DE920987C

DE920987C - Manufacture of molded fibrous bodies containing binders

Info

Publication number: DE920987C
Application number: DEH3801D
Authority: DE
Inventors: Oswald Dr Wyss
Original assignee: NORDDEUTSCHE HOMOGENHOLZ GES M
Current assignee: NORDDEUTSCHE HOMOGENHOLZ GES M
Priority date: 1943-06-08
Filing date: 1943-06-08
Publication date: 1954-12-06

Description

Herstellung bindemittelhaltiger Faserstoff ormkörper Die Herstellung bindemittelhaltiger Faserstoffformkörper, bei der auf kontinuierlichem Wege endlose Bahnen resultieren, die aber auch diskontinuierlich ausgeführt wird, auf welche Art vorzugsweise Platten und geformte Gegenstände erzeugt werden, geschieht in der Regel derart, daß die zur Verwendung gelangenden Faserstoffe in Wasser fein verteilt, aufgeschlagen bzw. gemahlen und auf den für die Weiterverarbeitung geeigneten Verdünnungsgrad von im allgemeinen i bis 6% gebracht werden. Sind die Bindemittel wasserlöslich, so können sie ohne weiteres dem Stoffbrei vor der Entwässerung, Verformung, Trocknung bzw. Ausheizung einverleibt werden, woran sich gegebenenfalls noch eine Fixierung auf der Faser anschließen kann. Sind die zu verwendenden Bindemittel aber unlöslich, so müssen andere Wege eingeschlagen werden, die eine gleichmäßige Verteilung zwischen Faser und Bindemittel im Fertigprodukt gewährleisten. Im Fall, daß das oder die Bindemittel in Lösungsmitteln löslich sind, hat man lediglich oder vorwiegend aus Faserstoffen gebildete Bahnen, Platten und Formlinge nach ihrer guten Trocknung in solche Lösungen zur Imprägnation eingebracht. Diese nachträgliche Imprägnation ist jedoch einmal eine zeitraubende Angelegenheit, da die Gegenstände in eigene dazu gebaute Apparaturen und meist unter mehrfach wiederholter Einwirkung von Druck und Vakuum zu behandeln sind, wenn eine gleichmäßige Durchtränkung, zumal bei stärkeren oder erheblich vorgepreßten Formlingen, erreicht werden soll. Die Vortrocknung muß jeglichen Feuchtigkeitsgehalt im Formling beseitigt haben, da die im Lösungsmittel gelösten wasserunlöslichen Stoffe beim Eindiffundieren in wasserhaltige Zonen des Tränkungskörpers sich dort ausscheiden und dann nach Art semipermeabler Membranen nur noch das Lösungsmittel, aber nicht die gelösten Stoffe weitereindringen lassen. An diese erste vor der Tränkung auszuführende gute Trocknung bzw. Ausheizung schließt sich nach der Tränkung eine nochmalige Trocknung an, die mit einer Wiedergewinnung der Lösungsmittel gekuppelt sein muß. Der ganze Vorgang ist also umständlich, zeitraubend und teuer.Production of Binder-Containing Fibers The Production binder-containing molded fibrous material, in which continuously endless Paths result, which are also carried out discontinuously, on which Type preferably plates and shaped objects are produced, happens in the Usually in such a way that the fibers used are finely distributed in water, Whipped or ground and to the degree of dilution suitable for further processing from generally i to 6%. Are the binders soluble in water, in this way they can easily be added to the pulp before dewatering, shaping and drying or heating are incorporated, which may be followed by a fixation can connect on the fiber. However, if the binders to be used are insoluble, so other paths must be taken, which ensure an even distribution between Ensure fibers and binders in the finished product. In the event that that or that Binders are soluble in solvents, one has only or mainly from Sheets, boards and briquettes formed from fibrous materials after they have been thoroughly dried incorporated into such solutions for impregnation. This subsequent However, impregnation is once a time-consuming affair, since the objects in our own equipment built for this purpose and mostly with repeated action of pressure and vacuum are to be treated if a uniform impregnation, especially since in the case of stronger or considerably pre-pressed moldings, is to be achieved. the Predrying must have removed any moisture content in the molding, as the Water-insoluble substances dissolved in the solvent when diffusing into water-containing ones Zones of the impregnation body are excreted there and then semi-permeable in the manner of Membranes only allow the solvent to penetrate, but not the dissolved substances permit. At this first good drying or heating to be carried out before the impregnation After the impregnation, another drying follows, which is followed by a recovery the solvent must be coupled. So the whole process is cumbersome and time consuming and expensive.

Ein weiteres Verfahren zur Einbringung wasserunlöslicher Bindemittel in Faserstofformkörper ist das folgende: Da Kunstharzvorprodukte vornehmlich vom Phenol- und Harnstofformaldehydtyp, die z. B. im A-Zustand und zwischen A- und B-Zustand liegen, sowohl in verschiedenen Alkoholen, Ketonen und Estern, aber auch in wässerigen Alkalien löslich sind, hat man dieses Verhalten zur Herstellung bindemittelhaltiger Faserstoffplatten und Formkörper ausgenutzt, da aus Lösungsmitteln organischer Natur das Kunstharz bei der Verdünnung mit Wasser ausflockt und da das Harz einer alkalischen Lösung, in den Faserbrei eingebracht, dann durch Säuren, saure oder hydrolitisch spaltbare Salze u. dgl. in feinverteilter Form ausfällbar ist. Im ersten Fall geraten jedoch erhebliche und schwer wiederzugewinnende Mengen der Lösungsmittel in das Stoffwasser, zumal man hier mit Harzlösungen geringer Konzentration arbeitet, um nicht allzu kompakte Harzausscheidungen zu erhalten. Im zweiten Fall findet im Stoffwasser eine Neutralsalzbildung und Anreicherung statt, die die mitunter sehr erwünschte Kreislaufführung dieses Wassers stört, und außerdem schädigen schon geringe Reste von den in den Fasern verbleibenden Säuren oder Alkalien diese bei den notwendigen Ausheiztemperaturen und infolge ihrer Konzentrierung in der Faser beim Trocknungsvorgang. Vornehmlich Alkalien und Salze werden von den meisten Faserstoffen auch adsorptiv festgehalten. Die Anwesenheit solcher Stoffe beeinträchtigt jedoch die Lagerbeständigkeit der gefertigten Gegenstände.Another method of incorporating water-insoluble binders in molded fibrous bodies is the following: Since synthetic resin precursors are mainly from Phenol and urea formaldehyde type, e.g. B. in the A-state and between A- and B-state lie, both in various alcohols, ketones and esters, but also in aqueous ones Alkalis are soluble, one has this behavior for the production of binders Fibrous sheets and moldings are used because they are made from solvents of an organic nature the synthetic resin flocculates when diluted with water and because the resin is alkaline Solution, introduced into the pulp, then by acids, acidic or hydrolytic cleavable salts and the like can be precipitated in finely divided form. Advised in the first case however, significant and difficult-to-recover amounts of the solvent are in the Substance water, especially since one works here with resin solutions of low concentration not to get too compact resin precipitates. In the second case takes place in the fabric water a neutral salt formation and enrichment take place, which is sometimes very desirable Circulation of this water interferes, and also even small residues damage of the acids or alkalis remaining in the fibers, these in the case of the necessary Bakeout temperatures and as a result of their concentration in the fiber during the drying process. Most fibers also adsorb alkalis and salts held. The presence of such substances, however, affects the shelf life of the manufactured items.

Bei einem dritten Herstellungsverfahren bindemittelhaltiger Faserstofformkörper werden wasserunlösliche Kunstharze, vornehmlich solche des Phenolforinaldehydtyps, unter Anwendung von Schutzkolloiden dispergiert und dann in den Faserbrei eingetragen. Wenn es auch gelungen ist, mittels dieses Verfahrens Produkte mit guten Festigkeitseigenschaften und befriedigende kunststoff- und kunstholzartigen Materialien zu fabrizieren, so ist trotzdem die Schutzkolloidenverwendung bei der Einverleibung wasserunlöslicher Bindemittel -in einem wäßrigen Faserstoffbrei noch nicht als Ideallösung für die Erzeugung solcher Gegenstände anzusprechen. Versuche haben ergeben, daß Prüfkörper aus den reinen Harzen, verglichen mit Prüfkörpern aus mit Schutzkolloid emulgierten Harzen, wesentlich bessere Eigenschaften, besonders Festigkeitswerte, aufweisen. Dies ist offenbar dadurch zu erklären, daß die wenn auch sehr geringen Mengen an Schutzkolloid (etwa o, i bis 5 %) den makromolekularen Strukturaufbau der Harze stören.In a third manufacturing process, binder-containing molded fibrous bodies water-insoluble synthetic resins, primarily those of the phenolforaldehyde type, dispersed using protective colloids and then introduced into the pulp. Even if this process has succeeded, products with good strength properties are obtained and to fabricate satisfactory plastic and synthetic wood-like materials, so the use of protective colloids is nevertheless less water-insoluble during incorporation Binder -in an aqueous pulp not yet an ideal solution for the To address the creation of such objects. Tests have shown that test specimens from the pure resins compared with test specimens from emulsified with protective colloid Resins, have much better properties, especially strength values. This can apparently be explained by the fact that the albeit very small amounts of Protective colloid (about 0.1 to 5%) the macromolecular structure of the resins disturb.

Es ist bekannt, daß man zu oft recht stabilen Dispersionen, vornehmlich emulsoiden Charakters, ohne Anwendung eines Schutzkolloides gelangen kann, wenn man die Dispergierung unter Beschallen durchführt. Unter Anwendung von Schwingungen des Ultraschallgebietes sind so z. B. Öl-in-Wasser-Emulsionen und auch solche des Quecksilbers hergestellt worden. Es wurde nun gefunden, daß es auch möglich ist, Kunstharze so schwingungstechnisch zu dispergieren, und daß man zu bindemittelhaltigen Faserstoffplatten und Formkörpern besonders guter Eigenschaften gelangt, wenn man einer auf die anfangs beschriebene Weise hergestellten Faserstoffsuspension Dispersionen wasserunlöslicher Bindemittel zusetzt, die auf diese Weise erzeugt sind. Hierbei kann es vorteilhaft sein, Bindemittel und Dispersionsmedium zu erwärmen, wenn die Bindemittel bei Raumtemperatur spröde oder zähplastisch sind und bei Temperaturzufuhr erweichen oder flüssig werden. Wenn man hierbei mit in der Wärme schneller erhärtenden Substanzen, z. B. Harzen des Phenolformaldehydtyps, arbeitet, wird man für die Dispergierung eine Temperatur wählen, bei der das Harz zwar erheblich weicher oder flüssig geworden, die Härtungsgeschwindigkeit aber noch nicht wesentlich gesteigert wurde.It is known that too often very stable dispersions, especially emulsoid character, without the application of a protective colloid, if the dispersion is carried out with sonication. Using vibrations of the ultrasound area are such. B. oil-in-water emulsions and also those of the Mercury. It has now been found that it is also possible To disperse synthetic resins vibrationally, and that one to binder-containing Fiber sheets and molded articles particularly good properties when you a pulp suspension prepared in the manner described at the beginning, dispersions water-insoluble binders added, which are produced in this way. Here it can be advantageous to heat the binder and dispersion medium when the Binders are brittle or tough at room temperature and when exposed to temperature soften or become fluid. If you do this with hardening faster in the heat Substances, e.g. B. resins of the phenol-formaldehyde type, works, one is used for the dispersion choose a temperature at which the resin has become considerably softer or fluid, the curing rate has not yet increased significantly.

Die mittels-Einverleibung schwingungstechnisch dispergierter Bindemittel erzeugten Gegenstände zeichnen sich durch verbesserte Eigenschaften, z. B., Erhöhung verschiedener Festigkeitswerte, aus. Es ist daher z. B. möglich, zur Erzielung der bisher erreichten Eigenschaften den Anteil des meist erheblich teureren Bindemittels herabzusetzen. Die Herabsetzung des Bindemittelanteils erleichtert aber in der Regel auch die Bearbeitungsfähigkeit sonst gleichwertiger Formkörper durch Werkzeuge aller Art.The means of incorporation of vibrationally dispersed binders articles produced are characterized by improved properties, e.g. B., increase different strength values. It is therefore z. B. possible to achieve the properties achieved so far equal the proportion of the usually considerably more expensive binder to belittle. However, reducing the proportion of binder generally makes it easier also the processing ability of otherwise equivalent moldings by tools of all Art.

Ein weiterer Vorzug der Anwendung schwingungstechnisch dispergierter Bindemittel bei dieser Fabrikation besteht darin, daß jegliche Einbringung von Lösungsmitteln, Neutralsalzen und sonstigen Umsetzungsprodukten, aber auch von Schutzkolloiden, in das Fabrikationswasser und damit die Anreicherung der genannten Stoffe in diesem vermieden wird, wenn das Wasser im Kreislauf geführt wird. Dadurch wird die Kreislaufführung unter Umständen erst möglich, auf alle Fälle aber bedeutend günstiger gestaltet. Das Bindemittelskelett besitzt aber auch eine erhöhte Wasserfestigkeit, und es enthält keine Stoffe mehr, die aus dem Skelett herausgelöst werden könnten, und auch nicht die meist hydrophilen Schutzkolloide, die unter dem Einfluß von Wasser oder Feuchtigkeit quellen und damit die Formbeständigkeit des ganzen Körpers herabsetzen.Another advantage of using vibrations that are dispersed The binding agent in this production is that any introduction of solvents, Neutral salts and other reaction products, but also of protective colloids, into the production water and thus the accumulation of the substances mentioned in it avoided if the water is circulated. This will make the circulation under certain circumstances only possible, but in any case designed significantly cheaper. However, the binder skeleton also has increased water resistance, and it contains no more substances that could be released from the skeleton, and not either the mostly hydrophilic protective colloids that come under the Influence of Water or moisture swell and with it the dimensional stability of the whole body reduce.

Claims

PATENT CLAIMS: r. Production of binder-containing molded fibrous bodies on the wet route from fibers and binder dispersions, characterized in that that binder dispersions, preferably emulsoid in character, are used, generated by vibrations.

2. Production of moldings according to Claim r, characterized in that binder dispersions without protective colloids be used.