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Verfahren zur Herstellung von nicht porösen, harten, farbigen Faserplatten
Gegenstand des Hauptpatents ist ein Verfahren zur Herstellung von nicht porösen,
harten Faserplatten durch Behandeln eines vorverdichteten nassen Faserfilzes mit
einem härtenden Imprägniermittel und anschließende 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/cma bei einer Temperatur
von etwa i3o bis 22o° C, unter Aufrechterhaltung einer wenigstens gegen Ende des
Preßvorganges sauren Reaktion im Fasermaterial, ausgesetzt und anschließend einer
Wärmehärtung, vorzugsweise bei i5o bis 2oo° C, unterworfen wird.
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Das Imprägniermittel kann aus synthetischen Harzen, sowohl von thermoplastischem
Charakter, wie
Polyvinylchlorid, als auch wärmebeständigem Charakter,
wie Aminoplasten, Phenolplasten, Alkydharzen, und weiter aus rohem oder vorbehandeltem
Leinöl, Sojabohnenöl, Tallöl od. dgl. oder Verbindungen oder Mischungen der obengenannten
Stoffe bestehen.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Weiterbildung dieses Verfahrens
und hat die Herstellung ganz oder teilweise gleichmäßig imprägnierter, gepreßter,
faseriger Stoffe (Füllungen) zum Gegenstand. Auf der einen Seite sind die Faserstoffe
mit einer Schicht von Farbe versehen, die mehr oder weniger tief in das faserige
Material eindringt und je nach Bedarf ganz oder nur zum Teil eine Schutzschicht
auf den Faserstoffen bildet. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist hauptsächlich
dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem Zusatz des Imprägniermittels oder
daran anschließend ein Farbstoff auf die Seite der verfilzten Faser aufgetragen
wird, die mit der polierten Platte in Berührung kommt. Als Farbstoffe können geeignete
anorganische oder organische Farbstoffe, vorzugsweise Pigmente, verwendet werden.
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Es ist bereist bekannt, zum Imprägnieren von geformten Faserstoffen
den Faserstoff in das Imprägniermittel oder in eine Lösung desselben zu tauchen,
die mit Pigmenten versetzt ist, um so eine imprägnierte Pappe bestimmter Farbe zu
erhalten. Dieses Verfahren hat jedoch viele Nachteile. Infolge des Ausfließens des
Imprägniermittels nach dem Eintauchen erhält die Oberfläche des Faserstoffes ein
weniger ansprechendes Aussehen, und überdies sind die Kosten durch den Verbrauch
von Farbstoffen und Imprägniermitteln beträchtlich.
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Es ist auch bekannt, den Faserstoff, nachdem er gepreßt und geschnitten
ist, mit einer Schicht von Farbe oder gefärbter Emaille zu versehen. Als Beispiel
für solche Erzeugnisse, die man durch nachträgliche Oberflächenbehandlung des Faserstoffes
erhält, seien sogenannte lackierte Pappen erwähnt. Eine derartige Oberflächenbehandlung
ist jedoch teuer, da sie viel Arbeit und beträchtliche Zeit erfordert. Erzeugnisse,
die bisher auf diese Weise hergestellt wurden, haben weiterhin den Nachteil, daß
die Füllungen, wenn sie dem Wasser ausgesetzt werden, die Neigung haben, so stark
zu quellen, daß die Lackschicht zerreißt.
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Die Nachteile dieses bekannten Verfahrens werden gemäß vorliegender
Erfindung ausgeschlossen und dadurch eine technisch und wirtschaftlich befriedigende
Lösung des Problems erreicht. Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung wird gleichzeitig
der Faserstoff imprägniert und seine eine Seite mit einer Farbschicht verschiedener
Stärke, mit Farbe, Preßglanz usw. versehen, so daß er für verschiedene Verwendungszwecke
geeignet ist.
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Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird der Farbstoff
mit dem Imprägniermittel zugegeben, z. B. im Imprägniermittel gelöst oder darin
fein verteilt oder als Mischung des Imprägniermittels mit einer Lösung des Farbstoffes
oder zusammen mit dem Imprägniermittel; letzteres in Form einer wäßrigen Emulsion.
Der Farbstoff kann auch getrennt zugefügt werden, entweder in trockener Form oder
in Form einer Suspension oder Lösung. Geeignete Farbstoffe sind z. B. die folgenden
weißen und gefärbten Stoffe: Zinkoxyd, Zinksulfid, Titandioxyd, Lithopone, Antimontrioxyd,
Bariumsulfat, basisches Bleisulfat, gelbes, rotes, braunes und schwarzes Eisenoxyd,
gelbes und rotes Cadmiumsulfid, Chromgelb, Chromgrün und Chromrot, Chromoxyd, Eisenblau,
Cobaltblau, Cobaltgrün und Ruß.
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Der Farbstoff kann z. B. in Mengen von i bis io°/o, zweckmäßig von
i bis 80/, und vorzugsweise von 2 bis 601, in bezug auf das Trockengewicht
des Faserstoffes, zugesetzt werden. Falls erwünscht, können zwei oder mehrere verschiedene
Farbstoffe zugesetzt werden, z. B. ein weißes Pigment mit einem farbigen Pigment,
wobei man verschiedene Farbschattierungen erhält.
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Entsprechend der Art des Farbstoffes und der Weise, in welcher die
Farbe und das Imprägniermittel hinzugesetzt werden, und im Hinblick auf die Reihenfolge,
in der dies geschieht, ist es möglich, während der folgenden Pressung gegen die
polierte Platte das Imprägnier- und das Färbemittel in verschiedenen Tiefen in den
Faserstoff eindringen zu lassen. Bei geeigneter Wahl des Farbstoffes und des Imprägniermittels
und den Bedingungen bei ihrer Anwendung ist es so z. B. möglich, eine Verteilung
des Imprägniermittels im Faserfilz durch seine ganze Dicke hindurch zu erreichen
oder auch nur bis zu einer begrenzten Tiefe, wobei der Farbstoff hauptsächlich auf
der Oberfläche oder in der Oberflächenschicht des Faserfilzes, die der polierten
Platte zugekehrt ist, konzentriert ist.
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In den Fällen, in denen eine vollständige Durchdringung gewünscht
wird, sind verhältnismäßig große Mengen an Farbstoff und Imprägniermittel erforderlich,
da der Farbstoff in hochkonzentrierter Form verhältnismäßig tief in den nassen Faserfilz
eindringt.
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Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform des Verfahrens wurde
weiter gefunden, daß die Deckfähigkeit eines Pigments beträchtlich gesteigert werden
kann, wenn zu dem Pigment eine anorganische Verbindung mit solchen oberflächenaktiven
Eigenschaften hinzugefügt wird, daß sie die Anfeuchtung des Farbstoffes durch das
Imprägniermittel in einer Suspension von Farbstoff und Imprägniermittel mit Wasser
als stetiger Phase fördert. Auf diese Weise kann der Farbstoff auf der Oberfläche
des Faserstoffes konzentriert werden, was eine völlige Bedeckung zur Folge hat,
die man mit einem beträchtlich geringeren Farbstoffgehalt erreicht als ohne Verwendung
einer oberflächenaktiven Substanz. Dies ist von besonderer Bedeutung im Falle weißer
und hellschattierter Färbemittel.
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Beispiele für oberflächenaktive Substanzen im Sinne der Erfindung
sind Kieselsäure, Silikate und Aluminiumhydroxyde, die für sich oder in Mischung
miteinander angewendet werden können, und zwar in Mengen z. B. von o,2 bis 2 °%,
vorzugsweise von 0,5
bis 2 °/o. Sie können entweder zusammen mit dem Farbstoff,
z. B. in Form einer Suspension, oder getrennt zugesetzt werden.
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Durch Variierung der Menge der Zusätze des Färbemittels und der oberflächenaktiven
Substanz können die Deckeigenschaften des Farbstoffes verändert und ein Faserstoff
mit farbiger Oberfläche erhalten werden,
der verschiedene Eigenschaften
besitzt. Die Oberflächenhärte, die Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung und andere
ähnliche Eigenschaften der Farbschicht hängen von der Wahl des Imprägniermittels
und der Anwendungsmethode des Imprägnier- und des Farbstoffes ab. Das Verfahren
gemäß der Erfindung kann demgemäß in einer Vielzahl von Ausführungsformen durchgeführt
werden, wobei der Zusatz des Imprägniermittels und der Farbe nacheinander in einer
Anzahl von Stufen stattfinden kann. Zum Beispiel kann die Imprägnierung zuerst mit
einem Imprägniermittel von verhältnismäßig geringer Viskosität durchgeführt werden,
das den Faserstoff leicht durchdringt, und darauffolgend mit einem Imprägniermittel
mit größerer Viskosität, kombiniert mit dem Farbstoffzusatz. Auf diese Weise erhält
man eine große Oberflächenhärte.
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Die so hergestellte gefärbte Oberfläche sieht aus wie eine emaillierte
Oberfläche; sie ist ganz glatt im Gegensatz zu den Oberflächenüberzügen, die man
bei den bekannten Verfahren erhält, wozu noch kommt, daß letztere nur bei Anwendung
mehrerer Oberflächenüberzüge mit Zwischenpolierung der Oberfläche durchgeführt werden
können. Wenn der Faserstoff einer Hitzehärtung unter Druck unterworfen wird, erhält
man gleichzeitig eine Härtung der Farbschicht.
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Bei Anwendung einer Suspension oder Emulsion des Farbstoffes und des
Imprägniermittels in Wasser ist es notwendig, bei einem p11-Wert unter 8 oder in
Gegenwart eines Salzes zu arbeiten, das wähernd des Preßvorganges zersetzt wird,
wobei eine Säure frei wird; anderenfalls ist es möglich, daß der Faserstoff an der
polierten Platte anhaftet.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung ist außergewöhnlich leicht auszuführen,
da es nur einen Teil eines vollständig automatischen Fabrikationsprozesses bildet,
der nicht irgendeinen besonderen Zeitraum für die Herstellung von Faserstoff über
das notwendige Maß hinaus erfordert. Der Betrag der zusätzlich erforderlichen Arbeit
und der Verbrauch an Farbe und Imprägniermittel sind gering. Infolge der Behandlung,
der das Imprägniermittel mit dem Farbstoff während der Pressung und der Hitzehärtung
unterworfen wird, ist es möglich, billigere Stoffe als Imprägniermittel zu benutzen
als bei den bekannten Verfahren. Beispiel i Bei der Herstellung von Holzfaserplatten
mit einer weiß emaillierten Oberfläche wird das Färbe- und Imprägniermittel auf
die obere Seite des Faserfilzes aufgetragen, die während der darauffolgenden Pressung
in der Hochdruckpresse gegen die polierte Platte an einem Punkt gepreßt wird, der
unmittelbar hinter dem letzten Rollenpaar der Langsiebmaschine liegt. Als weißes
Pigment kann Zinkoxyd in einer Menge von 2 bis io °/o, bezogen auf das Trockengewicht
der Faser, in Abhängigkeit von dem Grad der gewünschten vollständigen Bedeckung
zugesetzt werden. Als Binde-und Imprägniermittel verwendet man vorzugsweise ein
Tallölprodukt, das mit Maleinsäureanhydrid behandelt und mit Glycerin oder Pentaerythrit
verestert war. Man führt vorzugsweise den Zusatz in zwei Stufen unmittelbar aufeinanderfolgend
durch. Hierbei wird in der zweiten Stufe ein Bindemittel, z. B: ein schnelltrocknendes
Alkydharz, verwendet, vorzugsweise ein behandeltes Tallöl, um eine guttragende Oberfläche
zu erhalten. Für eine vollständige Imprägnierung sind etwa 6 bis io °/o Öl erforderlich,
bezogen auf das Trockengewicht der Faser, abhängig vom Gehalt des angewendeten Pigments.
Als Zusatzsubstanz kann Kieselsäure und Zinksilikat im Höchstbetrag von i bis 20/"
bezogen auf das Trockengewicht der Faser, angewendet werden.
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Das Pigment und das Imprägniermittel werden in Form einer Emulsion
von Öl in Wasser in einer Konzentration von x Teil Öl auf 7 Teile Wasser zugegeben.
Bei der Bereitung der Emulsion wird Alkalisilikat zugefügt und darauffolgend durch
Zusatz eines Metallsalzes und von Ammoniumsulfat ausgefällt. Der Ammoniumsulfatzusatz
beträgt bis zu 0,5 bis i0110, bezogen auf das Trockengewicht der Faser. Der
p$-Wert der Emulsion soll 6 nicht übersteigen. Es ist wesentlich, ein Salz zu verwenden,
das sich unter dem herrschenden Druck zersetzt und dabei eine ständige saure Reaktion
im Wasser des Faserfilzes hervorruft. Die Emulsion wird durch ein Zerstäuberrohr,
das mit Düsen versehen ist, aufgetragen, wobei eine vollständig ebene Oberflächenschicht
auf dem Faserfilz erhalten wird.
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Nachdem die Emulsion zugefügt ist, wird der Faserfilz in eine Hochdruckpresse
gebracht, wo die Pressung bei einem Druck von 5o kgj'cm2 bei einer Temperatur von
igo bis 200° C stattfindet. Während des Preßvorganges wird der Faserfilz zuerst
dem vollen Druck der Presse 2 bis 6o Sekunden unterworfen, worauf der Druck herabgesetzt
und dem restlichen Wasser im Faserfilz die Möglichkeit gegeben wird, abzudampfen.
Der gesamte Preßvorgang kann hierbei innerhalb gewisser Grenzen variiert werden,
je nach den Eigenschaften der Platte, die man zu erhalten wünscht.
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Nach der Pressung werden die Platten einer Hitzebehandlung unterworfen.
Der erste Teil der Härtung wird vorzugsweise bei einer Temperatur ausgeführt, bei
der die Holzfaser keine Veränderung erleidet, aber die Härtung der Farbschicht vervollständigt
wird, so daß der zweite Teil der Hitzebehandlung bei einer Temperatur durchgeführt
werden kann, die für das Plattenmaterial üblich ist.
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Die Platten, die in oben beschriebener Weise hergestellt wurden, haben
eine Biegefestigkeit von goo bis iooo kg/cm2 und absorbieren nach Eintauchen in
Wasser bei 25° C bei 6 Stunden 7 bis 8 °/o, bei 24 Stunden 1q. bis 16 °/o und bei
72 Stunden 21 bis 24 °/o des Wassers. Beispiel 2 Der Zusatz des Pigments und der
Kieselsäureverbindung kann auch wie folgt durchgeführt werden: Der Faserfilz wird
mit einer öligen Emulsion überzogen, die Kieselsäure oder ein Silikat in einer feinverteilten
Form enthält. Unmittelbar danach wird das Pigment zugesetzt zusammen mit weiteren
Bindemitteln in Form einer wäßrigen Emulsion und vorzugsweise mit geringen Mengen
der Kieselsäure oder
einer gleichartigen Verbindung. Durch Variierung
des Zusatzes von Kieselsäure oder Silikat in der ersterwähnten Verfahrensstufe kann
der Grad der Bedeckung in weiten Grenzen verändert werden, wenn man das Pigment
während des Überziehens in der zweiten Stufe zusetzt. Beispiel 3 Zur Herstellung
von Holzfaserplatten, die auf der Oberfläche mit einer Farbschicht versehen sind,
werden der Farbstoff und das Imprägniermittel auf die obere Seite des Faserfilzes
in der gleichen Weise, wie im Beispiel i angegeben, aufgetragen. Als Pigment verwendet
man vorzugsweise solche Stoffe, die bei einer Temperatur bis zu 2oo° C beständig
sind. Die Menge des erforderlichen Pigments beträgt 2 bis 6 °/o des Trockengewichts
der Faser, abhängig vom Grad der Bedeckung, die man zu erhalten wünscht. Für eine
vollständige Imprägnierung sind 6 bis io °/a Öl, bezogen auf das Trockengewicht
der Faser, erforderlich; der Zusatz ist abhängig vom Gehalt an Pigment. Je nach
dem gewünschten Grad des Eindringens des Pigments in die Platte wendet man einen
Zusatz bis zu 0,5 °% Kieselsäure an, bezogen auf das Gewicht der Faser.
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Das Pigment und das Imprägniermittel werden in Form einer Emulsion
von Öl in Wasser in einer Konzentration von i Teil Öl auf 7 Teile Wasser angewendet.
Verwendet man Kieselsäure, so gibt man sie in Form eines Alkalisilikats zu, wobei
die Kieselsäure z. B. durch darauffolgenden Zusatz von Ammoniumsulfat ausgefällt
wird. Der Ammoniumsulfatzusatz beträgt bis zu o,5 bis io °% des Trockengewichts
der Faser, kann aber vorteilhaft, wie im Beispiel i angegeben, herabgesetzt werden.
Der pH-Wert der Emulsion soll 6 nicht übersteigen. Auch in diesem Falle ist es wesentlich,
daß das Wasser, das der Faserfilz enthält, während der Pressung eine saure Reaktion
hat. Im übrigen wird, wie im Beispiel i angegeben, verfahren. Beispiel 4 6 bis
80/, des Imprägniermittels, bezogen auf das Trockengewicht der Faser, werden
in Form einer wäßrigen Emulsion dem geformten Faserstoff zugesetzt. Unmittelbar
darauf wird das Pigment, gemischt mit einem Bindemittel und verdünnt mit einem Lösungsmittel,
auf die obere Seite des Faserfilzes aufgetragen. Zum Beispiel können 6 bis 8 °/o
des Pigments, bezogen auf das Trockengewicht der Faser, dem gleiche Teile Bindemittel
und Lösungsmittel beigemischt sind, zugesetzt werden.
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Nach Zugabe der Zusätze wird der Faserfilz in eine Hochdruckpresse
befördert, wo er einem Druck von 50 kg/cm- bei igo bis 2oo° C unterworfen
wird, wie im Beispiel i beschrieben.
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Nach dem Pressen werden die Plattenfüllungen der Hitzehärtung in der
üblichen Weise unterworfen. Die Bezeichnung »farbig«, wie sie in der vorliegenden
Beschreibung verwendet wird, umfaßt auch die weiße Farbe.