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Verfahren zum Widerstandsfähigmachen von Furnier- oder Pappe-Deckschichten
von Gipsplatten gegen Beschädigung Diese Erfindung bezieht sich auf Gipsplatten,
wie sie allgemein für Innenbauzwecke verwendet werden und die einen Kern aus angemachtem
Gips haben, der an beiden Seiten mit vorher fertiggestellten Furnier- oder Pappschichten
verbunden wird. Die Furnier- oder Pappschicht auf mindestens einer Seite der Gipsplatte
ist dabei mit einer Schicht oder Schichten für den Zweck einer zufriedenstellenden
Grundlage für die Endausschmückung versehen.
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Gipsplatten werden im allgemeinen maschinenmäßig am laufenden Band
hergestellt, wobei trokkener Gips in Pulverform mit Wasser in bestimmter Menge vermischt
wird, um eine Masse Konsistenz zu bilden, die zwischen zwei vorbereitete Schichten
aus Furnier oder Pappe eingel>ettet wird. Auf laufendem Band durch die Maschine
wandernd, bindet die Masse ab, verbindet sich mit den zwei Schichten ausFurnier
oderPappe und bildet so einen festen Kern zwischen diesen. Die Kombination ist dann
genügend hart, tun mechanisch auf die gewünschten Längen geschnitten und dann in
einen geheizten Trockenofen eingesetzt zu werden, der allen Feuchtigkeitsizberschuß
austreiben soll.
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Die Dauer des Trockenvorganges in dem Ofen und dessen Temperatur variieren
je nach der Zusammensetzung der Furnier- oder Pappschichten, Schnelligkeit der Herstellung
sowie Größe und Dicke der zusanunengesetzten Platte. Zum Beispiel
bleiben
Platten, abgeschnitten von einem laufenden Band, das mit der Schnelligkeit von 8
m pro Minute hergestellt ist und eine Dicke von i cm und eine Breite von 22 cm aufweist,
ungefähr i Stunde in der iiberwachtenTemperatur desTrockenofens, wobei die Temperatur
am Eintrittsende i43° C beträgt, nach der Mitte zu auf ungefähr i48° C ansteigt
und am Austrittsende auf ungefähr i24° C abfällt. Darauf werden sie in einem offenen
Luftabschnitt im Anschluß an den Ofen allmählich ungefähr 20 Minuten abgekühlt,
worauf sie endlich bei einer Temperatur von ungefähr 32° C entfernt werden. Platten,
die am Ende eines solchen Trockenvorganges entfernt werden, sollen im nachstehenden
als Fabrikplatten bezeichnet werden.
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Der Hauptzweck der Erfindung ist, eine Deckschicht der Fabrikplatten
von hoher Dauerhaftigkeit vorzusehen, so daß sie stark widerstandsfähig gegen Beschädigung
durch Abrieb sind, und zwar durch Schneiden, Reiben oder Reißen infolge Berührung
mit harten Gegenständen, wie die Ecken von Möbeln u. dgl. Weitere Zwecke sind, einer
solchen Furnier- oder Pappschicht einen hohen Grad von Wasserabweisung und eine
größere Festigkeit zu geben.
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Es ist schon ein Verfahren vorgeschlagen worden, um Cellulose- oder
Textilmaterial von Wolle oder Seide widerstandsfähig gegen Knittern und gegebenenfalls
auch wasserabweisend zu machen. Dieses Verfahren besteht in der Imprägnierung mit
einem wässerigen Mittel, das Alkyläther eines Methylolharnstoffes mit oder ohne
ein organisches Wasserabweisungsmittel unter Erhitzen desselben zweckmäßig bei 14o
bis i55° C enthält. Wässerige Lösungen der Dialkyläther des Dimethylolharnstoffes,
wie sie durch die Reaktion von Dimethylharnstoff mit einem aliphatischen Alkohol
bei Temperaturen unter 30° C und unter saureren Bedingungen als pn4 erzielt werden,
sind bekannt. Die Säurezahl der Reaktionsmischung wird durch eine S@itire geregelt,
die als ein unlösliches Salz entfernt wird, so daß eine von Elektrolyten freie Lösung
entsteht. Es ist auch schon festgestellt «-orden, daß ein solches Verfahren für
die Behandlung von Papier hinsichtlich der Verbesserung seiner Naßfestigkeit wertvoll
ist. Nach der Behandlung der Äther «erden dieselben gewöhnlich durch Erhitzen auf
eine entsprechende Temperatur, zweckmäßig unter Anwesenheit von säurehärtenden Katalysatoren,
unlösbar gemacht.
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Es ist auch schon ein Verfahren für die Behandlung von Gipsplatten
vorgeschlagen worden, um deren Widerstandsfähigkeit gegenWasser undatmophärische
Einflüsse zu verbessern. Dabei wird auf eine oder beiden Seiten der Platte ein Überzug
auf einer wässerigen Zusammensetzung aufgebracht; die Harnstoff-Aldehyd-Sirup enthält
oder daraus bestellt. Dann wird die Platte einer erhöhten Tem-1>eratur unterworfen.
um das Wasser zu verdampfen und den flarnstott-.\ldehvd-Sirup zu verharzen.
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@@em@iß der l?rfindung wird die Oberfläche der 1)eck@cliicüt oder
es werden die Oberflächen der Deckschichten des verbundenen Furniers oder der Pappe
mit einem wärmetrocknenden synthetischen Harz (Kunstharzlac'k) imprägniert, dessen
Natur nachstehend noch beschrieben werden soll.
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Die Deckschichten der Furniere oder Pappen nehmen jedoch das ganze
Kunstharz nicht rasch auf. Es ist aber notwendig, daß das wärmetrocknende Kunstharz
in der kürzestmöglichen Zeit im Rahmen einer rationellen Herstellung in die Deckschicht
eindringen kann.
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Für diesen Zweck ist die Erfindung wesentlich auf den Gebrauch eines
wärmeverfestigenden Alkyläthers eines 1\lethv lolharnstoffes begründet, der durch
Reaktion hoher llolekularanteile, d. b. nicht weniger als 3 : i des Formaldehyds
mit dem Harnstoff entsteht. Zum Beispiel kann ein niederes Alkyl verwendet werden,
vorzugsweise Methyl, ein Äther eines Methylolharnstoffes, wie er durch Reaktion
von mehr als drei -Iolekularanteilen von Formaldehyd mit einem Anteil von Harnstoff
in Gegenwart eines Alkylalkohols entsteht. Der Methyläther wird dabei zweckmäßig
durch Ausführung der Reaktion bei Vorhandensein von Methanol erhalten.
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Unmittelbar vor dem Auftragen eines wärmeverfestigenden Alkyläthers
auf die Deckschicht der Fabrikplatte wird eine entsprechende Säure zugemischt, die
als Katalysator für eine rasche Erhärtung oder Polymerisierung unter der endgültigen
Hitzebehandlung dient. Die Platten werden einer weiteren Behandlung unterworfen,
um das aufgebrachte und absorbierte Kunstharz zu trocknen.
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Es ist empfehlenswert, den Säurekatalysator mit einem entsprechenden
Farbstoff zu färben, so z. B. einem Farbstoff der Säureazofarben oder einem anderen
Farbstoff der aromatischen Reihe, so daß sein Vorhandensein in der wärmeverfestigten
Verbindung leicht entdeckt und bei Prüfung durch das nackte Auge festzustellen ist.
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jeder der bekannten, zweckmäßigen Säurekatalysatoren, z. B. Phosphorsäure,
Schwefelsäure oder Salzsäure, kann mit der Iinprägnierungsverbindung gemischt werden.
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Wenn die wärmeverfestigende Verbindung hergestellt ist, so wird die
Deckschicht der Fabrikplatten mit einer Vielzahl von Überzügen damit versehen, wobei
man jeden Überzug absorbieren läßt, bis die Deckschicht eine vollständige Durchdringung
zeigt. Es wurde gefunden, daß ein jeder solcher Überzug ungefähr i ':Minute für
die Durchdringung braucht und daß ein Minimum von drei Überzügen, die 2,4 bis
3 kg der wärmeverfestigenden Verbindung auf 9,3 m" Deckschichtoberfläche
enthält, erforderlich ist, tun ein Minimum an wirksamer `Viderstandskraft gegen
ungewollte Beschädigung zu ergeben. Wenn aber mehr als diese Mindestanzahl von Überzügen
aufgebracht wird, wird die mechanische Widerstandskraft entsprechend erhöht.
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DieImprägnierung derDeckschichten derFabrikplatten mit der wärmeverfestigenden
Verbindung kann nach dem folgenden `erfahren vor sich gehen.
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Die Fahrikplatten werden auf eine ständig vor- . rückende Fördervorrichtung
gelegt und gehen so
unter eine erste stationäre Sprühvorrichtung,
die mit der wärmeverfestigenden Verbindung gespeist wird. Nach ungefähr i Minute
ist die Durchdringung des ersten aufgesprühten Überzuges in die Deckschicht vollendet.
Die Fabrikplatten bewegen sich weiter, kommen unter eine zweite stationäre Sprühvorrichtung,
die ebenso mit der wärmeverfestigenden Verbindung gespeist wird, und nach einer
zweiten Minute ist die Durchdringung dieses zweiten aufgesprühtenCberzuges in dieDeckschicht
vollendet. Dies Verfahren wird fortgesetzt, bis die erforderliche Anzahl von Überzügen,
d. h. drei oder mehr, aufgebracht und vollständig in der Deckschicht absorbiert
sind.
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Wenn die Absorption der verlangten Überzüge der wärmeverfestigenden
Verbindung vollendet ist, treten die weiter vorrückenden Fabrikplatten in eine Trockenkamrner,
die auf 71' C erhitzt ist, und verbleiben darin 5 bis 8 Minuten zur Polymerisierung
des Kunstharzes, d. h. zur Härtung und Überführung in den unveränderlichen Zustand.
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Ein schnelleres Trocknen kann durch Erhöhung der Temperatur und/oder
durch Erhöhung des Säurekatalysators bewirkt werden.
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Nach dem Verlassen der Trockenkammer haben die Fabrikplatten die erforderliche
mechanische Widerstandskraft gegen ungewollte Beschädigung, außerdem besitzen sie
eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen Eindringen von Wasser und haben eine waschbare
Oberfläche.
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Sowohl der Säurekatalysator als auch die wärmeverfestigende Verbindung
kann mit Hilfe passender Pigmente oder Farben gefärbt werden, so daß die gehärteten
Oberflächen der Fabrikplatten eine Mannigfaltigkeit von Farbstufen aufweisen.
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Zur Messung des `'Widerstandes gegen Abrieb durch Schneiden, Reiben
oder Reißen wurde ein Vergleich zwischen einer unbehandeltenDeckschicht und einer
Deckschicht vorgenommen, welche mit der wärmeverfestigenden Verbindung behandelt
worden war. Dies geschah, indem die Klinge eines Messers oder eines Spachtels im
rechten Winkel zu der Oberfläche der zu untersuchenden Platte gehalten und unter
gleichzeitiger Anwendung von Druck rasch Tiber die Oberfläche bewegt wurde. Es wurde
festgestellt, daß die unbehandelte Deckschicht bei Prüfung durch dieses Verfahren
rasch flockig wird und nach ein paar Strichen der Klinge verdirbt, während die mit
der wärmeverfestigenden Verbindung behandelte Deckschicht diese Behandlung aushält.
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Wasserabweisungsversuche wurden in folgender Weise durchgeführt. Sechs
Versuchsplatten in den Abmessungen 35,6><5o,8 cm, deren Deckschicht mit der wärmeverfestigenden
Verbindung behandelt worden war, wurden auf der Seite der behandelten Deckschichtfläche
mit Plastilin so eingedämmt, daß die Versuchsfläche auf 30,5X45,8 cm verringert
wurde. Dann wurde sie unter 1350 ccm Wasser von 18° C 24 Stunden lang getaucht.
Die Gewichte wurden vor und nach diesem Wasserversuch ermittelt und die Differenz
an Gewicht festgestellt, ''ausgedrückt als Prozentsatz des absorbierten Wassers.
Es wurde gefunden, daß nach 24 Stunden der durchschnittliche Anteil an absorbiertem
Wasser bis 1,581)/o des Anfangsgewichtes der behandelten Platte betrug, während
Platten, deren Deckschicht nicht mit der wärmeverfestigenden Verbindung behandelt
«-aren, unter gleichen Versuchsbedingungen eine Wasserabsorption bis zu 51)% zeigten.
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\Vas die Zunahme an mechanischer Widerstandskraft anbetrifft, wurden
die Querfestigkeiten an Versuchsstücken von 5,4 cm Breite und 12,7 cm Länge festgestellt,
die von großen Gipsplatten abgeschnitten waren, die eine nominale Dicke von
0,93 cm aufwiesen. Diese Stücke wurden auf der Zerreißmaschine zerrissen,
wobei die Zerreißlänge das Achtfache der Dicke der Versuchsstücke betrug. Sowohl
in der Quer- als auch in der Längsrichtung lag der Gipskern an den Kanten frei.
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Die erzielten Bruchfestigkeiten sind nachstehend nach der Formel des
Bruchmoduls gegeben. In der Formel
bedeutet w die Bruchbelastung, l die Reißlänge, b die Breite des Versuchsstückes,
d die Dicke des Versuchsstrickes.
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Die folgenden Querbruchfestigkeitszahlen wurden an Platten erhalten,
die in trockenem Zustand geprüft wurden und bei denen die Deckschicht unter Zug
stand, d. h. abwärts zeigte:
| Deckschicht unter Zug |
| Zunahme |
| Bruchmodul in |
| Prozenten |
| Unbehandelte Platte . . . 970 -- |
| Deckschicht behandelt . . |
| 1266 30 |
Gleiche Versuchsstücke, wie sie für die Bestimmungen der Querbruchfestigkeit von
trockenen Platten benutzt wurden, wurden darin für 2 Stunden vollständig in Wasser
getaucht und in nassem Zustand die Querfestigkeitsversuche wiederholt. Die folgenden
Zahlen wurden festgestellt:
| Deckschicht unter Zug |
| Zunahme |
| Bruchmodul in |
| Prozenten |
| Unbehandelte Platte . . . 212 - |
| Deckschicht behandelt . . 319 |
| 50,5 |
Es ist wesentlich, festzustellen, daß bei diesen Versuchen eine Zunahme an Festigkeit
infolge Auftragens des Harzes erreicht wurde. Sie zeigen, daß die behandelte Platte
unter Zug eine beachtlich höhere Querbruchfestigkeit gibt, besonders wenn sie nach
dem drastischen Versuch der Naßfestigl:eit beurteilt wird.
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Es können ferner Ölfarben, ölgebundene Temperafarben und gewöhnliche
Temperafarben auf die behandelte Deckschicht aufgebracht werden; die Ergebnisse
waren in jeder Weise zufriedenstellend.
Das Vorhandensein dieses
wärmeverfestigenden Harzes gibt keineVerdunkelung, keineFlecken, un 1 das Ilarz
schlägt nicht durch die verschiedenen, dekorativen Anstriche, die angedeutet sind,
durch.