmaterial erzielt werden. Nach einem anderen
bekannten Verfahren, nach welchem auch Kartons hergestellt werden können, wird der
Leim durch das trockene Papier bzw. die trockene Pappe hindurchgesaugt und der Überschuß
-wieder in den Leimvorratsbehälter zurückgeleitet.
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Demgegenüber dient als Ausgangsprodukt für das beanspruchte Verfahren
eine stark wasserhaltige Zellstoffplatte, die von dem Saugzellenfilter abgenommen
wird und wenigstens noch 8o °/o Wasser enthält. Weiter läßt sich die Entwässerung
der Zellstoffplatten auf dem Saugzellenfilter selbst bei Anwendung höchster Unterdrücke-nicht
treiben. Ein Auspressen des überflüssigen Wassers ist weniger zweckmäßig, weil durch
den Preßdruck die Lage der einzelnen Fasern in dem weichen Material gestört wird.
Die Lage der Fasern ist so bestimmt, daß eine möglichst innige Verfilzung der einzelnen
Fasern durch den ganzen Querschnitt der Platte gesichert ist. Durch den Preßdruck
würde die Verfilzung mehr oder weniger beeinträchtigt und damit die Festigkeit der
Platte nachteilig
beeinflußt werden. Außerdem würde auch die Porösität
und die Durchlässigkeit darunter leiden, so daß in erster Linie nach dem Saugverfahren
gearbeitet werden soll, wenn auch in gewissen Fällen das Preßverfahren anwendbar
ist. Diese Verhältnisse sind für die Papier- und Pappfabrikation nicht maßgebend.
Hier kann ohne weiteres durch den Saugzug das Papier voll entwässert werden, weil
es sich nur um sehr dünne Schichten handelt.
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Das Verfahren nach der Erfindung besteht also darin, daß die vorgeformte
Zellstoffplatte in stark wasserhaltigem Zustande durch gegebenenfalls mit Härtungsmitteln
versehene Bindemittellösungen verhältnismäßig hoher Konzentration durch Anwendung
besonderer, die Lösung durch die Masse hindurchtreibender Kräfte, gegebenenfalls
unter Auffangen des aus der porösen Stoffmasse austretenden Flüssigkeitsgemisches,
zwecks Wiederverwendung von Wasser befreit und darauf die Platte getrocknet wird,
wobei die endgültige Verformung entweder während oder nach oder während und nach
der Verdrängung des in den Poren enthaltenden Wassers stattfindet.
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Die Bindemittellösung, deren Konzentration ziemlich hoch sein kann,
wird also zwangsläufig durch die Zellstoffplatte geführt, wobei das in den Poren
der Platte befindliche Wasser verdrängt wird. Die zwangsläufige Führung kann z.
B. vermittels Durchsaugens durch Anwendung eines Vakuums, Durchpressen vermittels
hydrostatischen Druckes, Pumpendruckes, Schleuderwirkung o. dgl. geschehen. Hierbei
wird die hindurchgeführte Bindemittellösung durch die verdrängte Wassermenge verdünnt,
deswegen durch Zusatz entsprechend konzentrierter Bindemittellösung wieder auf die
Anfangsstärke eingestellt und in den Arbeitsgang zurückgeführt.
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Um die Notwendigkeit dieser ständigen Einstellung der Bindemittellösung
zu umgehen, kann auch das Wasser zunächst durch eine wasserabstoßende Hilfsflüssigkeit
von niederem,oder höherem spezifischem Gewicht als Wasser, z. B. Benzin, Trichloräthylen,
auf oben angegebene Weise verdrängt werden. Die nachfolgend hindurchgeführte Imprägnierungsflüssigkeit
verdrängt ihrerseits die wasserabstoßende Hilfsflüssigkeit. Die wasserabstoßende
Hilfsflüssigkeit kann infolge ihres abweichenden spezifischen Gewichtes von dem
verdrängten Wasser bzw. der Bindemittellösung in bekanntet Weise, z. B. in einem
Absetzgefäß, .Schleuder o. dgl., getrennt und wieder in den Prozeß zurückgeführt
werden.
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Die Erzielung von Wasserfestigkeit mit Hilfe wäßriger Lösungen leimartiger
Stoffe ohne nachfolgende, das Verfahren komplizierende Anwendung von Gerb- oder
Härtemitteln erfolgt nach vorliegendem Verfahren in folgender Weise: Die Lösung
des leimartigen Stoffes, z. B. wäßrige Lösung von tierischem Leim, Casein, Albumin,
wird mit einem Gerbmittel versetzt, z. 13. Alaun, Aluminiumsulfat, Aluminiumacetat,
Aluminiumformiat, Tannin o. dgl. für tierischen Leim, bzw. mit einem Stoff, der
mit dem Bindestoff eine unlösliche Verbindung gibt, z. B. Ätzkalk oder Ätzbaryt
für Casein und Albumin. Um aber die so zubereiteten Lösungen für das Durchsangen
genügend flüssig zu erhalten, wird die Wirkung der Gerb- bzw. Fällungsmittel durch
Zusatz sogenannter Verzögerer zunächst gehemmt. Diese werden so gewählt, daß sie
beim Trockenprozeß bzw. durch eine nachfolgende Erwärmung des imprägnierten Gutes
sich verflüchtigen, so daß die Gerb- bzw. Fällungsmittel nunmehr erst ihre Wirksamkeit
entfalten können. Als solche Verzögerer kommen in Betracht für Leim flüchtige Säuren,
z. B. Essigsäure oder Ameisensäure, für Casein und Albumin Ammoniak.
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Die Trocknung des imprägnierten Gutes derart, daß die Bindemittellösung
in der ganzen Dicke gleichmäßig verteilt bleibt und nicht an die Oberfläche wandert,
und daß . eine genügende Verdichtung des Gutes ohne Anwendung hoher, die Struktur
zerstörender Drücke erreicht wird, wird in folgender Weise erzielt: Die aufgenommene
Bindemittellösung wird zunächst zum Gerinnen gebracht, was bei Leim durch Kühlung,
bei Casein und Albumin durch leichte Erwärmung geschieht. -Nun wird das Gut leicht
gepreßt (a bis 4 kg pro qcm). Dabei ergibt sich überraschenderweise, daß so gut
wie keine Leimsubstanz, sondern im wesentlichen nur Wasser ausgepreßt wird. Die
angewandte Bindemittellösung wird dadurch ohne jede chemische Veränderung auf schnellste
und schonendste Weise konzentriert, und das Porenvolumen wird so verringert, daß
nunmehr beim Eintrocknen ohne weiteren Druck sofort eine starke Kontraktion einsetzt,
durch welche das imprägnierte Gut verdichtet wird, ohne seine Struktur grundlegend
zu ändern.
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Es kann jedoch auch so verfahren werden, daß man nach erfolgter Gelatinierung
bzw. Gerinnung der ßindemittellösung (vgl. die vorangegangenen Ausführungen) das
getränkte Gut ohne jede Pressung zunächst bei einer Temperatur trocknet, die so
niedrig ist, daß der chemische Zustand der leimartigen Substanz vorläufig nicht
geändert wird. Dieser Trockenvorgang wird bis etwa zur Lufttrockenheit fortgesetzt;
dann wird das imprägnierte Gut unter mäßigem Druck auf
etwa ioo°
erwärmt. Hierbei dient die geringe noch v orhandeneFeuchtigkeitsmenge von etwa 12
bis 15 °/o dazu, die aufgenommene Bindemittellösung unter dem Einfluß der Wärme
vorübergehend in den klebrigen Zustand überzuführen, während durch den Druck ein
Verkleben der Fasern und durch kurze Zeit weitergeführte Erwärmung das Austreiben
der letzten Wassermenge sowie des Verzögerers (Säure oder Ammoniak) erfolgt, wodurch
die endgültige Härtung erzielt wird.
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Die mechanische Einrichtung zur Durchführung des Imprägnierverfahrens
besteht im wesentlichen aus einem Gefäß, dessen gesamter Querschnitt durch die zu
imprägnierende Platte abgedeckt ist und eine für Flüssigkeit durchlässige Tragfläche
für die Platte besitzt. Die Imprägnierflüssigkeit befindet sich oberhalb der Platte
und wird durch hvdrostatischen Druck oder zusätzlichen Luftdruck durch das zu imprägnierende
Gut getrieben. Der Druck kann auch durch Unterdruck auf der anderen Seite des Gutes
ersetzt werden.
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Im folgenden sind drei Zusaminensetzungen für Bindemittellösungen
angegeben: i 1 Imprägnierflüssigkeit enthält: i. ioo g Knochenleim, 6 g Ameisensäure,
13 g Aluminiumsulfat, Rest Wasser; 2. Zoo g Casein, 15,-, Calciumhydroxyd, 2o g
Ammoniak, Rest Wasser; 3. iäo g Blutalbumin, io g CalciumhydroXyd, 20 g Ammoniak,
Rest Wasser.