NO774128L

NO774128L - Komposittmateriale, samt fremgangsmaate for fremstilling av et slikt

Info

Publication number: NO774128L
Application number: NO774128A
Authority: NO
Inventors: Kjeld Holbek
Original assignee: Holbek Kjeld Aps
Priority date: 1976-12-03
Filing date: 1977-12-02
Publication date: 1978-06-06
Also published as: DK543676A; JPS5394605A; NL7713424A; BE861518A; DE2753651A1; CA1113661A; GB1597369A; FR2377883A1; SE7713454L; IT1143722B; FI773674A

Description

"Komposittmateriale, samt fremgangsmåte

for fremstilling av et slikt"

Oppfinnelsen vedrører et komposittmateriale som inneholder ■cellulosefibre, en fremgangsmåte for fremstilling av slikt materiale, visse materialer for anvendelse i komposittmaterialet og fremgangsmåter for fremstilling av disse.

Oppfinnelsen er basert på den ensartede inkorporering av et polymermateriale som utgjøres av faste, adskilte partikler eller'faste, adskilte fibre som har polymer på minst sine overflater og eventuelt uorganiske partikler eller fibre i en' cellulosefiberstruktur, via en våtprosess under anvendelse av polyelektrolytter for oppnåelse av effektiv flokkulering av cellulosefibre, polymerpartikler eller fibre og eventuelt uorganiske partikler eller fibre, slik at man etter avvanning og tørking får et produkt hvor de nevnte additiver er jevnt fordelt i cellulosefiberstrukturen, og hvor cellulosefibrene er i alt vesentlig udenaturert og bundet sammen på normal måte slik som i papir eller papp.. Polymeren eller polymerene i polymermaterialet er slik at polymermaterialet er ikke-klebrig ved romtemperatur og i alt vesentlig vil forbli adskilte partikler eller fibre ved inkorporering i cellulosefiberstrukturen og tørking. På den annen side er polymerene slike som er i stand til å strømme og binde seg eller danne film ved tilføring av energi i egnet form,, f.eks. ved oppvarmning.

Cellulosefiberstrukturen med polymermaterialet inkorporert i seg som adskilte elementer og eventuelt sammen med uorganisk materiale inkorporert i seg, utgjør et verdifullt halvfabrikat som, avhengig av dets spesifikke bestanddeler og forholdet' dem imellom, kan anvendes for en lang rekke viktige

formål som gjør bruk av evnen hos den jevnt inkorporerte polymer til å strømme og binde seg eller danne film ved anvendelse av energi i egnet form, f.eks. ved oppvarmning.

Den form i hvilken polymeren inkorporeres, er en i hvilken den er kjemisk i alt vesentlig inert overfor vann og cellulosefibre (i motsetning til såkalte "dispersjoner" eller "emulsjoner" som ofte anvendes som polymerformer for inkorporering i cellulosemasse) hvorved de iboende bindeegenskaper hos cellulosefibrene i alt vesentlig er uforstyrret, og det er mulig å oppnå koherente strukturer av komposittmaterialet selv med

små innhold av.cellulosefibre. Et stort utvalg av polymerformer som allerede er på markedet for andre formål, er tilgjengelig for svært jevn inkorporering i cellulosefiberstrukturen i over-ensstemmelse med foreliggende oppfinnelse.

Polyelektrolyttene bidrar til den jevne fordeling av polymermaterialet og uorganisk materiale i cellulosefiberstrukturen og bidrar også til en høy retensjon når fremgangsmåten utføres på en papirf remstilling.smaskin, hvorved, det bidrar til maksimal miljøakseptabilitet.

I den tilstand hvor filmdannelsen av polymeren ikke er blitt fremkalt, kan komposittmaterialene i henhold til.oppfinnelsen være i form av papir- eller pappaktige ark, bane,

plate, stang, profil, streng eller granulerte materialer, som. via senere påføring av varme eller ekvivalente energiformer under tilfredsstillende betingelser for å fremkalle bindings- eller filmdannende egenskaper, hos polymeren kan omdannes til materialer av mange forskjellige typer, avhengig av forholdet mellom cellulosefibre og polymermateriale, type og karakter av polymermaterialet, innholdet av eventuelle ytterligere materialer (spesielt uorganiske materialer), samt ytelsen og graden av varmebehandlingen og eventuell trykkbehandling, osv. De sluttprodukter som oppnås ved den endelige varmebehandling, kan derfor variere fra polymer-impregnerte papir-, papp- eller kartong-lignende materialer til myke, elastiske eller hårde cellulosefiber-forsterkede polymerartikler og endog til paneler eller formede artikler som umiddelbart viser seg å ha uorganisk karak-.ter, som i stor grad bestemmes av tilsatte uorganiske materialer, f.eks. mineraler, inklusive mineral- eller metallpartikler eller fibre. Felles for alle sluttprodukter som kommer på tale,' uten hensyntagen til den mulige store forskjell i deres karakter, er at de inneholder cellulosefibre og en polymer som definert ovenfor, i hvilken f ilmdannelsen. er fremkalt, og at de derfor, er

fremstilt av et halvferdig produkt eller en "plast" som inneholdt cellulosef ibre, polymermaterialet som definert ovenfor fordelt jevnt mellom cellulosefibrene, og polyelektrolytt., og hvilket halvferdig produkt, for de fleste praktiske .formål var

et kontinuerlig (dys. bundet sammen via cellulosefibrene) ark-, bane-, panel-, stang-, profil- eller streng-formet materiale.

I noen aspekter ved oppfinnelsen utgjør cellulosefibrene en relativt stor andel av sluttproduktet og/eller bidrar i stor utstrekning til sluttproduktets karakter, mens andre sluttprodukter som er fremstilt av halvproduktet i alt vesentlig, viser.egenskaper som bestemmes av polymermaterialet som anvendes og de additiver som.anvendes. I slike tilfeller har cellulosefiberstrukturen primært tjent som bæremateriale i det halvferdige produkt og som et hjelpemiddel for å oppnå jevn fordeling av polymermateriale og tilsatt uorganisk materiale og for å oppnå ytterligere fordeler som fremgår av det følgende.

I ett bredt aspekt vedrører oppfinnelsen et komposittmateriale som omfatter: en cellulosefiberstruktur hvor cellulosefibrene er bundet sammen via bindinger slik som i-papp eller papir, polymermateriale, jevnt fordelt i den nevnte struktur, idet polymermaterialet utgjøres av faste, adskilte partikler eller fibre, hvor de nevnte partikler eller fibre har polymer på minst sine overflater,•idet polymeren eller polymerene i polymermaterialet er vann-uløselige og vann-ikke-svellbare faste syntetiske polymerer som er ikke-klebrig.e ved romtemperatur og filmdannende ved temperaturer over 80°C, idet de nevnte partikler eller fibre av polymermateriale er bundet i komposittmaterialet ved hjelp av en polyelektrolytt, hvor polymerene utgjør minst 2 vekt% av komposittmaterialet,

og eventuelt uorganisk materiale i form av mineral- eller metall-partikler eller -fibre., idet det uorganiske materiale- er.jevnt fordelt gjennom hele cellulosefiberstrukturen, og komposittmaterialer fremstilt av det ovenfor definerte komposittmateriale ved påføring av energi for fremkalling av filmdannelsen av polymeren.

Fremgangsmåten i henhold' til 'oppfinnelsen for fremstilling av ovennevnte komposittmateriale omfatter blanding av et polymermateriale som utgjøres av faste, adskilte partikler eller fibre, idet de nevnte partikler eller fibre har polymer minst på sine overflater, polymeren eller polymerene i polymermaterialet er syntetiske ' vann-uløselig.e og vann-ikke-svellbare faste syntetiske polymerer som er ikke-klebrige- ved- romtemperatur og filmdannende ved temperaturer over 80°C, med en cellulosefibermasse og eventuelt med uorganisk materiale i form av mineral-eller metall-partikler eller fibre, ko-flokkulering av polymermaterialet med cellulosefibrene og med det uorganiske materiale, hvis. dette er til stede, ved hjelp av en polyelektrolytt, og deretter avvanning av den resulterende suspensjon for dannelse av et koherent ark, en bane eller et ekstrudat-materiale,-tørking av det koherente materiale under betingelser som ikke fremkaller filmdannelsen av polymeren, idet polymeren i polymermaterialet er slik at polymermaterialet forblir i alt vesentlig adskilte partikler eller fibre ved tørking, og eventuelt å utsette det tørre materiale for en behandling som vil fremkalle de filmdannende egenskaper hos polymeren, for eksempel ved påføring av varme og eventuelt trykk.

Det ovenfor omtalte, halvferdige produkt som oppnås ved tørking under betingelser som ikke fremkaller de filmdannende egenskaper hos polymeren, kan, om ønskes, utsettes for den behandling som fremkaller filmdannelsen av polymeren umiddelbart etter tørkingen, eventuelt i samme produksjonslinje, f.eks. ved hjelp av varme og eventuelt trykkbehåndling, eller produktet kan. alternativt skipes som det er .eller etter granulering, med- andre ord i form av et "plastisk" eller halvferdig produkt for senere fremstilling av sluttprodukter ut fra dette halvferdige produkt ved ønsket forming eller støping og fremkalling av de film-■ dannende egenskaper hos polymeren.

I denne sammenheng skal betegnelsen "filmdannende ved temperaturer over 80°C" karakterisere en polymer som, når den påføres i form av et tørt pulver på én overflate og oppvarmes til'- over 80°C', er ' i stand til å strømme slik at den danner en film i løpet av høyst 60 minutter. Fortrinnsvis vil filmdannelsen under de omtalte betingelser finne sted i løpet av ca. 10 sekunder eller mindre og. opp til ca. 15 minutter,, og det foretrekkes ofte å anvende polymerer, hvis. filmdannelse' i løpet av slike korte tidsrom bare fremkalles ved temperaturer over 120°C. På grunn av den vann-uløselige og vann-ikke-svellbare karakter av de polymerer som anvendes i henhold til oppfinnelsen, er de i stand til å danne en film som er i alt vesentlig vannfast og vannresistent.

Polymerer som oppfyller de ovennevnte krav, er forskjellige termoplastiske polymerer, som under varmebehandlingen kan polymerisere videre, men som ikke nødvendigvis vil polymerisere videre, og forskjellige yarmeherdende polymerer, inklusive slike varmeherdende polymerer som polymeriserer ved hjelp av et inne-bygget herde- eller tverrbindingsmiddél, hvis effekt frigjøres ved en viss varmebehandling og. hvis effekt kan ha mer eller mindre hurtig begynnelse.

Polymerer som er.i form av "dispersjoner", "emulsjoner" eller "soler" i hvilke partiklene koaleserer med hverandre for dannelse av film ved fordampning av vann, innbefattes ikke som polymermaterialer for denne oppfinnelses formål. Som angitt ovenfor, anvendes slike."dispersjoner",'"soler" eller "emulsjoner" av mer eller mindre .klebrige harpiksmaterialer i stor utstrekning som additiver til cellulosemasser før arkdannelsen, for eksempel for å gi bedre våtstyrke til papirmaterialet. Felles, for disse harpiksmaterialer er at de har minst én viss affinitet til vann og de våte cellulosefibre, men de viser også tendens til å migrere med vannet. Videre har fremgangsmåtene, additivene og modifikasjonene som anvendes for å emulgere eller dispergere slike polymerformer i vann og/eller for å gi dem sine emulgerbare eller dispergerbare egenskaper, på samme tid tendens til å'redu-sere de endelige styrkeegenskaper, og.de vil generelt ikke være i stand til.å gi så sterke filmer eller bindinger som de vann-uløselige og vann-ikke-svellbare faste polymerer som anvendes i henhold til oppfinnelsen, som ikke vil koalesere under inkorpor-erings- og tørkebetingelsene og som kan karakteriseres som kjemisk i alt vesentlig inerte overfor vann og cellulosefibre og derfor ikke vil forstyrre pli-betingelsene til cellulosemassen eller hydrogenbindingene mellom cellulosefibrene.

De polymerformer som anvendes i henhold til foreliggende oppfinnelse,, er derfor for det meste former som ikke er beregnet eller tilpasset for inkorporering i cellulosemasser, og allikevel har det vist seg at ved hjelp av polyelektrolyttene kan de effektivt fordeles jevnt og bevares i cellulosestrukturen uten migrering under bane-dannelsen. Bare når de filmdannende egenskaper hos polymeren fremkalles, vil polymeren av disse i alt vesentlig inerte elementer strømme og danne.bindinger eller til og med en. koherent film i materialet.

Som eksempler på polymerer som er .egnet for oppfinnelsens formål kan nevnes polyolefiner, f.eks. polyetylen og polypropylen, vinylpolymerer, f. eks. polyvinylklorid, polyvinylacetat og po.ly-styren, polyimider, polyamider, polyakrylater,. ABS', epoksyharpikser, epoksy/fenol-harpikser, fenolharpikser, ureaharpikser, melamin, polyesterharpikser, melaminpolyester, tverrbundne akrylharpikser, silikonharpikser, polyuretanharpikser, og kopolymerisater derav, f.eks. kopolyamider. Slike polymerer er tilgjengelige i faste former i hvilke de.kan omdannes til en koherent film ved temperaturer over 80°C i tidsrom fra ca. 10

■ sekunder til ca. 15 minutter. Varmebehandlingen kan utføres med høyfrekvensbehandling, ultralydbehandling, infrarød-bestråling, mikrobølger og/eller konvensjonell tilførsel av varme.

Ett interessant polymermateriale for oppfinnelsens formål er findelt polymermateriale som er fremstilt av avfall,

f.eks. egnet, termoplast, f.eks. polyetylen som er oppmalt ved lav temperatur.

Også syntetiske vulkaniserbare elastomerer, f.eks. SBR i, egnede former er nyttige som polymer for formålet med opp-' finnelsén....

For fremstillingen av komposittmaterialer som i sin form som ferdige produkter eller formede artikler skal anvendes for utendørs formål, er det fordelaktig å anvende vær-resistente polymerer, for eksempel enkeltkomponent-addisjonspolymerer, f.eks. tverr-bundne akrylharpikser, polyestere, epoksypolyestere.og polyuretaner, men også f.eks. polyvinylklorid, polypropylen og polyetylen er egnede polymerer for .fremstilling av produkter for utendørs anvendelse. For andre formål, f.eks. beholdere for flytende produkter, inklusive alkoholfrie drikker, f.eks. melk eller juice, polyetylen, polypropylen og kopolymerisert eller på annen måte hydrofobisert melamin, f.eks. melaminpolyester, er foretrukne polymerer.

Det er innen oppfinnelsens ramme■å anvende mer enn ett polymermateriale. Således kan for eksempel en tverr-bundet syntetisk polymer, f.eks. en polyester, kombineres med en termoplastisk polymer, f.eks. polyetylen, polyvinylklorid eller poly-. propylen. Det er også mulig å anvende den tverr-bundne.polymer sammen med f.eks. pulyer-bitumen eller bitumen-emulsjon som tjener som en billig struktur-fyllende/ vann-tettende komponent, fortrinnsvis sammen med inkorporering av et vannfilm-avbrytende overf lateaktivt materiale,' f. eks. et tensid.

Et annet eksempel på kombinasjonen av to polymermaterialer er en kombinasjon av ikke-myknet polyvinylklorid og myknet polyvinylklorid. I henhold til oppfinnelsen har det vist seg at kombinasjonen av en i.alt vesentlig ikke-myknet polymer og én relativt høy-myknet polymer ofte vil bli foretrukket frem-for anvendelse av en polymer som er myknet i mindre grad.

Når det polymermateriale som.anvendes i henhold til oppfinnelsen, er partikler som består av polymer tvers igjennom.,, har'et slikt pulver-formig polymermateriale en partikkelstørrelse av størrelsesorden 1.-500 yum, fortrinnsvis 1-200 yum og spesielt 10-80^um. Alternativt kan polymermaterialet bestå av polymer som er påført på en uorganisk bærer, f.eks. metallpartikler, f.eks. partikler av messing, jern, sink,■aluminium, kobber eller bronse, eller mineral- eller andre uorganiske partikler, f.eks. Ti02, jernoksyd, wollastonitt, kaolin, avglasset glass, kalsiumkarbonat, kvarts, inklusive sand, silisiumdioksyd, steatitt,

talk, aluminiumsilikat, "Synopal", barytter, kiselgur eller amorf Si02. Slike partikler av polymer påført på en uorganisk bærer .har typisk en partikkelstørrelse på 1-500^urn, fortrinnsvis 1-200 .^um. Et annet' polymermateriale er polymer påført på mineralfibre, f.eks. glassull, forgarn, stenull, slagg-ull, . kaolin-ull, eller metallfibre, f.eks. fibre av messing, kobber, aluminium, bronse eller jern. Lengden av slike uorganiske fibre med polymer påført er typisk fra ca, 100^um til ca. 3 mm, og tykkelsen er typisk fra ca. 5 til ca. 30^um. Visse mineraler er tilgjengelige i partikler som er nokså forlenget, f.eks. wollastonitt, men i denne sammenheng betraktes partikler og ikke fibre.

Noen polymermaterialer med polymer påført på en uorganisk bærer, er kommersielle produkter som f.eks. fremstilles for.

anvendelse i pulverbelegningsprosesser. Fraksjonen av slike produkter i området under 30 ^urn og over 80 ^um betraktes vanligvis som vrak,- men • f or formålet med foreliggende oppfinnelse er slike fraksjoner, lik fraksjonen i området 30-80^um, godt egnet. Eksempler på slike kommersielle pulverbelegningsmaterialer er polyolefiner eller epoksy-, polyester-, akryl- eller polyamid-, harpikser påført på Ti02~partikler, idet mengden av polymeren er 40-90 vekt%, beregnet på det totale materiale, idet de høyere vektmengder.vanligvis kommer på.tale når polymeren er et poly^olefin, idet en yektmengde på- 40-60 vekt% er det normale område når polymeren er en epoksy-, polyester--, akryl- eller polyamid-harpiks.

For formålet med oppfinnelsen vil en betydelig mindre mengde av polymer påført på den uorganiske bærer være tilstrekkelig for de fleste formål, f.eks. 2-40 vekt%, idet 2-20 vekt% er typiske verdier for fibrøse bærer-materialer og 5-40 vekt% typiske<y>erdier for partikkel-formige materialer.

Partikkelformige eller fibrøse polymermaterialer hvor - polymeren er påført på en uorganisk bærer, kan fremstilles på forskjellige måter. En måte å fremstille partikkel-formige polymermaterialer på en uorganisk bærer på er å ekstrudere- en blanding av bærer og polymeren og deretter finmale blandingen. Når en varmeherdende polymer anvendes i denne operasjon, bør ekstruderingen finne sted ved en temperatur ved hvilken herdingen av polymeren ikke fremkalles. Den beste forlikelighet mellom polymeren og det uorganiske bærer-materiale oppnås når ett av disse materialer har et positivt elektrisk overflatepotensial og det annet har et negativt elektrisk overflatepotensial. De fleste polymerer som er nyttige for formålet med foreliggende oppfinnelse, har.iboende et negativt overflatepotensial, og de fleste bærer-materialer har. også negativt overflatepotensial, og når man kombinerer slike materialer som begge iboende har et negativt overflatepotensial, kan det være passende å behandle bærer-materialet med et middel som forandrer overflatepotensialet . til det uorganiske materiale fra negativt til positivt.. Forskjellige såkalte koblingsmidler, dvs. forbindelser som er i stand til å kombinere seg med både polymer og uorganiske materialer og derved øke forlikeligheten/mellom polymeren og den uorganiske bærer eller additivmaterialet har vist.seg å ha denne egenskap.

Slike koblingsmidler er f.eks. silaner (for eksempel "Silan" A 1100, som er Y-aminopropyltrietoksysilan fra Union Carbide Corporation', New York, N.Y., U.S.A., og' "Dynasylan" MEMO ( Y-metakryloksypropyltrimetoksysilanj eller "Dynasylan"GLYMO

(Y -glycidyloksypropyltrimetoksysilan) fra Dynamit Nobel, Vest-Tyskland, og krdmkomplekser (for eksempel "Volan" (et metakrylkromkompleks av Werner-type fra Seppic, Paris, Frankrike).).

For å sikre en særlig effektiv fordeling av polymeren på bærerpartiklene eller fibrene og for å oppnå et koherent polymer-belegg med maksimal jevnhet på partiklene eller fibrene omfatter en spesiell fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen for frem- . stilling av polymerbelagte partikler.eller fibre å holde par- . tikler eller fibre av bærermateriale under kraftig agitering mens de.er i tørket.og eventuelt oppvarmet tilstand, f.eks. med omrøring eller i en,luftstrøm mens polymeren sprøytes, eller tilsettes litt etter litt i flytende eller halvflytende tilstand.

(Polymeren kan også tilsettes i fast tilstand når bærermaterialet har tilstrekkelig høy temperatur under påføringsprosessen, da polymeren, f.eks. i form av faste partikler, da vil bli om-dannet av varmen til den flytende eller halvflytende tilstand som er nødvendig for belegnihgen.) Eksempelvis oppvarmes et pulver av wollastonittpartikler til ca. 350°C for fjerning av vannfilm på overflaten, hvoretter ved en temperatur på over 100°C (for å sikre at det ikke gjen-etableres noen vannfilm på partiklene under prosessen) en polymer i fast, flytende eller halvflytende tilstand kan .tilsettes til det agiterte pulver, f.eks. en polyester eller en pasta-formet løsningsmiddelfri enkeltkomponent-epoksyharpiks, f.eks. "Araldit AV8". (fraCiba-Geigy, Sveits) som er en .termoherdende ep.oksyharpikspasta, eller polyetylen.

Agiteringen av de uorganiske bærerpartikler eller fibre kan<:>oppnås på forskjellige måter, og det er innen oppfinnelsens ramme å belegge fibre i fluid-sjikt med polymer, eventuelt under anvendelse av motsatt elektrostatisk.ladning på fibre og polymer,' og å påføre polymeren (og eventuelle bearbeidelses-hjelpemidler, inklusive tensider) umiddelbart etter dannelsen av glassullfibre

eller stenullfibre, og mens disse transporteres, ved hjelp av

vakuum eller en. luftstrøm, respektive, fra spinne-elementene hvor. de dannes.

Mineralfibre med et belegg av polymer som. er filmdannende ved temperaturer over 80°C, spesielt et belegg som utgjør 2-40 vekt% av det kombinerte materiale, utgjør et spesielt interessant polymermateriale som kan fremstilles som beskrevet ovenfor, og som, i tillegg til fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen og inkorporering i produktene, i henhold til oppfinnelsen, kan anvendes for mange, andre formål hvor en' filmdannende polymer skal anvendes. Da slike materialer viser en stor eksponert overflate av filmdannende polymer i sammenligning med polymermen.gden, kan de anvendes som meget økonomiske erstatninger for polymermaterialer som utelukkeride bestar.av den polymer som er på tale, for eksempel ved fremstilling, av forskjellige komposittmaterialer, av ellers kjent type.. Bortsett fra dette kan de anvendes for fremstilling av forskjellige nye produkter, hvis spesielle egenskaper er avhengige av bindingen mellom slike mineralfibre med et belegg av filmdannende polymer.

Også fibre som utelukkende består av den filmdannende polymer eller en kombinasjon av filmdannende polymer, kan anvendes. Imidlertid er det en fordel ved polymermaterialer som omfatter polymer påført på partikler eller fibre, i tillegg til det faktum at disse iboende, ved sin inkorporering, kan in-korporere en ønsket uorganisk komponent av komposittmaterialet, at polymer som har en iboende tetthet under 1, vil resultere i polymermaterialer. med tetthet over 1 når den kombineres med den uorganiske bærer i tilstrekkelig mengde. Partikler eller fibre som har tetthet over. 1, ko-flokkuleres mer effektivt med cellulosefibre.

I ett ..spesielt aspekt ved oppfinnelsen kan polymeren i polymermaterialet inneholde et esemiddel -som, under de tempera-turbetingelser ved hvilke de filmdannende egenskaper hos polymeren fremkalles, samtidig skummer opp polymeren slik at man får en cellestruktur, f.eks. ved kraftig inndampning eller kjemisk reaksjon med utvikling av en gass. Herved kan det oppnås cellulosefiber^-forsterkede komposittmaterialer. Polymerer, f.eks. polystyren, som inneholder esemidler er kommersielt tilgjengelige. Esésystemet for■polymeren som utvelges, bør være ett som bare fremkalles ved passende høy temperatur slik at det, ikke vil forekomme noen uønsket oppskumming under tørkingen av komposittmaterialet..

Hvis et uorganisk materiale i form av mineral- eller metall-partikler eller -fibre skal inkorporeres i komposittmaterialet, er slike•partikler eller fibre fortrinnsvis de samme partikler eller fibre som er omtalt, ovenfor som mulige bærere i polymermaterialer, dvs. slike metal<lp>art ikler som partikler av.... messing, jern,.sink, aluminium, kobber eller bronse, eller mineral- eller andre uorganiske partikler, f.eks. TiC^»jernoksyd, wollastonitt, .kaolin, avglasset glass, kalsiumkarbonat, kvarts, inklusive sand, silisiumdioksyd, steat.itt, talk, aluminiumsilikat, "Synopal", barytter, kiselgur eller amorf SiO^/idet partikkelstørrelsen av slike uorganiske partikler typisk er 1-500 yum, eller mineralfibre, f.eks. glassull, forgarn, stenull, slagg-ull, kaolin-ull, eller metallfibre, f.eks. fibre av messing, kobber, aluminium, bronse eller jern. En spesiell type av uorganisk materiale som kan inkorporeres, er et hydraulisk bindemiddel, f.eks. sement eller kaolinsement. For å forbedre for-likeligheten mellom polymer og tilsatt uorganisk materiale når de filmdannende egenskaper hos polymeren'senere fremkalles, kan. et "koblingsmiddel" av den type som er omtalt ovenfor, f.eks. et silan, anvendes. Det uorganiske materiale kan på forhånd være behandlét med koblingsmidlet, ellér koblingsmidlet kan tilsettes til cellulosemassen, for eksempel samtidig med det"uorganiske materiale.

Ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen inkorporeres polymermaterialet i en vandig suspensjon av cellulosefibre, også kalt en .cellulosefibermasse, eventuelt .sammen med uorganisk materiale som omtalt ovenfor.. Cellulosefibermassen kan fremstilles på vanlig måte ut fra f.eks. sulfat- eller langfibret sulfittcellulose, avfallspapir og avfallskartong, halmcellulose, termomekaniske cellulosefibre og eventuelt syntetiske cellulosefibre, f.eks.'rayon-fibre. Avfallskartong.er et særlig egnet utgangsmateriale. Kartong kan omdannes til cellulosefibermasse ved behandling i en masseoppløser, eventuelt ved forhøyet temperatur på opp' til 60°C. Cellulosef iberkonsentras j onen i .den resulterende cellulosemasse kan for eksempel være 1/2 - 4 vekt%,

vanligvis ca. høyst 2 vekt% og i vanlige papirfremstillingsmaskiner ofte 1/2 - 1 vekt%. Cellulosefibermassen kan behandles:

i henhold til konvensjonelle papirteknologimetoder, f i eks. ved behandling i en hydrocyklon og. i flisfjernere (deflakers). Ved et passende punkt under eller etter massedannelsen og før banedannelsen kan tensider, f.eks. ikke-ioniske tensider, antiskummingsmidler, aluminiumhydroksyd, ammoniumfos fat, -difosfat eller -polyfosfat, tilsettes. De ikke-ioniske tensider reduserer grenseflateaktivitetén, bryter molekylær vannfilm. på partikler og. fibre og bidrar til fjerning av små luftbobler fra polymermateriale og det eventuelle uorganiske materiale og kan også bidra til oppnåelse av:et mer kompakt sluttprodukt.

Aluminiumhydroksyd gir større brann-resistens til det resulterende materiale, og de ammoniumfos fatmaterialer som er omtalt, er kjente defibreringsmidler som anvendes i papirindustrien og bidrar til å gjøre materialet mer brann-resistent .• Også andre branninhiberende midler, f.eks. antimontrioksyd eller halogen-holdige forbindelser, kan tilsettes i dette trinn.

Den .suspensjon som skal flokkuleres, bør stemme overens med slike betingelser som har med pH-verdi å gjøre og zeta-potensial, som er kjent innen papirteknologien for å.gi god

retensjon. pH ligger vanligvis i området 5-8, men kan også være høyere, for eksempel opp til 9. Zeta-potensialet holdes fortrinnsvis på lav numerisk verdi, som er mellom +20 og -20 millivolt, fortrinnsvis i området ca. +10 til -10 millivolt og spesielt i området mellom +5 og- -5 millivolt. Det er vel kjent at forandringer av pH-verdien og/eller iortestyrken til suspénsjonen vil forandre zeta-potensialet. Dessuten Vil for eksempel tilsetning av sterkt kationiske eller sterkt anioniske tensider vesentlig forandre zeta-potensialet og kan i visse.tilfeller endog omdanne zeta-potensialet fra positivt til negativt eller omvendt. Silaner og polyelektrolytter har også vist seg å-ha betydelig innflytelse'på' zeta-potensialet til suspensjoner av denne type.

I den hensikt ytterligere å•forbedre- flokkuleringen kan motsatt elektrisk overflate-potensial hos cellulosefibre -og polymermateriale benyttes. Cellulosefibre har iboende relativt høyt negativt overflate-potensial, og det samme gjelder visse, polymérmaterialer, f.eks. polyestere og epoksyharpiks. Det kan være passende i slike tilfeller å "omdanne" overflate-potensialet til polymermaterialet, f.eks. ved anvendelse av et kationisk tensid av en type som, når det:er-blitt påført på polymeren med påfølgende tørking, ikke kan gjenoppløses i vann, for eksempel

"Fintex" 57.7 som behandles i større detalj i eksemplene.. Også behandling med silaner og påfølgende tørking for oppbygning av et monomolekylært sjikt kan omdanne et iboende negativt overflate-potensial på polymerer til positivt. Behandlingen av polymermaterialer med kationiske tensider kan utføres for eksempel ved

tilsetning av det kationiske tensid til en vandig suspensjon av

polymermaterialet-og deretter tørking av polymermaterialet.

En annen mulighet er å behandle-tørkede, oppvarmede polymer-.partikler med kationisk. tensid. En tredje mulighet er å in-korporere kationisk tensid i polymeren..

Schopper Riegler-graden hos cellulosefibre i cellulosemassen kan. variere innen vide- grenser, f. eks. fra ca. 15 til ca. 80. Ofte vil SchopperRiegler-graden ligge i området 30-60,

f.eks. 30-40 eller spesielt 40-60. Hvis cellulosefibrene er termomekartiske fibre, er Schopper Riegler-graden fortrinnsvis

•lavere, f. eks. ca. 15..

I henhold til oppfinnelsen inkorporeres polymermaterialet ved ko-flokkulering ved hjelp av en polyelektrolytt; Polyelektrolytter er makromolekyler med "innebyggede" ioniske grupper, se for eksempelRompps Chemie-Lexikort, 7. utgave, Stuttgart, .19.75, s..2755-2756. De polyelektrolytter som foretrekkes for formålet med denne oppfinnelse er syntetiske vann-løselige polyelektrolytter tilpasset for flokkuleringsformål, men er ikke nødvendig-vis polyelektrolytter som. på forhånd er- foreslått for anvendelse

i cellulosemasser. De beste resultater oppnås ofte med kationiske polyelektrolytter, men også anioniske polyelektrolytter kan anvendes, og . i visse tilfeller kan både en anionisk og en kationisk polyelektrolytt være nyttig for å sikre'ko-flokkulering av alle komponenter. ' Eksempler på egnede polyelektrolytter ér "Prodefloc" AC (et vann-løselig anionisk flokkuleringsmiddel, polyelektrolytt, aluminiumklorhydrat, fra Prodeco, San Donato Milanese, Italia, og "Prodefloc" N/2M

(et høymolekylært, vann-løselig anionisk polymerflokkulerings-middel) .. Eksempler på kationiske polyelektrolytter er "Prodefloc" GL2, "Prodefloc" Cl, "Prodefloc" C4, "Prodefloc" C6 og "Prodefloc" C8, som alle- er vann-løseligé kationiske polyelektrolytt-flokkuleringsmidler. "Prodefloc" Cl har vist seg å være en godt egnet polyelektrolytt for formålet med oppfinnelsen.

.Andre kationiske polyelektrolytter er "Hercufloc" 829.3 (sterkt

kationisk) og "Hercufloc" 85 9, begge polyakrylamider fra Hercules Powder Company.

Polyelektrolytten tilsettes vanligvis i en konsentrasjon av 0,005-2 vekt%, f.eks. 0,01-2 vekt%, beregnet på tørr vekt av bestanddelene i suspensjonen som skal flokkuleres. Ofte oppnås

meget tilfredsstillende resultater med ca. 0,1-0,25% av en kationisk polyelektrolytt, f.eks. "Prodefloc" Cl.

Polyelektrolytten eller polyelektrolyttene tils.ettes fortrinnsvis til den.blandede suspensjon umiddelbart . 'f ør suspensjonen utsettes for av-vanning, og det foretrekkes å unngå-kraftig agitering etter tilsetning av polyelektrolytten.

I noen tilfeller forbedres retensjonen når.et konvensjonelt cellulosefiber-flokkuleringsmiddel, f.eks. alun og/eller et silan tilsettes.til cellulosefibermassen før tilsetning av polyelektrolytten. Hvis et silan tilsettes, er konsentrasjonen av dette vanligvis 0,1-2 vekt%, fortrinnsvis 0,2-1 vekt%, regnet på den tørre vekt av komponentene i suspensjonen. I tillegg til å assistere ved forbedret flokkulering i systemer hvor et uorganisk materiale tilsettes, vil silanet også senere, når de filmdannende egenskaper hos polymeren er fremkalt, være.fordelaktig ved det at det funksjonerer som et koblingsmiddel.

Når silan og konvensjonelle cellulosefiber-flokkulerings-midler, f.eks. alun, tilsettes, tilsettes disse vanligvis før eller under blandingen av komponentene i suspensjonen.

Den optimale flokkulering i et. spesielt system kan fast-slås av fagmannen på området ved hjelp av lett ut f ørte.'inn-førende modellforsøk.

Polymermaterialet kan kombineres med cellulosemassen i maskinkassen hvor effektiv blanding av disse komponenter og det eventuelle uorganiske materiale kan utføres med egnede blande-hjelpemidler, f.eks. en rører, idet polyelektrolytten deretter tilsettes umiddelbart før suspensjonen føres til dehydratiserings-trinnet.

Det foretrekkes ofte å tilsette polymermaterialet til cellulosemasse i- form av en vandig suspensjon snarere enn som et tørt materiale. En slik suspensjon kan gjerne fremstilles i høy konsentrasjon, for eksempel med et faststoff-innhold på 30-90%, ved kraftig agitering under anvendelse av f.eks. overflateaktive midler så som "Berol" 373 , hvis' data er angitt, i forbindelse med eksemplene. Tiksotrop-midler kan også tilsettes til suspensjonen slik at man unngår sedimentering. Suspensjonen av polymer-.materialet holdes. gjerne ved romtemperatur. Hvis et uorganisk materiale skal. tilsettes, kan dette enten tilsettes separat', i tørr form eller i vandig suspensjon,, eller det kan inkluderes i suspensjonen som inneholder polymermaterialet.

Hvis det polymere materiale og/eller det uorganiske materiale omfatter fibre, er det ønsket at de er i defibrillert • form før de kombineres' med cellulosemassen. Effektiv defibrillering kan oppnås ved å male fibrene i nærvær av et egnet tensid, og.det har også vist seg i henhold til oppfinnelsen at agitering, i korte tidsrom på høyst 1 minutt/av fibrene med en polyelektrolytt resulterer i effektiv defibrillering av fibre. Fiber-materialer defibrilleres fortrinnsvis i vandig suspensjon med en konsentrasjon på mindre enn 1%, og eri effektiv fremgangsmåte for : defibrillering av glassull er å male glassull i en konsentrasjon av 0,5% i vann-, i et tidsrom av høyst 1 minutt i nærvær av en kationisk polyelektrolytt, f.eks. "Prodefloc" Cl i' en konsentrasjon av for eksempel 0,01%.

Hvis komposittmaterialet skal anvendes for artikler som for sitt sluttformål skal være stabile i lange tidsrom under betingelser som innebærer eksponering for fuktighet, kan. cellulosefibrene beskyttes mot ødeleggelse ved tilsetning av et . antimikrobielt middel, f.eks. et fungicid. Det antimikrobielle middel kan påføres på overflaten av de ferdige artikler etter at de er endelig varmebehandlet, f.eks. i form av antimikrobiell spray eller som bestanddeler i en maling .eller, annet b.estryknings-middel.

Ved fremstillingen av komposittmaterialer for artikler som skal eksponeres for fuktighet, f.eks. takpaneler eller bygningspaneler, kan det også være. passende å tilsette et antifuktighets-impregneringsmiddel, for eksempel en av de kjente trebeskyttende oljer, f.eks. "Pinotex", "Goriol" eller "Bondex", fortrinnsvis i farveløs form. Disse trebeskyttende oljer kan lett emulgeres og ko-flokkuleres med cellulosemassen. Bitumen-emulsjon og paraffin-emulsjon er andre egnede impregnerings-midler som kan tilsettes til cellulosemassen før flokkuleringen. Et interessant impregneringsmiddel er en oljeemulsjon med et . tilsatt kationisk tensid som spaltes ved temperaturer på ca. 100°C. Ved tilsetning av en slik emulsjon kan følgende funksjon oppnås: For det første ko-flokkuleres emulsjonen med cellulosemassen, og ved banedannelsen bindes cellulosefibrene via hydrogen-bindingeir. I tørkeoperasjonen spaltes tensidet fra olje-emulsjonen på grunn av den tørkende varme, og ved dette impregneres cellulosefibrene effektivt med oljen som har tendens til å trenge gjennom inn i endene av cellulosefibrene. Ved den påfølgende fremkallelse av de filmdannende egenskaper hos polymeren oppnås et sterkt, vann-resistent materiale.

Med hensyn til vann-resistensen hos. de artikler som fremstilles av komposittmaterialet, kan det være passende å anvende tensider og polyelektrolytter som spaltes under varmebehandlingen, da tensider og polyelektrolytter har tendens til å være hygro-skopiske...

I forbindelse med fremstilling av komposittmaterialer som omfatter sement,' har det vist seg at den optimale flokkulering og retensjon oppnås ved først å tilsette en kationisk polyelektrolytt og deretter tilsette en polyelektrolytt, se eksemplene 50-54.

I følgende beskrivelse av fremgangsmåten beskrives'papirfremstillingsmaskinen som en maskin av typen med endeløs vire., men fremgangsmåten kan også utføres på hvilken som helst annen type papirfremstillingsmaskin, eller en annen maskin som er tilpasset for avvanning av en flokkulert suspensjon for dannelse av. en bane eller et ark, f.eks. hydroformer- eller rotoformer-typen ("non-woven"-type).

En vellykket ko-flokkulering.manifesterer seg ved at de tilsatte partikler eller fibre av polymermateriale og eventuelt andre tilsetninger, spesielt uorganisk materiale, bevares praktisk talt fullstendig i flokkene på viren.og innfanges ikke. sammen med vannet som passerer viren, selv ikke når det dreier seg om meget små partikler•av f.eks. størrelse 5 ^um eller mindre. Avvanningsbehandlingen utføres på en måte som er kjent i og for seg og med en virehastighet tilpasset til cellulosemassens karakter, innholdet av tilsatte materialer, sug-effektiviteten, den ønskede banetykkelse osv. I noen utførelses former av oppfinnelsen er det ønskelig å fremstille relativt tykke ark eller baner med ark-vekter på opp til f.eks. 2-3 kg/m<2>(tørr vekt), og i disse tilfeller kan det være passende å holde vire-hastigheten liten ved. visse typer papirfremstiliihgsmaskiner. Normalt er vire-hastighetene i ordinære papirfremstillingsmaskiner mellom .10 og 500 meter pr. minutt, men når det ønskes å fremstille baner'med høye ark-vekter, opp til f.eks. 2-3 kg, kan så lave vire-hastigheter som 2-10 meter pr. minutt anvendes.

Deretter kan den bane som er dannet ved binding mellom cellulosefibre (hydrogenbindinger) føres fra viren til tørkingbg opprullingstrinn på i og for seg kjent måte, f.eks. ved passasje mellom de konvensjonelle våtpressvalser og over oppvarmede tromler, eventuelt med. en kjøletrommel umiddelbart før opprullingen. Det er viktig at tørkingen utføres under slike tids- og temperatur-betingelser som ikke.vil fremkalle de. filmdannende egenskaper hos polymermaterialet. Egnede tørke-temperaturer er i området opp til ca. 110°C, f.eks. i området 80-l00°C. For å oppnå gode resultater i den senere fremkallelse av avbindingen eller de filmdannende egenskaper hos. polymeren, er det nødvendig at banen på forhånd er blitt effektivt tørket, fortrinnsvis til ..et vanninnhold på høyst 5 vekt%. eller, mest fortrinnsvis, til konstant vekt. - Det kan i prinsippet være mulig å skipe det halvferdige produkt med et høyere vanninnhold, f.eks. opp til 50 vekt%, og den videre tørk-ing kunne så utføres i forbindelse med en eventuell formings-behandling før den endelige varmebehandling. Imidlertid vil det mest egnede "tørre" halvferdige produkt /være et som har et vanninnhold på høyst 25, særlig høyst 15, vekt% og fortrinnsvis høyst 5 vekt%.,

Komposittmaterialet i henhold til oppfinnelsen i form av det halvferdige produkt kan skipes i. form av ruller, ark eller strimler eller, hvis avvanningen er blitt utført i en, ekstruder,, i form av et ekstrudat, men det kan også, på fremstillingsstedet, punches eller kuttes til ønskede former og størrelser tilsvarende de produkter eller artikler som.det skal omdannes til. i den

endelige varmebehandling. / Avfallsmaterialet som resulterer fra kutte- eller punche-opér.as j onen, kan resirkuleres. Det kan simpelthen oppmales i masseoppløseren og kan utgjøre en del av utgangsmaterialet for senere produksjon.

Hvis det er ønskelig å utsette det halvferdige produkt for den endelige varmebehandling i fabrikken hvor det halvferdige produkt produseres, kan den tørkede bane passende gå direkte til den videre behandling hvor temperaturen heves fra tørketemperatur til filmdannende temperatur. Før eller samtidig med hevningen av temperaturen til den filmdannende temperatur, kan banen eller arket utsettes for en dannelses- eller formingsoperasjon, vanligvis under trykk. Denne formingsoperasjon kan også utfares i et stadium hvor banen ikke er blitt totalt tørket, idet den videre tørking utføres i et senere stadium.

Som omtalt ovenfor, kan komposittmaterialet i form av

det halvferdige produkt også fremstilles'i form av et ekstrudat ved det at det våt.e materiale utsettes for ekstrudering på i og for seg kjent måte, idet tørkingen utføres samtidig med eller etter ekstruderingen. Ekstruderi.ngsteknikken kan anvendes for fremstilling av selv meget tykke materialer i store plate-'eller rørdimensjoner.

Når det halvferdige produkt i henhold til oppfinnelsen skal være i laminert, eventuelt krysslaminert form, kan dette enten fremstilles ved laminering av fuktige baner på eller etter viren i papirfremstillingsmaskinen, ' eller tørre ark eller .baner kan fuktes litt, f. eks. med damp,- og derved bringes til å adherere via hydrogenbindingene i cellulosefibrene.

Komposittmaterialet i henhold til.oppfinnelsen kan lett adhereres til avgrensende overflater, f.eks. metall- eller glass-overflater, da polymeren, ved fremkalling av de filmdannende -egenskaper, vil tjene som klebemiddel til de avgrensende overflater som kommer på tale. På denne måte oppnås både en kohesiv og en adhesiv effekt i varmebehandlingen. Dette kan for eksempel nyttiggjøres■ved fremstilling-av elektrisk isolerende komponenter som skal anordnes mellom tilgrensende overflater av metall, f.eks. . ved fremstilling av elektriske fordelere.i hvilke isolasjons-materialet kan innføres i.form av et materiale i henhold til opp-, finnelsen og festes til metall-grenseflåtene på en svært enkel og effektiv måte. En annen anvendelse er fremstilling av sandwich-materialer hvor komposittmaterialene i henhold til oppfinnelsen kan anvendes.som "binde-ark" mellom f.eks. to metall-eller glassplater.

Hvis.et hydraulisk bindemiddel inkorporeres som uorganisk-materiale i komposittmaterialet, er det vanligvis ikke foretrukket å utføre noen presseoperasjon etter at det hydrauliske bindemiddel har stivnet. Komposittmaterialer som inneholder hydraulisk bindemiddel kan i henhold til oppfinnelsen behandles på to forskjellige måter etter banedannelsen: .Enten tørkes komposittmaterialet bare til et stadium som etterlater tilstrekkelig vann i materialet for stivning av det hydrauliske bindemiddel, og herding av det hydrauliske bindemiddel tillates å skride frem, idet varmebehandlingen utføres etter herdingen av det hydrauliske bindemiddel, men uten noe vesentlig trykk påført under varmebehandlingen, eller komposittmaterialet tørkes og varmebehahdles.før det hydrauliske bindemiddel herder, hvoretter herdingen av det hydrauliske bindemiddel tillates å finne sted, enten simpelthen ved å eksponere komposittmaterialet for om-givelsenes fuktighet, eller véd positivt å tilføre vann til komposittmaterialet etter varmebehandlingen.

I produktene i henhold til oppfinnelsen.kan andelen av'cellulosefibre variere innen vide grenser, fra ca. 5 vekt%-til ca. 95 vekt%, regnet på materialets tørre vekt.

De produkter .som har et cellulosefiberinnhold i øvre del av intervallet, f.eks. 95% cellulosefibre og 5% polymermateriale, kan være papir- eller kartonglignende materialer, hvis styrke- og vannresistens-egenskaper forbedres ved det inkorporerte polymermateriale. ' Hvis polymeren er en som lett- fyller alle hulrom, for eksempel L.D.-polyetylen, kan slike komposittmaterialer etter varmebehandlingen anvendes som vann-resistente•eller væske-tette forpakningsmaterialer,.f.eks. for beholdere for alkoholfrie drikker, f.eks. melk eller juice. Med riktig utvelgelse av polymer, f.eks. L.D.-polyetylen, kan disse materialer være varme-' sveisbare og kan ved inkorporering av polymermaterialer som for-bedrer styrkeegenskapene, f.eks. polyester-belagte fibre, gi meget, sterke forpakningsmaterialer. Ét annet eksempel på et

interessant materiale for.meikebeholdére med forbedrede stivhets-'egenskaper er et komposittmateriale i henhold til oppfinnelsen i form av et laminat med sement og polymermateriale i de ytre, sjikt. Hvis materialer av denne type skal farves, kan et farvepigment inkorporeres som et uorganisk materiale på den måte som er beskrevet ovenfor, eller polymermaterialet kan bestå av en polymer påført på et uorganisk farvepigment som bærer, men farv-ningen kan også utføres på konvensjonell måte etter ark- eller bane-dannelsen. Imidlertid bør eventuell farvning av cellulosefibrene utføres før den endelige varmebehandling, da cellulosefibrene ellers ville bli helt eller delvis utilgjengelige for farvebehandlingen. Eventuell trykning av materialene bør også

fortrinnsvis utføres før den endelige varmebehandling.

Av baner som har et høyt innhold av cellulosefibre, er det også mulig å fremstille produkter som har egenskaper som ligner på tre- eller hårdtrefiberplater, ved at ett tykt sjikt eller flere på hverandre lagte sjikt av det halvferdige produkt med en polymer egnet for dette formål, utsettes for varme- og trykkbehandling. Materialet blir mer kompakt og stivt jo høyere trykk som påføres. Styrkeegenskaper til et laminat av denne type kan forbedres ytterligere ved at sjiktene arrangeres med alterna-tiv fiber-retning, dvs. alternerende produksjonsretning, slik som i kryssfinér,, og sjikt av andre materialer kan. også inkluderes, f.eks. aluminiumfolie, blyfolie eller komposittmaterialer av forskjellig innhold, også gjerne fremstilt i henhold til oppfinnelsen. Avbindingen mellom sjiktene i et slikt laminat kan utelukkende oppnås ved varme- og trykkbehandlingen, idet. polymeren binder sammen sjiktene. Laminering kan også anvendes for fremstilling av.andre typer av komposittmaterialer i henhold til oppfinnelsen, og et laminat kan skipes som sådant for senere varmebehandling. Et egnet.produkt for et tre- eller trefiber^panel-lignende produkt er f.eks. 85% cellulosefibre og 15% poly- . propylenpartikler eller polyvinylklorid-partikler. Om ønskes, kan en del av cellulosefiberinnholdet erstattes med trespon eller halmpartikler, for eksempel kan produktet i stedet være 15% polypropylenpartikler, 60% cellulosefibre og 25% trespon eller, halmpartikler.

Produktene som, i tillegg til cellulosefibre og polymer, inneholder et uorganisk materiale, enten inkorporert som sådant eller som bærer i polymermaterialet, har ofte cellulosefiberinnhold i området' 15-35 vekt%. Slike materialer er interessante halvferdige produkter for fremstilling av et vidt spektrum av sluttprodukter. Eksempler på disse og lignende materialer er: Et komposittmateriale for fremstilling-av forskjellige artikler som konvensjonelt fremstilles av polymer helt igjennom eller av andre materialer, f.eks. leketøy i form av byggeklosser eller andre formede artikler så som tallerkener, engangs-spise-besti-kk, risboller, serveringsbrett, patronhylser,- forpaknings-tromler, fjernvarmerør osv., kan bestå av ca. 30-70 vekt% cellulosefibre, ca. 40 vekt% mineralull fibre og ca. 30 vekt% polymermateriale i hvilket den filmdannende polymer, påføres .i en.. mengde av ca. 15-40 vekt% på mineralullfibre. Dette komposittmateriale i form av et enkelt sjikt, 'et laminat, en opprullet strimmel eller et ekstrudat, kan omdannes til de ovennevnte formede artikler ved sammenpressing med varme, for eksempel ved et trykk på 2 kg/cm 2 - 10,000 kg/cm 2,. og en temperatur på ca. 100°C. (Helt generelt gjelder det at ved fremkalling av de filmdannende. egenskaper hos polymermaterialene må man ikke anvende temperaturer over 170°C i lengre tidsrom når det er ønsket å unngå skader på cellulosefibrene. Imidlertid tolereres vanligvis kort (f.eks. opptil 60 sekunder) oppvarmning til høyere temperaturer så som 250°C. ) Hvis de formede artikler skalfarves,

kan pigmentpartikler inkorporeres istedenfor en del av mineralull-fibrene, eller den egentlige polymer'kan farves. Overflate-;

glatthet og materialstyrke hos de ferdige formede artikler beror i stor utstrekning pa formingsbétingelsene: jo høyere trykket er, desto glattere er overflaten og desto bedre er styrken. Typiske trykk er fra 10-100 kg/cm<2>og opp til trykk på 1000-10.000 kg/cm 2. Ved passende utvelgelse av polymer, f.eks. varme-herdende polyesterharpiks eller melaminpolyester med kort herdetid, kan en meget kort syklus-tid i formen oppnås.- For byggeklosser vil

en egnet polymer for eksempel være.ABS, epoksy eller polyester, og en passende polymer for tallerkener og risboller ér ét ko-polymerisat av melamin.'En egnet polymer for f.eks. brille-innfatninger, knivhåndtak og kunstige tenner er f.eks. epoksypolyester, polyester.eller akrylharpiks.

Et sterkt 'strukturmateriale for. fremstilling av f.eks. laminat-paneler, båter, tromler, bygningsplater, stoler eller bilkarosserier kan bestå av 15 .vekt% cellulosefibre og 85 vekt% mineralullfibre, dekket av ca. 15 vekt% polyester. Laminat-panelene kan fremstilles på samme måte som beskrevet ovenfor., og . de kan anvendes for samme formål som ordinære kommersielle laminat-paneler, for eksempel for innendørs vegger, topplater

■for kjøkkenbord, bekledning av baderomsvegger osv., og de er fordelaktige ved det at de fremstilles enklest ut fra billigere utgangsmaterialer enn de konvensjonelle laminat-paneler. For.

fremstilling av f.eks..båter kan ark eller strimler av det halvferdige produkt i henhold til oppfinnelsen i fuktet tilstand formes i den ønskede konfigurasjon, hvoretter de filmdannende 2 egenskaper hos polymeren fremkalles under trykk. (f.eks. 100 kg/cm ) og varme.

Et fibermateriaie, for eksempel egnet for-takpapp eller gulvpapp, kan bestå av .15-20 vekt% cellulosef ibre, 50-70 vekt% V mineralullfibre og 15-25 vekt% av et polymermateriale som f.eks. er glags-, sten.- eller slagg-ull-fibre med lengder ca, 3 mm, eller forgarn med et belegg av 15-20 vekt% filmdannende polymer eller som er uorganiske partikler, f.eks. av sand eller wollastonitt med et belegg av 20-40 vekt% filmdannende polymer. Alternativt kunne den filmdannende polymer være til stede som partikler som utelukkende består av polymeren, idet de uorganiske materialer som er omtalt, da tilsettes for seg, i hvilket til-felle polymermengden fortrinnsvis vil være 5-10% høyere.

Et slitesterkt gulvbelegningsmateriale i henhold til oppfinnelsen kan bestå av 15 vekt% cellulosef ibre,. 50 vekt% glassfibre og, som polymermateriale, for eksempel en kombinasjon av 20 vekt%'polyvinylklorid og 50 vekt% polymerbelagte mineralullfibre.

Et komposittmateriale for fremstilling av hårde, sterke og elektrisk isolerende formede artikler, f.eks. elektriske isolatorer, inklusive'fordeler-materialer, deler for hårkrølle-ruller, trykte kretser osv., kan f.eks. inneholde ca. 15 vekt% cellulosefibre, gjerne halmcellulose, og 85% polymermateriale som består av wollastonit.t-partikler av størrelse 5-200 ^utti med et belegg av 10-50 vekt% polymer, f.eks. en polyester- eller en epoksypolyester-harpiks. Ved varmebehandling med eller etter høyt trykk,, -dvs. trykk over 1000 kp/cm 2, fortrinnsvis over 4000 kp/cm. 2, oppnås et nesten mineral- eller stentøy-lignende, kompakt produkt med høy styrke. Lignende produkter kan -også oppnås hvis. wollastonitt-partiklene og polymeren inkorporeres separat. Komposittmaterialer som ligner disse kan også fremstilles av pulvere av de aktuelle mineral- og polymerkomponenter, men anvendelse av komposittmaterialet i henhold til oppfinnelsen unngår alle problemer vedrørende uforlikelighet eller at blandingen skiller seg. Dessuten er ark- eller plate-emnet av komposittmaterialet lett å håndtere, og for fremstilling av formede artikler med større tykkelse kan komposittmaterialet anvendes i laminert form, inklusive ruller, eller som ét ekstrudat. Også granulater kan anvendes. Lignende materialer for samme an-vendelsesområde kan .f. eks. bestå av 20 vekt% cellulosef ibre, ca. 60 vekt% wollastonittpulver med en partikkelstørrelse i om-

rådet ca; 5-200^um .(alle pulvere som anvendes i henhold', til oppfinnelsen viser fortrinnsvis en partikkelstørrelse-karakteristikk som tilsvarer korn-kurven til betong) og 20 vekt% av et kommersielt partikkelformig pulver-belegningsmateriale som består av epoksyharpiks på 43% Ti02og 2% BaSO^.

Hårdé, • værbestandige og holdbare, panelmaterialer, f.eks. for anvendelse som utvendige paneler på bygninger, f.eks. takpaneler, kan fremstilles av et komposittmateriale som inneholder 15-40 vekt% cellulose, idet resten er uorganisk materiale og polymer, idet polymerinnholdet er 15-40 vekt%, og idet innholdet av uorganisk materiale er 20-70 vekt%. Ett eksempel'er. et.' komposittmateriale som har 35 vekt% cellulosefibre og 65 vekt% polymermateriale som består av mineralullfibre som har et belegg-av 15 vekt% polyester. Forskjellige andre komposittmaterialer som .er. egnet for dette formål, er illustrert i eksemplene 1-24

og 45-54. Ett foretrukket takpanel-materiale omfatter ca. 20 vekt% cellulosef ibre, f. eks. av kartong, ca. 40-5.0 vekt% uorganisk partikkelformig materiale, f.eks. wollastonitt eller sand som har en partikkelstørrelse- under 300 ,^um, og ca. 30-40 vekt% polymerpartikler. Polymerpartiklene kan for eksempel om-fatte en relativt stiv polymer og en mykere, i større grad struktur-fyllende polymer. Eksempelvis kan den relativt stive polymer være ikke-myknet polyvinylklorid, og den annen polymer i kombinasjonen kan være myknet polyvinylklorid. Tverrbundet polyetylen' er en annen god polymer for anvendelse i slike takpaneler. Ved fremstilling av takpaneler formes komposittmaterialet, enten et enkelt sjikt eller et laminat, av flere sjikt { for eksempel dannet ved bane-laminering av flere baner, gjerne ved å kjøre suspensjon fra flere tanker på en og samme vire, i hvilket' til-felle det gjerne er et større polymerinnhold i bunn- og topp-sjiktene) i den ønskede konfigurasjon mens det fremdeles er vått, for' eksempel via korrugerte valser for dannelse, av korrugerte takpaneler, hvoretter de formede paneler kan tørkes, enten i tørkeovh eller mellom tørkevalser, og deretter utsettes for en temperatur som fremkaller f-ilmdannelsen av polymeren, f. eks. 170°C, om nødvendig eller ønskelig under trykk, enten mellom valser eller i en platepresse.

Et komposittmateriale som er egnet som bakside for gulv-belegningsmaterialer, f.eks. som bakside for gulvbelegg, f.eks. polyvinylklorid-skumbelegg, kan fremstilles av f. eks. ca. 15-25',-fortrinnsvis ca. 20, vekt% cellulosefibre, ca. 40-60 vekt%, fortrinnsvis ca. 50 vekt%, mineralfibre, f.eks. glassull eller stenull, og ca. 30-40 vekt%, fortrinnsvis ca. 30-35 vekt%, polymer. Slike bakside-materialer er tidligere blitt•fremstilt av asbestfibre, men på grunn av helsefare' som ér forbundet med asbestfibre, er det nødvendig å finne erstatninger for asbest-holdige produkter. Dette bakside-materiale utgjør et dimehsjons-stabilt, akseptabelt og forlikelig bakside-materiale for poly-vinylkloridgulvbelegg. Eksempler på egnede polymerer for formålet er polyetylen, f.eks. tverrbindende polyetylen, og polyvinylklorid. Hvis polymeren er'polyvinylklorid, kan bakside- . materialet "sveises" til.de resterende komponenter i polyvinylklorid-gulvbelegget på samme tid som fremkallingen av de filmdannende egenskaper utføres.

Komposittmaterialet i henhold til oppfinnelsen kan også anvendes for fremstilling av friksjonsmaterialer, for eksempel for bremsébelegg. For dette formål inkorporeres materialer som er kjent å være egnet i friksjonsmaterialer, f.eks. messingpulver, bariumsulfat, grafitt, bronsepulver, og wollastonitt og "Synopal" eller slagg-ullfibre. Komposittmaterialer som er egnet for bremsébelegg, er illustrert i eksemplene 33-36. Ved fremstilling av materialer for bremsébelegg er det spesielt foretrukket at fiberretningen for de ferdige bremsébelegg•eller bremselegemer i størst mulig utstrekning er perpendikulære på sin kontaktflate. For å oppnå dette lages det et laminat av flere sjikt av friksjonsmateriale-holdig komposittmateriale, idet fiberretningen er den samme i alle sjikt, laminatet utsettes for varme og trykk for fremkalling av de filmdannende egenskaper hos polymeren,.og det resulterende materiale kuttes deretter til bremsébelegg i en retning som ér perpendikulær på fiberorienter-ingen.

I nedenstå-ende. eksempler angir prosent vekt med' mindre annet er angitt.

Eksempel A.

I en eltemaskin ble 25 vekt% wollastonittpulver (FW200 fra Pargas, Finland) av partikkelstørrelse 1-200^um blandet med 75 vekt% av en flytende polyester som inneholdt tverrbindings-mid.del og akselerator. Den resulterende blanding ble ekstrudert i en konvensjonell plastisk-ekstruder som gjør at polyesteren stivner. Deretter, ble d-et resulterende materiale behandlet i en hammermølle inntil 80% av materialet hadde.en partikkel-, størrelse på mindre enn 70^um.

På tilsvarende måte og av de samme utgangsmaterialer ble pulverformige wollastonitt/polyester-materialer fremstilt med et innhold av henholdsvis 35% wollastonitt og 65% polyester, 45% wollastonitt og 55% polyester, 70% wollastonitt og 30% epoksypolyester, og 70% wollastonitt og 30% polyuretan.

Eksempel B.

I en mikser ble 75 vekt% wollastonittpulver (FW200 fra Pargas, Finland) og 25% partikkelformig fast polyester av slik partikkelstørrelse.at 80% av partiklene hadde en størrelse mindre enn 70 ^um, blandet. Den energi som ble tilført under blandingen, myknet polyesterpartiklene i,en slik grad at en del av dem.festet seg til wollastonittpartiklene.

Eksempel C.

Flokkulering i forskjellige systemer.

Flokkuleringsforsøk ble utført med de nedenunder angitte to resepter: Resept nr. 1:

70 g papp (2% vandig suspensjon, malt til 38°SR)

10 g polypropylenpartikler, partikkelstørrelse under 100 ^um

30 g- wollastonitt/polyestermateriale, polyesterinnhold 75%, fremstilt som beskrevet i eksempel A 30 ,,g wollastonitt/polyestermateriale, polyesterinnhold 65%, fremstilt som beskrevet i eksempel A 30 g wollastonitt/polyestermateriale, polyesterinnhold 55%, fremstilt som beskrevet i eksempel A,

Resept nr. 2:

70 g papp- (2% vandig .suspens j on, malt til 38°SR)

10 g polypropylenpartikler, partikkelstørrelse under 100^um

30 g wollastonitt/polyestermateriale, polyesterinnhold 75%, fremstilt som beskrevet i eksempel A 30 g wollastonitt/polyestermateriale, polyesterinnhold 65%, fremstilt som beskrevet i eksempel A 30 g wollastonitt/polyestermateriale, polyesterinnhold 55%,

fremstilt som beskrevet i eksempel A

104 g wollastonittpulver.

Ovennevnte suspensjoner ble anvendt i en konsentrasjon av 0,2% i vann.

Forsøkene ble utført i en 1000 ml malesylinder som følger:

1. Mål ut 1000 ml suspensjon.

2. Tilsett flokkuleringsmiddel.

3. Rist.grundig.

4. La henstå på bordet, start klokken.

5. Ta vekk prøve (på overflaten) og'mål zeta-potensialet.

og pH-verdien.

6. Noter tiden (t40Q) når "utfellingen" passerer 400 ml-streken. 7. Noter tiden (^ 200^ n^r "ui"^ellin<g>en" passerer 200 ml-streken. Hvis 200 ml-streken ikke er passert i løpet, av 10 minutter, målés volumet av utfellingen. ■8.' Ved t - 5 minutter tas det ut en prøve ved 900 ml-streken for optisk bestemmelse av vannets klarhet (prosent transmisjon) i et Beckman fotométer. De første prøver ble ikke målt i fotometer, og av denne grunn er det ikke angitt noen verdi for deres prosent transmisjon i nedenstående tabell.

Eksempel D.

0,7 g "Fintex" 577, et "irreversibelt" kationisk tensid av typen kvaternær ammoniumforbindelse, ble blandet med 100 ml vann, og 10 g av et pulverformig polymermateriale som besto av 55% polyester påført på 43% Ti02/2% BaS04, partikkelstørrelses-fordeling 0,1-30^um, ble tilsatt. Den resulterende suspensjon fikk henstå i. 10 minutter. Deretter ble vann-fasen filtrert fra; og polymermaterialet ble tørket i tørkeskap ved. ca. 60°C. Det resulterende polymermateriale belagt med det irreversible tensid ble tilsatt til 1,5 liter av en 1,5% suspensjon av cellulosefibre i vann. Det var synlig at en betydelig til-trekning mellom cellulosefibrene og polymermaterialet ble oppnådd, da partiklene til polymermaterialet flokkulerte sammen med cellulosefibrene. Den resulterende suspensjon ble tilført en sikt, 100 mesh. Flokkulatet ble holdt tilbake på. sikten,, og det vann som passerte sikten var i alt vesentlig fritt for polymerpartikler.

I de nedenstående eksempler har betegnelser som ikke tidligere er definert, følgende betydning: Avispapir: Cellulosemasse fremstilt ved maling av gamle aviser. Kartong: Cellulosemasse fremstilt ved maling av avfallskartong. Sulfat: Sulfatcellulosemasse.

Sulfitt: Sulfittcellulosemasse.

°SR: Schopper Riegler-grad

Wollastonitt FW50: Wollastonitt-pulver med partikkelstørrelse 1-500/um, fra Pargas, Finland. Wollastonitt FW200: Wollastonitt-pulver med en partikkel-størrelse 1-200/um, fra Pargas, Finland.

"Synopal": "Synopal" (et. syntetisk mineral laget av sand,

dolomitt, kalk, og aluminiumholdig mineral) støv, partikkelstørrelse under ioo^um.

Slaggfiber, glassfiber "Rockwool": I alle tilfeller, fibre med diameter 5 ^um logaritmisk fordelt ned til 1 ^umbg opp til 30^um,. lengde fra 1 mm opp til 10 mm, overveiende ca... 3 mm.

Polyester: Polyester-pulver fra Emser Werke, Sveits, 70% av partiklene har en størrelse under 80^um,'resten opp. til 200 yum.

Polyester på TiC^/BaSO^:\ Ét handelsprodukt fra Pulver-coat,

Vest-Tyskland, "bestående av 55% polyester, påført på

43% Ti02/2% BaS02, partikkelstørrelse" 30-80 yum. Polypropylen: Partikkelstørrelse under 100^um. Epoksypolyester: Fra Emser Werke, Sveits, 80%'av partiklene har en størrelse under 70^um, resten har en størrelse opp til 200 yU.m. PVC: 80% av partiklene har størrelse under 70 ^um, resten

har størrelse opp. til 20.0 ^um.

Uretan: "Isonate" 123 P (kaprolaktam-blokket polymert iso-cyanat), Upjohn Company,' Kalamazoo, Michigan.

Kopolyamid: "Gril-tex" 2P, smeltepunkt 120-130°C, et kopolyamid

med monomer-enheter av polyamid 12, polyamid 6 og polyamid•6.6, fra Emser Werke.

Partikkelstørrelse under 80^urn..

"Berol" 373: Et ikke-ionisk tensid som består av et alkylen-oksyd-addukt basert på normal primæralkohol; tensidet har hydrofil (vannløselig) karakter. Produktet er en klar væske med 100% aktivt innhold.

Fra Berol Kemi AB, 44401 Stenungsund 1, Sverige.

Istedenfor "Berol" 373 kan •'"Triton" CFlO anvendes:

"Triton" CFlO: Alkylfenoksypolyetoksyetanol fra Rohm&Haas,

Philadelphia, USA..

Nopco, NXZ: Antiskummemiddel som inneholder ikke-ionisk emulgatpr,

fra Nopco Chemical Company, 60 Bark Place, New Ark, New Jersey, USA.

"Fintex" 577: Et kationisk tensid av typen kvaternær.ammoniumforbindelse fra Berol Kemi ÅB. Dette tensid er av "irreversibel" karakter, dvs. at etter å være blitt festet til underlaget (enkeltsjikts-struktur), kan det ikke gjenoppløses med vann.

Sand:, Dansk strand-sand, partikkelstørrelse under 300 ,um. Sement, hvit: Hvit Portland-sement; Blaine: 3400 cm 2/g;

77-83% C3S. ' Polyetylen, tverrbundet: Et produkt fra Sigma, 67,3% av;.

partiklene har størrelse over 200^um.

PVC "3107/11/2: Et myknet produkt (32%-mykner +' kjønrøk).

PVC 3085/92A/1: Et .ikke-myknet . (stivt.) produkt-1 ' ' .

PVC 3085/91A/3: Et myknet produkt (32% mykner). PVC O-VI-107-1: Et ikke-myknet (stivt) produkt.

PVC 5 WSW 67-951: Et myknet produkt.

Ovennevnte PVC-produkter er alle fra British Industrial Piastics.Limited; Darlington, England.

Retensjon: Fastslått visuelt.

Vannabsorpsjon, %, dag: Prosent vektøkning etter

ca. 24 timer.

Eksempler ,1-23 ble alle utført på en laboratorie-"ark-danner",. og alle komponenter ble blandet i karet i ark-danneren før sug ble påsatt. Oppholdstiden i karet etter blandingen var ca. 5 minutter. Etter arkdann.elsen ble arkene tørket i en ventilert ovn, og deretter ble arkene varmebehandlet i en oppvarmet presse.

Eksempel 24.

I et forsøk i full skala på en papirfremstillingsmaskin besto den anvendte blanding av 400 kg kartongcellulose, malt til 25°SR, 500 kg polyestermateriale som besto av 55% polyester påført på -43% Ti02/2% BaS04, partikkelstørrelse 30-80 ^um,

100 kg wollastonitt FW200 og 5 1 "Silan A 1100". "Prodefloc" AC ble kontinuerlig iiilsatt i en mengde som tilsvarte 0,5%, regnet på tørrstoffinnholdet i resepten, og tilsetningspunktet for "Prodefloc" AC var i røret fra overløpskassen til innløpskassen. Virene i papirfremstillingsmaskinen var fra Nordiskafilt AB, "Våtvira". kvalitet 6050/0 (dobbelt plastvire), og virens'hastig-het var 8 m/min.

Cellulosen ble malt på normal' måte, og polyesteren ble tilsatt sammen med wollastonitt-pulveret i maskinkassen (100 m 3) som. var utstyrt med. en kraftig rører. Temperaturen i cellulosemassen var ca. 50°C, og dens- tørrstof f innhold var 2%. Tørrstoff-innholdet i det endelige ark før oppvikling var 50-55%. Ark-vekter pa fra 1200 g/m 2 til 2000 g/m 2ble fremstilt. En under-søkelse av slutt-materialet ved hjelp av overflatemikroskop viste at wollastonitten var jevnt fordelt i arket. Viresiden hadde ikke noe større innhold av wollastonitt enn oversiden. En prøve av dette kartong-lignende komposittmateriale ble formet og tørket i korrugert form i en profiltørke, og det tørkede materiale ble

■ sammenpresset til.korrugerte paneler i en. mindre form ved ét

trykk på ca. 8 kg/cm ved en temperatur på ca. 170°C i 15 minutter. Det resulterende panel er utmerket egnet for anvendelse som takbelegningspanel.

Eksempel 25.

I en bakelittform ble tre sjikt av det kartong-lignende komposittmateriale fremstilt i henhold til eksempel 24 arrangert over hverandre.. Ved et trykk på 200 kg/c• m 2og en temperatur på 170°C i ca. 15 minutter ble det fremstilt en utmerket tallerken med skarpe konturer,.gode formfrigjøringsegenskaper og en materialkarakter som lignet glassfiberforsterkét polyester.

Eksempler 26-36.

Disse eksempler ble utført på en pilot plant papirfremstillingsmaskin. Samme fremgangsmåte som i eksemplene 1-24 ble fulgt, dvs. at i maskinkassen ble cellulosemasse, polymer materiale og eventuelle uorganiske additiver blandet, og de an-'gitte f orarbeide.lseshj elpemidler, . med unntagelse av flokkuler-ingsmidlene, ble også' tilsatt i dette stadium. Flokkulerings-.midlene ble tilsatt umiddelbart før overføringen av suspensjonen til viren. Dataene for disse eksempler fremgår av nedenstående tabell hvor de forskjellige betegnelser har samme betydning som i .eksemplene 1-23. Bariumsulfatmaterialet er bariumsulfat-pulver med partikkelstørrelse'under 100^um, messingpulveret har partikkelstørrelse under 200^um. Istedenfor "Hercufloc" 829.3 _ kan også- for eksempel "Hercufloc" 853 anvendes.

Selv om de materialer som er fremstilt i henhold til eksemplene 1-24 alle viser relativt hård og plate-lignende karak- . ter, etter frigjøring av de filmdannende egenskaper hos polymeren, viser de materialer som er fremstilt i henhold til eksemplene 26-28 en papp-lignende karakter etter■filmdannelsen av polymeren, men de viser bedre våtstyrke enn vanlig papp (pasteboard)... De materialer som er fremstilt i henhold til eksemplene 2 9-32, viser en karakter lik ikke-vevet tekstil (fiberflor), mens de materialer som' er fremstilt i henhold til eksemplene 33-36 er egnet for bruk som friksjonsmaterialer, spesielt,for bremsébelegg.

Istedenfor messingpulver kan bronsepulver anvendes,,og istedenfor polyester påført på den uorganiske bærer kan ikke-bærerholdige polyesterpartikler anvendes og også epoksypolyester.Istedenfor polypropylen kan polyetylen anvendes.

Eksempel 37.

På samme måte som beskrevet i eksemplene .26-36, ble det fremstilt et komposittmateriale under anvendelse - av 20% sulfatcellulose og 80% av et polymermateriale som besto av "Rockwool"-fibre med et belegg av fenolformaldehydharpiks polymerisert i en grad av 80%, idet harpiksen utgjorde 3-4% av polymermaterialet. Det resulterende produkt er egnet for fremstilling av hårde,. bygningsplate-lignende paneler og formede artikler ved varmebehandling ved et trykk på 200 kg/cm 2.

I et annet forsøk ble de samme harpiks-dekkede "Rockwool"-fibre anvendt i en mengde av 85%, idet mengden ay sulfatcellulose var .15%. Et lignende materiale egnet for samme formål som oven-' for, ble oppnådd.

Eksempel 38.

•Det ble fremstilt et komposittmateriale med følgende resept, slik som beskrevet i eksemplene 2 6-36:

Ca. 200 1 vann

1350 g. sulf atcellulose

300 g polyetylenpulver (SA65), partikkelstørrelse

ca. 300-500 ^urn

0,2 % (3 g) "Prodefloc" Cl.'

Arkvekten av produktet var 228 g/m 2. Etter tørking hadde produktet en lett ujevn, pappaktig karakter, og etter frigjøring av filmdannelsen til polymeren under et trykk på 50 kg/cm 2i

ca. 2 minutter ble det oppnådd et ensartet, pergament-lignende materiale med god vannfast karakter..

Eksempel 39.

Den fremgangsmåte som er beskrevet i eksemplene 26-36 ble fulgt, under anvendelse av følgende resept:

Ca. 200 1 vann

1350 g sulfatcellulose

300 g polypropylen (LM229), partikkelstørrelse

300-500 /Uiri

5-10% av en løsning av "Prodefloc" AC

0,2% (3 g) av "Prodefloc" C6.

Den resulterende suspensjon hadde et zeta-potensial på -6,0 millivolt, og produktets ark-vekt var 268 g/m2.. Produktet lignet komposittmaterialet som ble fremstilt i henhold til eksempel 38.

Eksempel 40.

Den fremgangsmåte som er beskrevet i eksemplene 26-36

ble fulgt under anvendelse av følgende resept:

100 1 vann

675 g sulfatcellulose

15.0 g polypropylen (LM22 9)

ca. 5 % av 1% løsning av "Prodefloc" AC

0,2 % (1,5 g) av "Prodefloc" C6

1/2. ml av "Silan A 1100".

Ark-vekten for produktet var 316 g/m<2>.

Eksempel 41.

Den fremgangsmåte som er beskrevet i eksemplene 26-36. ble fulgt'under anvendelse av følgende resept:

Ca. 200 1 vann

1000 g sulfatcellulose

1000 g glassull.

800 g polyesterharpiks (Polyester-Lack, 861-0984) 0,11 % (1,65. g) "Prodefloc" Cl

0,89 % (1,35 g) "Prodefloc" C4

Suspensjonen av vann, sulfatcellulose, glassull og polyesterharpiks ble.innledningsvis kjørt gjennom en sponfjerner.

Suspensjonens pH-verdi var 6,5 og zeta-potensialet

2

+4,6 millivolt. Produktets ark-vekt var 330 g/m .

Eksempel 42.

Den fremgangsmåte som er beskrevet i eksempel 41 ble fulgt under anvendelse av følgende resept:

Ca. 200 1 vann

500 g sulfatcellulose

1500. g glassull 800 g polyesterharpiks ,(Pdlyester-Lack,. 861-0984)..

Ovennevnte blanding ble fint fordelt i en sponfjerner. Deretter ble 0,15% (2,25 g.) "Prodefloc" Cl tilsatt. Suspensjonens pH-verdi var 6,5 og zeta-potensialet fra +4,0 millivolt til -9,2 millivolt.

Produktets ark-vekt var 310 g/m 3.. Produktet er, i lik-het med det.produkt som ble fremstilt i henhold til eksempel 41, pent og ensartet.

Eksempel 43.

Den samme fremgangsmåte som er beskrevet i eksemplene

26-36 ble fulgt under anvendelse av følgende resept:

Ca. 200 1 vann

500 g sulfatcellulose

1500 g "Rockwool"-fibre,

og til denne blanding" ble det tilsatt en blanding av:

800 g grått epoksypulver (epoksy på 45% Ti02)

0,15 % "Prodefloc"Cl (2,25 g)

10 ml "Fintex" 577.

1 1 vann.

pH-verdien var 6,5 og zeta-potensialet +6,8'millivolt.

2

Produktets ark-vekt var 432 g/m .

Eksempel 44.

Fremgangsmåten som er beskrevet i' de tidligere eksempler

ble fulgt under anvendelse av følgende resept:

Ca. 100 1 vann

75 g cellulosefibre (gammel kartong»42°SR)

375 g.glassull

.519 g polyester med et .innhold av 35 vekt% wollastonitt

606 g wollastonitt FW50

10 g tensid WKT 1.5 ml av 1% "Prodefloc" Cl.

pH-verdien var. 7,0 og zeta-potensialet -10,1 millivolt.

Eksempler 45-54.

Alle disse eksempler ble utført på en laboratorie-"arkdanner" som. følger: Kartongcellulose ble malt, sand ble tilsatt til, den resulterende masse, og deretter ble polymer tilsatt, idet polymeren var ført gjennom en 430 ^um sikt i våt tilstand, og den resulterende blanding ble omrørt i 2 minutter ved

-.1000 omdr.p.m.. Flokkuléringsmiddel ble tilsatt, og røringen.ble fortsatt i 15-20 sekunder ved 200-400 omdr.p.m. Etter denne flokkulering ble satsen hellet ned i ét kar i en arkdanner og ble omrørt i ca. 1/2. minutt, og suget ble igangsatt. Etter arkdannelsen ble arkene, tørket i en ventilert ovn og deretter behandlet i' en varmepresse.

Eksempel 55.

Et materiale for anvendelse sorrv baksidebelegg for polyvinylklorid-gulvbelegg ble laget av:

cellulosefibre (20-40° SR) 20%

glassull 50%

polyvinylklorid (10-70 ^um) .30%.

Celluloséfibrene og glassullen ble defibrillert separat

i en hollender. (Glassullen ble malt opp til en 0,5% suspensjon. i vann med 0,01% "Prodefloc" Cl tilsatt. Røringen ble begrenset til maksimalt 1 minutt.) Suspensjonene ble kombinert og poly-vinylkloridet tilsatt. Akkurat før innløpskassen i papirmaskinen ble 0,2% "Prodefloc" Cl tilsatt, og det resulterende flokkulat ble avvannet og banen tørket. Banen er egnet for påføring av polyvinylkloridskum og det øvre finishing-belegg av gulvbelegget. Baksidebelegget er i stand til å suspendere seg selv under fremstillingen, og den varme som tilføres når man kombinerer poly-vinylkloridskummet og den øvre finish binder baksiden intimt til skummet.-

Eksempel 56.

Eksempel 5.7.

Analogt med fremgangsmåten i eksempel 55 ble det laget et komposittmateriale av: ..

Eksempel 58.

Analogt med eksemplene 45-54 ble det laget et materiale som egnet seg for anvendelse som takpanel, av:

'Eksempel 5 9.

Et komposittmateriale egnet for fremstilling av tak-plater ble fremstilt som beskrevet i eksemplene 45-54, av:

Eksempel 60.

Analogt med. eksemplene 45-54 ble det laget et materiale som var egnet for anvendelse som takpanel, av:

Eksempel 61.

Analogt med eksemplene 44-53 ble det .laget et materiale som var egnet for anvendelse som takpanel,- av:

Claims

: 1. Komposittmateriale, karakterisen t ved at det omfatter en cellulosefiberstruktur i hvilken cellulbse-fibrene ér bundet sammen ved bindinger som i papp eller papir;

polymert materiale, jevnt fordelt i strukturen, idet det polymere materiale består av faste, adskilte partikler eller f ibre , hvorved partiklene eller fibrene har polymer minst på sine overflater, videre at polymeren eller polymerene i polymermaterialet er vann-uløselige og vann-ikke-svellbare faste syntetiske polymerer som er ikke-klebrige ved romtemperatur og filmdannende ved temperatu- ' ■ rer over 80°C, hvorved partiklene eller fibrene av det polymere materiale er bundet i komposittmaterialet ved hjelp av en polyelektrolytt , polymerene utgjør minst 2 vekt% av komposittmateri

alet ;

og eventuelt uorganisk materiale i form av mineral- eller metall-

partikler eller -fibre, idet det uorganiske materiale er jevnt fordelt i cellulosefiberstrukturen,

og komposittmaterialer fremstilt av det ovenfor definerte komposittmateriale ved anvendelse av energi for frembringelse av f ilmdannelsen av polymeren.

2. Komposittmaterialer som angitt i krav 1, karakterisert ved at det polymere materiale er utvalgt fra gruppen som består av:-

.1) partikler av polymeren som har en partikkel-størrelse på l-50Gyum, fortrinnsvis l-20Cyum,

2) partikler av en uorganisk bærer med polymeren påført, idet partiklene har en partikkelstørrelse på ca. l-50Gyum, fortrinnsvis' 1-200/um,

3) fibre av polymeren, og

4) uorganiske fibre med polymeren påført.

3. Komposittmateriale som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at polymerene er utvalgt fra

•gruppen som består av polyolefiner, vinylpolymerer, f.eks.

polyvinylklorid, polyvinylacetat, polystyren, polyimider, polyamider, polyakrylater, ABS, epoksyharpikser, epoksy/fenolharpikser,

' f enolharpikse.r , ureaharpikser , melamin, polyesterharpikser., melamin-polyester, tverrbundne akrylharpikser, silikonharpikser,

polyuretanharpikser , samt kopolymerisater dérav, f. eks. kopoly-1... amider.

4. Komposittmateriale som angitt i krav 3, karakterisert ved at polymeren er en syntetisk vulkaniserbar elastomer, f.eks. SBR.

5. Komposittmateriale som angitt i krav 3, karakterisert ved at polymerene er en tverrbundet syntetisk polymer, f.eks. en polyester, og en termoplastisk syntetisk polymer, f.eks. polyetylen, polyvinylklorid, eller polypropylen, og/

eller den tverrbundne polymer anvendes sammen med pulver-bi turnen eller bitumen-emulsjon.

6. Komposittmateriale som angitt i krav 3, karakterisert ved at polymerene er en ikke-myknet polymer og en myknet polymer, f.eks. ikke-myknet polyvinylklorid sammen med myknet polyvinylklorid.

7. Komposittmateriale som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at dét inneholder et vannfilm-avbrytende overflateaktivt materiale, f.eks.

et tensid .

.8. Komposittmateriale som angitt, i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert / ved at partiklene av polymermaterialet omfatter partikler av et uorganisk bærermateriale med polymeren påført, idet bærermaterialet er metallpartikler, f.eks. partikler av messing, jern, sink, aluminium, kobber eller bronse., eller mineral- eller andre uorganiske partikler, f .eks. T1O2/ jernoksyd, wollastonitt, kaolin, avglasset glass, kalsiumkarbonat, kvarts,.inklusive sand, silisiumdioksyd, steatitt, talk, aluminiumsilikat, "S ynopal", barytter, kiselgur. eller amorfS i02-

9. Komposittmateriale som angitt i hvilket som helst av kravene 1 til 7, karakterisert ved at polymermaterialet utgjøres.av polymerbelagte uorganiske fibre, idet fibrene, er mineralfibre, f.eks. glassull, forgarn, stenull, mineralull, kaolinull, eller metallfibre, f.eks. fibre av messing, kobber, aluminium, bronse eller jern.

10. Komposittmateriale som angitt i hvilket som helst av kravene ltil 9, karakterisert ved at polymeren i polymermaterialet- inneholder et esemiddel som, under de tempe-raturbetingélser ved hvilke de filmdannende egenskaper hos polymeren fremkalles, samtidig.skummer opp polymeren slik at man får en cel le struktur..

11. Komposittmateriale som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det inneholder et antifuktighets-impregneringsmiddel som er en trebeskyttende olje, en bitumen-emulsjon, eller en paraffinemulsjon, eller som' er en oljeemulsjon som inneholder et kationisk tensid

. som spaltes ved temperaturer på ca; 100°C.

12. Komposittmateriale som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det har form av ekstrudat eller granulat.

13. Komposittmateriale•som angitt i hvilket som helst- av kravene. 1 til 11, karakterisert ved at det. er i form av laminat, inklusive krysslaminat, av sjikt av komposittmateriale ; eventuelt med et høyere innhold av polymeren i over-flates jikt enn i indre sjikt.

14. Komposittmateriale som angitt i krav 8, karakterisert ved at partiklene av polymermateriale omfatter et polyolefin eller en epoksy-, polyester-, akryl- eller polyåmid-harpiks påført på Ti02-partikler, idet polymermengden er 40-90 % av polymermaterialet..

15. Komposittmateriale som angitt i krav 8 eller 9, karakterisert ved at polymeren utgjør 2-40 vekt% av polymermaterialet, typisk 2-20 vekt% når bæreren er fibrøs og. ' 5-40 vekt% når bæreren er partikkelformig.

16. Komposittmateriale som angitt i krav 1 til 3, karakterisert ved at det omfatter 15-40 vekt% cellulosefibre, 15-40 vekt% av polymeren og.20-70 vekt% uorganisk materiale.

17.. Komposittmateriale som angitt i krav 16, karakterisert , ved' at det som uroganisk materiale omfatter mineralpartikler., f.eks. Ti02 , wollastonitt, kaolin, avglasset glass, kalsiumkarbonat-, kvarts, inklusive sand, silisiumdioksyd, steatitt , talk, aluminiumsilikat, "S ynopal", barytter, kiselgur

eller amorf siO^.

18. Komposittmateriale som angitt i krav 17,. karakterisert ved at polymeren er polyvinylklorid, et polyolefin, polyvinylacetat eller et polyamid.

19. Komposittmateriale som angitt i krav 16, karakterisert ved at det som uorganisk materiale omfatter syntetiske mineralfibre, f.eks. glassull, forgarn, stenull , mine-, ralull, kaolinull eller kal.siumsilikatull.

20.. Komposittmateriale som angitt i krav 1-9, karakterisert ved at det omfatter glassfibre , f.eks. mineralull-f ibre , og polyvinylklorid som polymer..

21. Komposittmateriale som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det som

et uorganisk materiale omfatter et hydraulisk bindemiddel, f.eks. sement eller kaolinsement.

22... Komposittmateriale som angitt i krav 16, karakterisert ved at det har korrugert form for anvendelse som takpanel.

23. Komposittmateriale som angitt i krav 22, karakterisert ved at det omfatter ca. 20 vekt% cellulosef ibre ,.

ca. 40-50 vekt% uorganisk-partikkelformig materiale, f.eks. wollastonitt eller sand som har en partikkelstørrelse under '300^/Um, og ca. 30-40 vekt% polymer."

- 24. Komposittmateriale som angitt i krav 16, karakterisert ved at det har form av bane for gulvbeleggbakside.

25. Komposittmateriale som angitt i krav 24, k a r a k t e r i s e r t ved at-det omfatter 15-25 vekt% cellulosefibre, 40-50 vekt% glassull eller stenull, og ca. 30 -40 vekt% polymer.

26. Fremgangsmåte for fremstilling av et komposittmateriale som angitt i krav 1, karakterisert ved at man blander et polymermateriale som utgjøres av faste, adskilte partikler eller fibre , idet partiklene eller fibrene har polymer minst på sine overflater, polymeren eller polymerene i polymermaterialet er syntetiske vann-uløselige og vann-ikke-svellbare faste syntetiske polymerer som er. ikke-klebrige ved romtemperatur og. filmdannende ved temperaturer over 80°C, med en cellulosef iber-masse og everituelt med uorganisk materiale i form av mineral-eller metållpartikler av fibre, polymermaterialet ko-flokkuleres med cellulosefibre og med det uorganiske na teriale , hvis det er til stede, ved hjelp av en polyelektrolytt, hvoretter den resulterende suspensjon avvannes for dannelse av et koherent ark, en bane eller et ekstrudert materiale, det koherente materiale tør-kes under betingelser som ikke fremkaller filmdannelsen av polymeren, idet polymeren i polymermaterialet er slik at polymermaterialet forblir.i alt vesentlig som adskilte partikler eller fibre etter tørkingen, og det tørre materiale utsettes eventuelt for en behandling som vil fremkalle de filmdannende egenskaper hos polymeren, fortrinnsvis ved tilførsel av varme og eventuelt trykk.

27.. Fremgangsmåte som angitt i krav 26-, karakter i -

se r t. ved at det som polyelektrolytt anvendes et syntetisk polyelektrolytt-flokkuleringsmiddel, og at den anvendes i en mengde av 0,005-2 vekt%, beregnet på tørr vekt av de bestanddeler som skal flokkuleres.

28. Fremgangsmåte som. angitt i krav 27, karakterisert ved at polyelektrolytten tilsettes umiddelbart før avvanningen av suspensjonen,

29. Fremgangsmåte som angitt i krav 28, karakterisert ved at polymermaterialet tilsettes til cellulosemassen i form av en vandig suspensjon som inneholder et overflateaktivt middel..

30. Fremgangsmåte som angitt i krav 29, kar.akteri-

sert ved at det uorganiske materiale tilsettes til cellulosemassen i form av en vandig, suspensjon.'

31. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av kravene 26 til 30, karakterisert ved at zeta-potensialet til suspensjonen som skal f lokkuleres, holdes mellom -20 og +20',

spesielt mellom -10 og +10' , og fortrinnsvis mellom -5 og +5, millivolt.

32. ' Fremgangsmåte som angitt i hvilket som.helst av kravene 26 til 31, karakterisert ved at det som poly-

elektrolytt anvendes en vannløselig kationisk syntetisk polyelektrolytt.

33. Fremgangsmåte som angitt i krav 26, karakterisert ved at et hydraulisk bindemiddel, innblandes som uorganisk materiale,. omfattende å tørre komposittmaterialet etter avvanningen, varmebehandling for fremkalling.av de filmdannende..egenskaper hos polymeren, og deretter å tillate det hydrauliske bindemiddel å herdne, eventuelt ved.tilsetning av vann til materialet etter varmebehandlingen.

34..Fremgangsmåte som angitt i krav 26, karakterisert ved at fibermaterialet innarbeides som polymermateriale eller som det uorganiske materiale, omfattende defibrillering av det fibrøse materiale ved agitering av det i vandig suspensjon med en tilsatt, pqlyelektrolytt..