DE864917C - Verfahren zum Veredeln von geformten Massen aus Fasermaterialien - Google Patents

Description

• Verfahren zum Veredeln von geformten' Massen aus Fasermaterialien In einer Reihe von älteren Erfindungen ist bereits vorgeschlagen worden, Stoffe mit organischen Diisocyanaten entweder allein oder zusätzlich mit Verbindungen mit mindestens 2 reaktionsfähigen Wasserstoffatomen zu imprägnieren oder einzustreichen, und dann die so behandelten Stoffe solchen Bedingungen auszusetzen, unter denen die Imprägniermittel härten. Hierdurch wird eine Verbesserung der Materialeigenschaften infolge einer Oberflächenveredelung bewirkt.
• Es wurde nun gefunden, daß bessere bzw. andersartige Effekte erzielt werden, wenn man geformte Massen aus Fasermaterialien mit den genannten Mitteln, d. h. mit organischen Diisocyanaten allein oder zusätzlich mit Verbindungen, die mindestens 2 mit Isocyanatgruppen reaktionsfähige Wasserstoffatome enthalten, unter Druck imprägniert. Dies hat zur Folge, daß die Imprägniermittel die Poren vollkommen durchdringen und nach der Umsetzung eine verbesserte Festigkeit, verbesserte Wasserbeständigkeit, verbesserte Härte und größereDichte mit sich bringen. Geeignete Formstücke aus Fasermaterialien sind beispielsweise Pappebahnen, Pappengußbehälter, Seile, Filz, Holz, Formlinge aus Holzabfällen, Leder und Kunstleder. Das gewünschte Ziel wird dadurch gefördert, daß man die zu imprägnierenden Formstücke zunächst unter Vakuum setzt, um Wasser bzw. eingeschlossene Luft zu entfernen und dann das Imprägniermittel unter Druck längere Zeit einwirken läßt. Die Dauer der Einwirkung und die Höhe des anzuwendenden Druckes richtet sich nach der Natur des zu imprägnierenden Materials. Beispielsweise bedarf es im Fall von Buchen- oder Eichenholz energischerer Bedingungen als im Fall von Tannen- oder Pappelholz oder von Pappe. Die Imprägnierung wird zweckmäßig bei. gewöhnlicher Temperatur durchgeführt, um eine vorzeitige Reaktion zu vermeiden. Nach oberflächlicher Reinigung der imprägnierten Materialien erfolgt die Härtung in der Regel durch Anwendung höherer Temperaturen mit oder ohne Druck: Beim Arbeiten mit Diisocyanaten allein hat sich ein 2stündiges Erhitzen auf etwa 13o bis 16o° bewährt, während beim Arbeiten mit Diisocyanaten und zusätzlichen Verbindungen mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen die Härtung im allgemeinen schneller verläuft. Beispielsweise genügt ein s/4 bis istündiges Erhitzen auf i4o°. In vielen Fällen kann diese Härtung auch bei niedrigen Temperaturen und mitunter sogar durch einfaches Stehenlassen durchgeführt werden. Letzteres gilt vor allem für den Fall, daß Katalysatoren, wie Phenolnatrium, Trichlorkresol, Eisenchlorid, Zinntetrachlorid, Triäthylamin, Pyridin oder Trichloressigsäure, angewandt werden.
• Geeignete organische Diisocyanate sind beispielsweise Hexamethylen- und Toluylendiisocyanat, Chlorphenylendiisocyanat, Propylthioätherdiisocyanat, Dicyclohexylmethandiisocyanat, Tetramethyldiphenylmethandiisocyanat, Dianisidindiisocyanat. An Stelle von Diisocyanaten können auch--solche Verbindungen verwendet werden, die bei höheren Temperaturen wie Diisocyanate reagieren. Beispiele solcher Verbindungen sind Bisphenylurethane oder Addukte von i Mol Diisocyanat an 2 Mol einer i - 3-Diketoverbindung, wie Malonester oder Acetessigester.
• An dieser Stelle sei eine besondere Ausführungsform des neuen Verfahrens beschrieben, welche sich der obengenannten bei höheren Temperaturen wie Diisocyanate reagierenden Verbindungen bedient. Diese spezielle Arbeitsweise besteht darin, daß man die genannten Stoffe einer wäßrigen Aufschlemmung der Stoffe beimischt, aus denen späterhin die geformten porösen Körper hergestellt werden, z. B. einem wäßrigen Cellulosefaserbrei. Das Formen geschieht hierbei in an sich bekannter Weise dadurch, daß man die wäßrige Aufschlemmung mit. einer poröse Unterlage oder einer porösen Form in Berührung bringt und dann entweder durch Druck oder durch Anwendung von Vakuum die Flüssigkeit entfernt und die festen Bestandteile, also z. B. die Cellulosefasern und die obenerwähnten Diisocyanatderivate, auf der porösen Unterlage bzw. Form niederschlägt. Gleichgültig, ob man in dieser Phase mit Druck oder Unterdruck arbeitet, ist der Effekt in beiden Fällen der gleiche wie bei einer eingangs beschriebenen Imprägnierung mit Druck, nämlich daß die Poren vollkommen durchdrungen werden. Nach dem Trocknen werden dann die so erhaltenen Faservliese oder geformten Körper mit oder ohne Druck solchen Temperaturen unterworfen, bei denen das Diisocyanat frei wird und mit sich selbst oder einer nebenher anwesenden Polyoxyverbindung in Reaktion tritt.
• Als Verbindungen mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen seien in erster Linie Polyoxyverbindungen genannt. Geeignete Polyoxyverbindungen sind beispielsweise die Polyester aus einem überschuß mehrwertiger Alkohole; wie z. B. i - i - i-Trimethylolpropan, Hexantriol, Glycerin usw., und einem Unterschuß mehrbasischer Säuren, wie z. B. Oxalsäure, Phthalsäure, Thiodiproprionsäure, Adipinsäure, teilweise verseiftes Polyvinylacetat und dessen Mischpolymerisate mit anderen Vinylverbindungen. Oxygruppen setzen sich mit Isocyanatgruppen bekanntlich unter Bildung von Urethanbrücken um, so daß durch die Umsetzung von Diisocyanaten mit Polyoxyverbindüngen Polyurethane von netzartiger Struktur entstehen. Im Fall der reinen Diisocyanate ist der Chemismus der Härtung noch nicht ganz geklärt, vermutlich handelt es sich hier um eine Polymerisation des Diisocyanates. Beide Reaktionen können in dem Fall nebeneinander herlaufen, wo die Isocyanatgruppen im Überschuß gegenüber den Oxygruppen oder sonstigen Gruppen mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen zugegen sind. Daneben ist unter Umständen eine Umsetzung von Isocyanatgruppen mit reaktionsfähigen Gruppen des porösen Materials, z. B. im Fall von Holz, Stroh, Papier mit den freien O H-Gruppen der Cellulose, denkbar. Beispiel i Eine Platte aus Pappelholz wird durch i bis 2tägiges Trocknen bei So bis 9o° C weitgehend entwässert und anschließend mit einer 5o%igen Lösung von Toluylendiisocyanat in Butylacetat unter einem Druck von 6 atü i1/2 Stunden imprägniert. Danach lagert man die Platte, bis das Butylacetat verdampft ist, und behandelt sie dann unter einer Druckpresse mit einem Druck von etwa 50 kg/em2 2 Stunden bei i4o° C. Durch diese Behandlung erhält man eine wesentliche Verfestigung des Holzes, die in einem Anstieg der Dichte um etwa 45'/o und einer Steigerung der Oberflächenhärte um mehr als 6o 0% deutlich zum Ausdruck kommt. Außerdem sinkt durch eine solche Behandlung die Wasserquellbarkeit des Holzes stark ab. Beispiel 2 Eine Buchenholzplatte wird, wie unter Beispiel i beschrieben, gut getrocknet und dann mit reinem Toluylendiisocyanat 2 Stunden unter einem Druck von 6 atü getränkt. Nach dem Entfernen des überschüssigen Isocyanates erwärmt man unter einem Druck von etwa 5o kg/cm2 i bis 2 Stunden bei 14ö° C. Dadurch erzielt man eine beträchtlicheVeredelung des Holzes. So steigt z. B. das spezifische Gewicht um 25 % an, die Härte nimmt um rund das 21/2fache des ursprünglichen Wertes zu, während die Wasserquellbarkeit um 3o bis 40,0/0 sinkt-Beispiel 3 Eine Platte aus Tannenholz behandelt man nach demTrocknen gemäß Beispiel i mit einem Lösungsgemisch von 9 Teilen Lösung a und 6 Teilen Lösung b, wobei die Lösungen folgende Zusammensetzungen haben: Lösung a) ioo Teile eines Kondensationsproduktes aus 3 Teilen Adipinsäurc und 4 Teilen Trimethylolpropan, 5o Teile Essigestertoluol i : i ; Lösung b) i Teil Hexamethylendiisocyanat, i Teil T oluylendiisocyanat, während i Stunde bei einem Druck von 6 atü. Nach dem Verdunsten des Lösungsmittels behandelt man in einer Presse mit einem Druck von 2o bis 3o kg/cm2 45 Minuten bei 140' C. Man erhält auf diese Weise ein. verfestigtes Tannenholz, dessen Dichte um 8o '/o des ursprünglichen Wertes gestiegen ist und dessen Wasseraufnahme nur noch ein Fünftel bis ein Sechstel der ursprünglichen Ouellung beträgt. Besonders deutlich tritt die Verfestigung in der Oberflächenhärte zutage, die ein Vielfaches von der des unbehandelten Holzes beträgt.
• Beispiel 4 Eine aus Faserbrei gegossene Papierplatte tränkt man 1/z Stunde unter Druck mit reinem Toluylendiisocyanat und behandelt nach Entfernung von überschüssigem Diisocyanat in einer Presse bei einem Druck von etwa ioo kg/cm2 und einer Temperatur von 1400 C 1/2 Stunde lang. Man erhält auf diese Weise Papierplatten, die sich durch gute Wasserfestigkeit auszeichnen und deren Festigkeit um etwa iooo/o erhöht wurde.
• Beispiel 5 Eine aus Faserbrei hergestellte Platte wird gemäß Beispiel 4 mit dem in Beispiel 3 aufgeführten Lösungsmittelgemisch behandelt und dann nach Verdunsten des Lösungsmittels bei 140' C 1/2 Stunde einem Preßvorgang unterworfen. Die erhaltene Platte besitzt eine auf das doppelte gesteigerte Festigkeit neben guter Wasserfestigkeit. Beispiel 6 41 eines io/oigen Faserbreies aus Papier werden mit 44g einer 45o/oigen wäßrigen Emulsion des Kondensationsproduktes aus 3 Teilen Adipinsäure mit 4 Teilen Trimethylolpropan, in die 34g des Adduktes aus 2 Teilen Malonsäureäthylester mit i Teil Hexamethylendiisocyanat eingerührt wurden, unter Rühren versetzt und dann in einer Form abgesaugt. Der entstandene Formling wird bei 8o bis 9o0 C getrocknet, dann etwa 2 bis 3 Stunden bei 150' C belassen und anschließend bei 17o bis 18o° C kurz gepreßt. Man erhält einen sehr festen Preßkörper, der sich gegenüber einem solchen aus nicht imprägniertem Faserbrei durch erhöhte Festigkeit auszeichnet.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Veredeln von geformten Massen aus Fasermaterialien, wie Holz oder Cellulosefasern, dadurch gekennzeichnet, daß diese Stoffe mit Diisocyanaten und evtl. zusätzlich mit Verbindungen, die mindestens 2 mit Isocyanatgruppen reaktionsfähige Wasserstoffatome enthalten, unter Druck imprägniert und dann mit oder ohne Druck solchen Bedingungen ausgesetzt werden, unter denen die Imprägniermittel härten.
2. 2. Ausführungsform des Verfahrens gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle von Diisocyanaten solche Verbindungen verwendet werden, welche bei höheren Temperaturen wie Diisocyanate reagieren.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Stoffe der wäßrigen Aufschlemmung solcher Stoffe zugesetzt werden, welche zur Herstellung poröser Formkörper dienen, worauf dann in an sich bekannter Weise aus diesen Aufschleinmungen mit - Hilfe poröser Formen oder Unterlagen durch Anwendung von Druck oder Vakuum Faseryliese bzw. Formkörper hergestellt werden; bei denen die Diisocyanate frei werden und mit sich selbst oder den Polyoxyverbindungen in Reaktion treten.