NO123643B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til forbedring av organiske fibrer, særlig cellulosefibrer eller materialer, som inneholder cellulosefibrer.

Organiske fibermaterialer adsorberer

fuktighet, og fuktighetsinnholdet er nor-malt i likevekt med fuktigheten i den om-givende luft. Ved omhylling av fibrene med

bitumen eller andre plastiske materialer

kan opptagelsen og avgivelsen av fuktigheten gjøres langsommere, men en slik omhylling er uten nevneverdig innflytelse på

det endelig fremkommende fuktighetsinnhold i selve fibermaterialet.

Fuktighetsopptagelsen hos fibermaterialer ledsages av svelling, volumforøkelse,

mens omvendt fuktighetsavgivelse medfø-rer volumforminskelse, hvorfor materialer,

som inneholder organiske fibrer, i praktisk

anvendelse aldri er i ro, men forandres i

takt med svingningene i omgivelsenes fuktighet og temperatur.

Da svillingen hovedsakelig er en tverr-snittsforøkelse hos de enkelte fibrer, vil en

spunnet tråd forkortes ved svillingen, og

gjenstander fremstilt av slike tråder vil

krympe ved forøkelse av fuktighetsinnholdet. Derimot vil forfiltrede materialer, som

papir, papp og plater, vokse i alle retnin-ger ved forøkelse av fuktigheten.

Den her beskrevne egenskap ved fibermaterialer er ofte til betydelig ulempe ved

deres praktiske anvendelse, endog i slike

tilfelle, hvor fibermaterialet er impregnert

med vannbestandige stoffer, f. eks. bituminøse takbeklednings- og isoleringspapp.

Fra fremstillingen av disse papper ved var-meimpregnering med bitumen er fibrene

helt tørre. Etter anbringelse på anvendel-sesstedet, f. eks. et hustak, vil fibrene oppta fuktighet og svelle, hvorved takbekled-

ningen slår buler, særlig i fuktig vær. Denne buling kan medføre at pappen sliter seg løs i overlappingene, slik at der oppstår utettheter i taket. Selv om fuktigheten i tørt vær delvis unnviker fra pappen, hvorved bulingen går tilbake, heles eventuelt oppståtte utettheter ikke. Til og med kan der, når takpapp med høyt fuktighetsinnhold utsettes for et brått omslag til varmt vær og sterkt solskinn, særlig på sydvendte tak, oppstå fare for blæredannelse, idet damptrykket inne i materialet blir stort, samtidig med at asfalten blir bløt.

Der er således et stort behov for en fremgangsmåte til nedsettelse av fuktighetsopptagelsesevnen og forbedring av form- og volumbestandigheten under veks-lende fuktighet av organiske fibrer, særlig cellulosefibrer eller materialer, som inneholder cellulosefibrer, og av derav frem-stilte produkter, som filt, papir, papp, plater, garn og tekstilstoffer.

Det er kjent å utsette fibermaterialer for mekanisk komprimering og likeledes eventuelt i kombinasjon med en slik komprimering å fastlåse voluminet ved limning med urinstoff- og melamin-formaldehyd-harpikser, men disse fremgangsmåter har ikke ført til målet, da cellulosefibrene i slik behandlede materialer i likhet med de før omtalte med bitumen behandlede materialer stadig er i besiddelse av uforandret ev-ne til fuktighetsopptagelse.

Det har nu vist seg at de nevnte for-mål kan oppnås og styrkeegenskapene samtidig forbedres når man går frem på den måte at fibrene behandles med keten eller en lavere homolog derav i gassform under slike betingelser at de under bibeholdelse av fiberformen undergår en vektforøkelse, som følge av kjemisk omsetning av deres bestanddeler med ketenet.

Det er i og for seg kjent at ketener om-setter seg med forbindelser HY, som inneholder aktivt vannstoff etter skjemaet: RR'C : C : O + HY RR<*>CHCOY hvori R og R' betegner vannstoff eller alkyl. Ketenet reagerer således med alkoholgrupper under dannelse av estre, med karboksylgrupper under dannelse av blan-dede anhydrider, med aminogrupper under dannelse av amider etc. Omsetningen av keten med cellulose, som jo inneholder et antall alkoholgrupper, med hvilke ketenet kan omsettes etter ovenanførte skjema, har dog hittil bare vært beskrevet utført i nærvær av en flytende fase, f. eks. eter, benzol eller iseddik, i de fleste tilfelle med fremstillingen av flytende eller plastiske produkter til bruk ved fremstillingen av kunstige spinnestoffer eller råmaterialer for plast- eller lakkindustrien for øye.

En særstilling inntar behandlingen av fiberprodukter med ketener med lange al-kylkjeder i den hensikt å gi disse produkter hydrofobe, særlig vannavprellende egenskaper; den kjente fremgangsmåte utføres på den måte at de nevnte ketener, som er faste stoffer, bringes i oppløsning i et or-ganisk oppløsningsmiddel, hvoretter fiber-produktet dyppes deri, tørres og utsettes for en temperatur på noe over 100°, hvorved den ønskede impregnering oppnås. Ved prosessen beholder fibrene som helhet praktisk talt deres opprinnelige sammenset-ning, da kun meget få og spredte reaktive grupper omsettes kjemisk med ketenet. På grunn av den hydrofobe karakter av de i ketenet inngående langkjedede kullvann-stoffestre blir adgangen av flytende vann til stoffets indre hemmet, men materialet som helhet bibeholder uforandret eller nesten uforandret evne til å oppta fuktighet i dampform.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skjer der derimot en endring av hele materialet, slik at dets opptagelsesevne for fuktighet såvel flytende som dampformet, uansett påvirkningens varighet såvel som andre egenskaper, merkbart, eventuelt endog meget gjennomgripende, endres, slik som det fremgår av nedenanførte tabell 1, som angir endringene i forskjellige ma-terialers strekkstyrke, vanndampadsorp-sjon og forlengelse ved forskjellig fuktighetsinnhold, alt i avhengighet av den ved fremgangsmåten opptatte ketenmengde.

Det fremgår av tabellen at lengdefor-andringene ved endret fuktighetsinnhold både på tvers og på langs av tilvirknings-retningen, og dermed volumendringen, av-tar med den opptatte mengde keten, og at virkningen gjør seg tydelig gjeldende, selv ved den minste i tabellen angitte ketenopptagelse (5 %), mens den ved den største prøvede ketenopptagelse er så stor at leng-deforandringen bare andrar en brødel av det ubehandlede materiales. På samme må-te forholder vanndampadsorpsjonen seg. Forøkelsen i strekkstyrke er selv ved alminnelig luftfuktighet betydelig, men stiger ved prøvning på vått materiale til et mul-tiplum av det ubehandlede materiales.

Forbedringen gjør seg ikke bare gjeldende ved materialer, som kun består av cellulosefibrer, men like såvel ved f. eks. klutepapp, som dessuten inneholder ani-malske fibrer; ketenbehandlingen påvir-ker også visse kunstfibrer, f. eks. polyvinyl-alkohol og viskose, gunstig.

Ved en ketenbehandling tiltar forfiltrede materialer bestående av eller inneholdende cellulosefibrer, f. eks. papir og papp, både i vekt og volum. Man kan derfor f. eks. ved fremstilling av en takpapp svarende til de hittil anvendte med en pappstamme på 600 g/m<2> gå ut fra en papp på 500 g/m<2> og ketenbehandle dette til en vekt på 600 g/m<2>. Pappen får herved en tykkelse svarende til en vandig papp på 600 g/m<2>, strekkstyrke svarende til en vanlig papp på 650 g/m<2>, mens fuktighetsopptagelsen bare svarer til en vanlig papp på ca. 350 g/m<2> og svellingen er nedsatt med to tredjedeler. Pappen har imidlertid samme evne til oppsuging av bitumen som vanlig papp.

Ketenbehandlingen kan ifølge den foreliggende oppfinnelse gjennomføres med forarbeidet fibermateriale, f. eks. i form av filt, papir, papp eller plater. Man oppnår herved at ketenbehandlingen lett kan gjen-nomføres kontinuerlig, idet materialet ofte foreligger i form av kontinuerlige baner. Ennvidere innpasses ketenbehandlingen lett i fabrikasjonen, idet samtlige forskjellige i et gitt ferdig materiale inngående fiberråmaterialer behandles under ett.

Ketenbehandlingen kan imidlertid og-så utføres på et til forarbeiding kommende råmateriale, hvorav det endelige materiale skal fremstilles, idet dette råmateriale, som enten kan bestå av filt, papir, papp, plater, garn eller tekstilstoff, først behandles med ketener og deretter omdannes på i og for seg kjent måte til frilagte fibrer, av hvilke nye fiberprodukter, f. eks. filt, papir, papp plater, garn eller tekstilstoffer, for-arbeides.

Denne fremgangsmåte kan være av be-tydning hvor der i det ferdige, forfiltrede materiale inngår bestanddeler, som ikke ønskes ketenbehandlet eller ikke er istand til å oppta keten, f. eks. celluloseacetat.

Endelig kan ketenbehandlingen også utføres på fibrer før disse overhodet for-mes til filt, papir, papp, plater, garn eller tekstilstoffer. Man oppnå herved samme fordel som i det ovennevnte tilfelle og og-så en større frihet med hensyn til valget av det apparatur, som anvendes ved ketenbehandlingen.

Ketenet som kommer til anvendelse ifølge den foreliggende oppfinnelse er fortrinnsvis alminnelig keten CHaCO, men og-så de lavere homologer eller polymerer, f. eks. diketen, som likeledes er flyktige eller luftformede stoffer, kan uten videre anvendes. Således kan i formelen R1R2C : C : O Ri og R2 hver for seg enten være vannstoff eller et alkyl med 1—3 kullstoffatomer, idet dog gruppene Ri og R2 tilsammen høyst kan inneholde 4 kullstoffatomer.

Det er ikke nødvendig å anvende ketenet i ren form, men den kan anvendes i den form, i hvilken den fremkommer ved fremstillingen, eller i delvis renset form eller blandet med gassarter. Dersom ketenet således er fremstilt ved pyrolyse av aceton, kan såvel blandinger, av hvilke uforandret aceton ikke er fjernet, som sådanne, av hvilke det er fjernet, eller sådanne som i det vesentlige bare inneholder keten og metan, anvendes, og tilsvarende forhold gjelder hvis der anvendes keten fremstilt av andre utgangsmaterialer, f. eks. eddiksyre. Særlig når man anvender ketener av forholdsvis høy renhet, kan det være hen-siktsmessig å fortynne reaksjonsgassen f. eks. med en inert gassart, som kvelstoff eller kulldioksyd, for å regulere prosessen.

Reaksjonen utføres fortrinnsvis ved forhøyet temperatur, idet der derved kan oppnås korte reaksjonstider. Hensiktsmes-sige temperaturer ligger således mellom 100 og 250° C. Den lavere grense for temperaturen bestemmes av reaksjonstiden i forbindelse med den ønskede vektforøkelse og arten av materialet ,idet reaksjonstid-ene ved under 50° C som regel blir altfor lenge,, mens en (reaksjonstemperatur på 100° i visse tilfelle er anvendelig. Den høy-ere grense for temperaturen bestemmes i alminnelighet av materialets evne til å tåle opphetning.

En rettesnor for temperaturen ved behandlingen av forskjellige materialer med gassformet keten fremgår av etterfølgende oppstilling, som gjelder for en gassblanding inneholdende ca. 30 % keten.

Ved en gitt temperatur avhenger den oppnådde vektforøkelse hovedsakelig av materialets art og behandlingstiden. En rettesnor for behandlingstiden inneholdes i følgende oppstilling, som gjelder samme gassblanding som tabell II.

Ved behandlingen av råpapp for bituminøse takbelegnings- og isoleringsmate-rialer anvendes der ved ketenbehandlingen fortrinnsvis temperaturer mellom 100 og 250° C, og behandlingen utstrekkes inntil materialet har opptatt 4 til 30 % av sin vekt av keten eller en dermed ekvivalent mengde av en ketenhomolog. Det herved oppnådde materiale forener en i betydelig grad nedsatt evne til fuktighetsopptagelse med gode, særlig i våt tilstand betydelig forbedrede styrkeegenskaper og har også samme evne til å oppsuge bitumin som ube-handlet råpapp.

Oppfinnelsen omfatter derfor også de slik oppnådde forfiltrede, med keten eller en lavere ketenhomolog behandlede celluloseholdige materialer til fremstilling av bituminøse takbelegnings- og isoleringsma-terialer og lignende materialer.

Ennvidere omfatter oppfinnelsen bituminøse takbelegnings- og isoleringsmateria-ler og lignende materialer, hvori der inngår forfiltrede, med keten eller en lavere ketenhomolog behandlede celluloseholdige materialer.

Oppfinnelsen skal i det følgende bely-ses ved et utførelseseksempel.

I et rør, som var 1 meter langt og had-de en innvendig diameter på 50 mm, og som var anbragt i et 75 cm langt oljebad, ble forskjellige fibermaterialer innført, idet løst fibermateriale ble anbragt i en metallkurv, mens papirer, papper og filt-materialer utskåret i strimler på en halv meters lengde og 5 mm's bredde ble anbragt på en rist, som ble innført i røret. Røret kunne ved hjelp av oljebadet opp-hetes til forskjellige temperaturer og keten tilføres. Ved forsøkene anvendtes en ketenblanding inneholdende ca. 30 volum-prosent keten og en gj ennomstrømnings-hastighet på 0,6—0,7 g keten pr. minutt.

Ved denne fremgangsmåte ble der oppnådd de i foranstående oppstillinger angitte resultater.

Fremgangsmåten kan forøvrig også gjennomføres kontinuerlig og, hvis det til forøkelse av reaksjonshastigheten måtte være ønsket, ved forhøyet trykk. Det er ikke nødvendig at fibermaterialet er helt tørt, idet eventuelt under prosessen dan-net eddiksyre vil reagere med frisk til-kommet keten under dannelse av eddik-syreanhydrid, som likesom ketenet virker acetylerende.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte til nedsettelse av fuktighetsopptagelsesevnen under samtidig forbedring av form og volumbestandig-het under vesklende fuktighet av filtede materialer som filt, papir, papp og plater, fremstilt av kjemisk cellulose (sulfat- eller sulfit-) eller oppdelte gamle kluter eller begge deler i forening (fortrinnsvis slike materialer som er bestemt for bitumenim-pregnering og takbelegningsmateriale eller til belegning eller impregnering med andre plastiske materialer enn bitumen) karakterisert ved at materialet behandles med keten eller lavere homologer av dette med formelen R1R2C : C : O, hvor Ri og R2 hver for seg enten er hydrogen eller et alkyl med 1—3 kullstoffatomer, idet dog gruppene Ri og R2 tilsammen høyst kan inneholde 4 kullstoffatomer, hvilket keten eller ketenhomolog anvendes i gassform under sådanne betingelser, at fibrene under bibeholdelse av fiberformen undergår en vektforøkelse på ca. 2—75 % ved kjemisk omsetning av deres bestanddeler med ketenet.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at ketenbehandlingen fin-ner sted ved temperaturer mellom 100 og 250° C.

3. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at råpapp for bituminøse takbelegningsmaterialer ved temperaturer mellom 100 og 250° C bringes til å oppta 4 til 30 % av sin vekt av keten eller en dermed ekvivalent vektmengde av en lavere ketenhomolog.