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Verfahren zur Herstellung von nicht porösen harten Faserplatten Bisher
verwendete man bei der Imprägnierung von Faserstoffen das Imprägnierungsmittel hauptsächlich
entweder in Mengen von o, i bis i,o 0/0 oder von 6 bis i20/0, berechnet auf das
Trockengewicht derFaserstoffe. Man hat zwar auch in sehr seltenen Fällen Mengen
zwischen z bis 6% verwendet, und zwar aus den weiter unten genannten Gründen. Imprägnierungen
mit Mengen innerhalb o,i bis i,o%, wie z. B. beim Zusatz von Leimstoffen, werden
im allgemeinen so durchgeführt, daß man das Imprägniermittel in Form einer wäßrigen
Emulsion verwendet, wobei die Faserstoffe in wäßrigen Suspensionen gehalten werden.
Ein Zusatz des Imprägniermittels in dieser Verfahrensstufe und in dieser Weise hat
den Nachteil, daß er mit beträchtlichen Verlusten an Imprägniermittel verbunden
ist, das mit dem Wasser bei der Formgebung fortgeht. Dieser Mißstand hat bis jetzt
die Verwendung größerer Mengen von Imprägniermitteln verhindert. In Fällen, in denen
es wünschenswert war, größere Mengen von Imprägniermitteln zu verwenden, war es
deshalb üblich, so zu verfahren, daß man den Faserstoff, nachdem er seine endgültige
Form erhalten hatte, in das Imprägnierungsmittel oder in eine Lösung desselben in
einem billigen Lösungsmittel, wie z. B. Kerosin, getaucht hat.
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Dieses Tauchverfahren hat viele Nachteile. Es ist kostspielig, da
es eine umfangreiche Vorrichtung
mit mechanischer Ausrüstung erfordert.
Des weiteren ist es schwer, das Imprägniermittel gleichmäßig im Faserstoff innerhalb
der gewünschten engen Grenzen zu verteilen, da verschiedene Teile des Faserstoffes
oftmals das Imprägniermittel in verschiedenen Verhältnissen absorbieren. Wenn das
Imprägniermittel in Form einer Lösung verwendet wird, so ist es leichter, den gewünschten
Grad der Imprägnierung zu erhalten; in diesem Fall muß jedoch das Lösungsmittel
durch Verdampfen entfernt werden. Letzteres ist aber in vieler Hinsicht mit großen
Mißständen verbunden, unter anderem mit Feuergefährlichkeit, da die in Frage kommenden
Lösungsmittel leicht entzündbar sind. Wenn teuere Lösungsmittel verwendet werden,
die wiedergewonnen werden müssen, so hat dies den Gebrauch einer umfangreichen Apparatur
zur Folge. In vielen Fällen hat das geeignete Lösungsmittel jedoch eine so hohe
Viskosität, daß es nicht unverdünnt verwendet werden kann. Im allgemeinen ist im
Hinblick auf das Erfordernis, eine gleichmäßige Imprägnierung und einen mäßigen
Verbrauch an Lösungsmitteln zu erhalten, nur ein Tauchverfahren anwendbar, das die
in Betracht kommenden Imprägniermittel in verhältnismäßig hoher Konzentration enthält.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von nicht
porösen harten Faserplatten durch Behandeln eines vorverdichteten nassen Faserfilzes
mit einem härtenden Imprägniermittel und anschließender Pressung, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß eine zur völligen Durchtränkung ausreichende Menge des Imprägniermittels
auf die eine Seite der Faserbahn aufgebracht, diese alsdann zwischen einer polierten
Platte, die mit der imprägnierten Seite in Berührung kommt, und einem Drahtnetz
einem variierenden Druck in einem Bereich von 5o bis 15 kg/cm2 bei einer
Temperatur von etwa 13o bis 22o° C, unter Aufrechterhaltung einer wenigstens gegen
Ende des Preßvorganges sauren Reaktion im Fasermaterial, ausgesetzt und anschließend
einer Warmhärtung, vorzugsweise bei 15o bis aoo° C, unterworfen wird.
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Das Imprägniermittel wird zweckmäßig als wäßrige Emulsion, die als
Emulgiermittel eine in der Hitze Ammoniak abspaltende Ammoniumverbindung, z. B.
fettsaures Ammonium, enthält, verwendet.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung besitzt nicht die oben angegebenen
Nachteile des bekannten Verfahrens. Darüber hinaus hat es noch den Vorteil, daß
der Herstellungsgang der Platten im Fabrikationsprozeß nicht gestört oder behindert
wird. Eine besondere Handhabung oder ein Transport der Platten ist nicht erforderlich;
die Platten gehen in der üblichen Weise durch den Herstellungsprozeß hindurch. Es
wird kein besonderer Raum oder Platz in der Fabrik in Anspruch genommen, vielmehr
ist nur eine Rohrleitung mit einer Düse oberhalb der Faserbahn erforderlich. Im
Vergleich mit dem Tauchimprägnierverfahren, bei dem eine besondere Tauchanlage nötig
ist, ist dies ein bedeutender Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung. Außerdem
ist es möglich, die Menge des zur Verwendung kommenden Imprägniermittels genau zu
regulieren und zu bestimmen, um eine bestimmte Dosierung zu bekommen. Auch Imprägniermittel
mit hoher Viskosität können mit Vorteil verwendet werden, da durch die Heißpressung
die Imprägniermittel ohne Anwendung eines Lösungsmittels veranlaßt werden, in den
Filz einzudringen. Die Menge des vom Faserfilz aufgenommenen Imprägniermittels ist
sehr hoch - g5 °/o - und unter bestimmten Bedingungen noch höher. Hierdurch werden
die Kosten der Imprägnierung im Vergleich zu den bekannten Verfahren wesentlich
herabgesetzt.
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Im Hinblick darauf, daß das Imprägniermittel durch den Faserstoff
während des Pressens fließt. wird der Faserstoff sehr gleichmäßig imprägniert. Hierdurch
erhält man einen imprägnierten Stoff, der ausgezeichnete Eigenschaften sowohl im
Hinblick auf die Festigkeit als auch auf die Wasserbeständigkeit besitzt.
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Besonders geeignete Imprägniermittel für die Durchführung des Verfahrens
gemäß der Erfindung sind Produkte aus ungesättigten höheren Fettsäuren oder Ölen,
die solche Fettsäuren enthalten oder Harzsäuren, wie Leinöl, Sojabohnenöl, Tallöl
u. dgl., modifiziert mit einer dienophilen Verbindung, wie Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid
oder Fumarsäure, und verestert mit einem oder mehreren mehrwertigen Alkoholen, wie
Glycerin, Glykol, Sorbit und Pentäerythrit. Ein besonderes Beispiel für ein Imprägniermittel
dieser Art ist ein Produkt, das aus einer ungesättigten Tallölfettsäure durch Anlagerung
von Maleinsäureanhydrid und Veresterung mit Glycerin erhalten wurde und in dem alle
sauren Gruppen verestert sind.
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Andere Beispiele für Imprägniermittel, die mit Vorteil bei der Durchführung
des Verfahrens gemäß der Erfindung benutzt werden können, sind beispielsweise Standöl
aus Leinöl, Phenol-Formaldehyd- und Harnstoff-Formaldehyd-Harze; die beiden letzteren
in ihrer öligen Modifikation, und Alkydharze.
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Je nach den Umständen kann das Imprägniermittel als solches oder in
Form einer Emulsion oder in Lösung verwendet werden. Es wird vorteilhafterweise
auf den Faserfilz aufgestrichen oder aufgespritzt. Nach einer bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens wird es in wäßriger Emulsion, mit Wasser als äußere (kontinuierliche)
Phase, zugesetzt.
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Falls erwünscht, können zwei oder mehrere verschiedene Imprägniermittel
in Mischung oder nacheinander in verschiedenen Stufen verwendet werden.
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Bei der Durchführung des Verfahrens wird die Behandlung den vorhandenen
Bedingungen angepaßt in bezug auf die Art des Faserstoffes, die Dicke und Struktur
des Faserfilzes, die Art und Viskosität des Imprägniermittels, die gewünschte Menge
des Imprägniermittels, das in den Fasern enthalten sein soll, die Temperatur beim
Preßvorgang usw., von denen die eine zu der anderen in wechselseitiger Beziehung
steht. Im allgemeinen
muß in Fällen, in denen ein gegebener Faserstoff
imprägniert werden soll, die Behandlung unter Bedingungen durchgeführt werden, bei
denen Temperatur, Zeit und Druck in sehr engen Beziehungen stehen. Die besten Bedingungen
können leicht durch einen Vorversuch ermittelt werden.
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Bei der praktischen Durchführung der Erfindung hat es sich als zweckmäßig
erwiesen, ein Imprägniermittel mit einer Viskosität von ungefähr 2ooo bis 5ooo cP
bei 2o° C zu verwenden.
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Die Pressung des Faserfilzes nach seiner Behandlung mit dem Imprägniermittel
wird vorteilhafterweise in einer oder mehreren Perioden von einer Dauer von wenigstens
3o bis 45 Sekunden durchgeführt. Die ganze Preßdauer schwankt zwischen ungefähr
6 und 2o Minuten; sie ist abhängig von der angewandten Temperatur und dem angewandten
Druck und den Eigenschaften des Faserstoffes.
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Es können Verbindungen, die dem Imprägniermittel eine erhöhte Wirkung
verleihen, diesem zugesetzt werden. So kann es in bestimmten Fällen erwünscht sein,
der Faserplatte Zusatzstoffe einzuverleiben, wie Insekten- oder Schwammvernichtungsmittel.
Zu diesem Zweck setzt man dem Imprägniermittel solche Stoffe zu. Als geeigneter
Stoff hierfür werden z. B. Tetra- und Pentachlorphenole oder ihre Salze, Chlornaphthalin
usw. genannt. Des weiteren können auch Farbstoffe zugesetzt werden.
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Für manche Zwecke ist es erwünscht, den Faserplatten eine bestimmte
Farbtönung zu geben, z. B. eine braune Farbschattierung. Diese kann durch Zusatz
von Stoffen erfolgen, die gleichzeitig die Härtung der als Imprägniermittel verwendeten
synthetischen Harze beschleunigen, wie Sikkative, die ohne Zusatz von anderen Farbpigmenten
der Oberfläche der Platte eine bestimmte Farbe geben. So z. B. erhält man bei Verwendung
einer Eisenverbindung als Sikkativ, wie Eisennaphthenat, -linolat oder -rosinat,
eine annähernd graue Farbe, während die entsprechenden Manganverbindungen der Platte
eine Farbe geben, die ins Braune geht. Die .Mengen, die zur Hervorbringung solcher
Effekte erforderlich sind, entsprechen den Mengen, die man verwenden muß, um eine
Sikkativwirkung zu erhalten; sie bewegen sich in der Größenordnung von o,i bis i,o%
Metall, berechnet auf die Menge des 1 mprägnierinittels. Beispiele i. Beim Imprägnieren
des Faserfilzes wird das Öl als Imprägniermittel auf die obere Seite des Faserfilzes
gebracht, die während der darauffolgenden Pressung in einer Hochdruckpresse auf
der polierten Platte liegt, und zwar an einer Stelle unmittelbar anschließend an
das letzte Paar Rollen der Maschine oder der Vierzylinderrundsiebmaschine, aus.
der der Faserfilz für die Imprägnierung heraustritt. Als Imprägniermittel wird ein
Tallölprodukt verwendet, das mit Maleinsäureanhydrid behandelt und mit Glycerin
verestert war und eine Viskosität von 2ooo bis 5ooo cP bei 20° C hatte. Zur vollständigen
homogenen Imprägnierung des Faserfilzes werden 6 bis 8% des Öles, bezogen auf das
Trockengewicht des Faserfilzes, zugegeben. Das Öl wird in Form einer 0l-in-Wasser-Emulsion
mit einer Konzentration von i Teil 01 auf ? Teile Wasser zugesetzt. Bei der Herstellung
der Ernulsion wird Ammoniak zugegeben, das mit den freien fettsauren Gruppen des
Tallöls den Emulgator bildet. Die Emulsion wird mittels zweier Reihen von Zerstäuberröhren
mit Düsen aufgetragen, wobei ein vollständiger und einheitlicherÜberzug auf dem
Faserfilz entsteht. Wenn die Ölemulsion auf die obere Seite des Faserfilzes stößt,
zerfällt sie.
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Nach der Imprägnierung wird der Faserfilz in eine Hochdruckpresse
gebracht, wo er bei einem Druck von 5o kg/cm2 und einer Temperatur von igo bis 2oo°
C gepreßt wird. Bei der Druckoperation wird der Faserfilz zuerst dem ganzen Druck
der Presse für zwei Zehntel bis zu mehreren Zehnteln Sekunden ausgesetzt, worauf
der Druck auf z. B. 8 bis io Atrn. verringert wird und das im Filz zurückbleibende
Wasser verdampfen kann. Hierauf wird nochmals mehrere Minuten bei Hochdruck gepreßt.
Der gesamte Preßvorgang kann innerhalb enger Grenzen in Abhängigkeit von den geforderten
Eigenschaften der Faserplatte variiert werden. Bei der oben beschriebenen Olimprägnierung
wird, um eine homogene Durchdringung des Faserfilzes zu erhalten, der Faserfilz
zunächst vorzugsweise 3o bis 45 Sekunden unter hohem Druck gepreßt.
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Unter den genannten Druck- und Temperaturbedingungen vermindert sich
die Viskosität des Tallölproduktes so stark, daß das 01 in dem ganzen Faserfilz
homogen verteilt wird, während zu gleicher Zeit dank der Preßtemperatur eine beginnende
Erhärtung stattfindet. Die endgültige Härtung wird nach dem Pressen in Härtungskammern
bei einer Temperatur von z. B. 165° C während 6 bis 9 Stunden bewirkt. Die so hergestellte
gehärtete Faserplatte hat eine Biegungsfestigkeit von 9oo bis 95o kg/cm2 und absorbiert,
in Wasser von 25° C getaucht, nach 6 Stunden 7 bis 8%, nach 24 Stunden 14 bis 16%
und nach 72 Stunden 21 bis 24% Wasser.
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2. Die Behandlung des Faserstoffes erfolgt wie im Beispiel i mit dem
Unterschied, daß die Hochdruckpressung von 5o kg/cm2 nur einmal ungefähr
30 bis 45 Sekunden lang vorgenommen wird. Der Druck wird dann verringert,
damit das Wasser verdampfen kann. Alsdann wird die harte Faserplatte einer endgültigen
Härtung unterworfen.
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3. Um die Festigkeit einer normalen harten Faserplatte um 20% zu erhöhen
und ihren Widerstand gegen Wasser zu verbessern, wird eine Imprägnierung mit einem
Imprägniermittel ausgeführt, das aus mit Maleinsäureanhydrid behandeltem Tallöl
besteht, das mit Glycerin verestert worden ist und eine Viskosität von iooo bis
2ooo cP bei 20° C besitzt, wobei das Imprägniermittel in einer Menge von o,3%, berechnet
auf das Trockengewicht des Faserstoffes, zugesetzt wird.
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Wenn das Imprägniermittel in Form einer wäßrigen Emulsion zugegeben
wird, ist die Ver-
Wendung eines Emulgators im sauren p11-Bereich
während der darauffolgenden Pressung nötig.