SE454593B - Sett att framstella fiberarmerade skum- eller cellkroppar - Google Patents

Description

454 593 Detta problem löses enligt uppfinningen på det sätt som framgår av patentkraven. Till den vätska, i vilken fibrerna dispergerats, sätts förutom lämpliga tensider och gasavgivande ämnen (drivmedel) ett i vätskan lösligt, viskositetshöjande ämne, lämpligen en poly- mer, så att vätskans viskositet kommer att vara högre än 40 cP (mPa.s) under skumningen. Man får dock bättre resultat om_viskosi- teten ligger över 100 cP, och även om man gått upp med viskositeten till 1000 cP, kan man förbättra skumningsprocessen genom att höja viskositeten ytterligare.

Om den viskositetshöjande polymeren ej tillsatts i tillräcklig mängd för att efter torkning av skummet ge en effektiv bindning av fib- rerna, tillsätts dessutom lämpligt limämne.

Som jäsmedel kan man använda sådana, som består av två komponenter t.ex. Al-pulver + alkali eller vätesuperoxid + katalysator. Men jäs- medlet kan även bestå av en komponent t.ex. koldioxid, som löses i dispergeringsvätskan (vanligen vatten), eller freon eller ett låg- kokande lösningsmedel, som emulgeras in i fibersuspensionen, eller luft eller annan gas, som genom mekanisk bearbetning dispergeras i fibersuspensionen. Dessa enkomponentjäsmedel tillsätts lämpligen under tryck och utlöses genom trycksänkning eventuellt i kombination med föregående temperaturhöjning. Till dem kan man även räkna dis- pergeringsvätskan, om jäsningen nämligen utförs så att suspensionen under tryck upphettas över vätskans kokpunkt, varpå trycket hastigt sänks så att vätskan helt eller delvis övergår i gasform.

Man kan även använda sådana enkomponentjäsmedel, som genom tempera- turhöjning sönderdelas till gaser, t.ex. bikarbonat, azo- eller di- azo-föreningar etc.

Med dessa metoder kan man framställa fiberarmerade skumkroppar med densiteter ned till omkring 0,04 g/cm3 eller 40 kg/m3 och en fiber- halt av 60-80 viktprocent men med relativt stora och ojämna porer eller celler.

När flera användningsområden,t.ex. isoleringsmaterial, emballage- kroppar för ömtåliga instrument och apparater, vissa dekorations- och inredningsmaterial, är det emellertid väsentligt att nå lägre densiteter och finare och jämnare porstruktur.

L; 454 593 Detta kan man uppnå genom att komplettera eller med bibehållande av den höga viskositeten ersätta det ovan nämnda, viskositetshö- jande ämnet med en polymer med följande egenskaper. Den skall vara löslig eller starkt svällbar i dispergeringsvätskan och den skall innehålla både starkt hydrofila och starkt hydrofoba grupper. Ne- dan betecknas denna typ av polymerer med förkortningen filofob.

Ett exempel på en sådan filofob är etylhydroxietylcellulosa, där hydroxietylgrupperna är hydrofila och etylgrupperna är hydrofoba.

En sådan av märket Bermoc ll E 481 har med gott resultat använts för framställning av skumkroppar enligt uppfinningen. Dess användbarhet begränsas emellertid av att den fälls ut ur vattenlösning vid tem- peraturer över 60-70°C.

Mer användbara filofober kan man enkelt framställa genom att kombi- nera polymera karbonsyror t.ex. karboximetylcellulosa, polyakryl- syra m.fl.ned högre alkyl- eller aralkylaminer. Detta görs i sådana proportioner, att en del, t.ex. hälften av karboxylgrupperna i po- lymeren tas i anspråk av aminen, medan den andra delen neutralise- ras med en bas, som ger vattenlösliga salter med polykarbonsyran, t.ex. natronlut, ammoniak, trietanolamin. Man föreställer sig, att en sådan kombination skulle leda till att en del av polykarbonsyran mättas med högre amin och fälls ut, medan resten förblir i lösning.

Detta inträffar dock ej, om blandningen görs omsorgsfullt, utan man får en homogen lösning.

På samma sätt kan man kombinera polymera baser, t.ex. polyetylenimin med fettsyror, t.ex. stearinsyra eller oljesyra och en stark syra, t.ex. saltsyra till effektiva filofober.

Givetvis kan man redan vid polymerisationen framställa filofober genom att sampolymerisera starkt hydrofila monomerer, t.ex. akryl- syra eller akrylamid med starkt hydrofoba monomerer, t.ex. vinyl- stearat eller dodecylvinyleter eller oktylmetakrylat etc.

Följande exempel visar nâgra utföringsformer av uppfinningen utan att begränsa densamma.

Exempel 1 Tidningspappersavfall dispergeras i vatten och avvattnas till en 20%-ig suspension. Denna blandas i en knådare med 4% Bermocoll 454 593 E 481 (etylhydroxietylcellulosa med polymerisationsgraden ca 2000 och en substitutionsgrad av 2,0 hydroxietyl och ca 0,9 etyl), 0,8% Berol 09 (tensid, nonylfenylpolyglykoleter), 0,4% FeCl3.§H2O samt 1,6% 25%-ig ammoniak, allt räknat på fibersuspensionens vikt.

Efter grundlig blandning tillsätter man 10% 35%-ig vätesuperoxid. blandar snabbt i knâdaren och portionerar sedan ut massan i formar för skumemballage till TV-apparater samt låter massan jäsa upp och fylla ut formarna. Därpå torkas skummet i formarna vid 60°C, varpå de bildade skumkropparna tas ur formarna. De är starka och elas- tiska samt har en densitet av ca 28 kg/m3.

Exempel 2 A En 20%-ig suspension av tidningspappersavfall i vatten blandas i knådare med 5% vetemjöl, 1% 25%-ig ammoniak och 1% vattenglas, allt räknat på fibersuspensionens vikt. Vattenglaset innehåller 42% nat- riumsilikat med ett molförhållande SiO2 : Na2O av 3:4. Suspensionen överförs medelst transportskruv till en annan blandare och upphet- tas samtidigt till 100°C, så att vetemjölets stärkelse och gluten går i lösning. Därpå inblandas följande två lösningar, vars samman- sättning anges i % av den ursprungliga fibersuspensionen: 1) 1% Cekol HDEG (högviskös Na-karboximetylcellulosa) löses i 10% vatten och blandas omsorgsfullt med en pasta, beredd genom hopsmält- ning av 0,35% Amin B11 (en blandning av primära alkylaminer med medelmolekylvikten 320), 0,17% Berol 292 (tensid, nonylfenylpolygly- koleter) och 1,18% vatten. Mängden Amin B11 är ekvivalent med hälf- ten av karboximetylgrupperna i Cekolen. Därefter inblandas 0,1% 37%-ig saltsyra, ekvivalent med mängden Amin B11. 2) 0,2% Separan PG 211 (polyakrylamid med en polymerisationsgrad av 70 000 - 100 000, innehållande spår av fria karboxylgrupper) löses i 10% vatten och blandas med en pasta, beredd genom hopsmältning av 0,01% Amin B11, 0,005% Berol 292 och 0,035% vatten.

Efter dessa båda lösningar inblandas även 1% Tensid 7151 (kokosfett- syradietanolamid).

Suspensionen, vars reologiska egenskaper nu mer liknar en mjuk plast- massas eller en degs än en 15%-ig pappersfibersuspensions, förs över till en tredje blandare, där luft under tryck 10 bar (1 MPa) arbetas in och dispergeras i massan. Samtidigt höjs massans tem- 454 593 peratur till 110°C.

Från den sista blandaren förs massan medelst en transportskruv till ett munstycke, som har formen av en bred slits. Genom detta munstycke släpps massan ut på ett transportband av viraduk, där den jäser upp till sin slutliga volym och förs in i en ugn med 120°C temperatur för torkning.

Den färdiga skumkroppen har en densitet av 25 kg/m3 och är lämplig som isoleringsmaterial, t.ex. i form av isoleringsmattor.

I stället för att låta massan expandera fritt kan man göra på föl- jande sätt. Från slitsmunstycket släpps massan ut på en pappersba- na (papperet av kraftlinertyp), vilande på en löpande virabana.

Sedan massan expanderat till skum eller under dess expansion, stryks den av med rakel till ett 10 mm tjockt skikt. Därefter pâförs uppi- från en andra pappersbana (kraftlinertyp) som stöds av en ovanpå papperet löpande virabana och valsar över denna pressar samman skum- met till ett 5 mm tjockt skikt, som torkas vid 120oC till ett lami- nat, som kan användas alternativt till wellpapp i förpackningar, förstyvningsskivor m.m.

I stället för att belägga de löpande virabanorna med kraftlinerpap- per kan man beströ eller bespruta dem med torra pappersfibrer av lämplig sammansättning, eventuellt i kombination med lämpligt lim och på så sätt bilda papperet på banan, innan denna möter den ex- panderande fibersuspensionen. De påsprutade fibrerna hålls på plats medelst vakuumlâdor på motsatt sida av virabanan före sammanföran- det med det jäsande fibersuspensionsskiktet.

Exempel 3 I en 20%-ig pappersfibersuspension i vatten inblandas 2% polymetak- rylsyra med en polymerisationsgrad av ca 40 000 och upplöses genom tillsats av 2,1% trietanolamin, ekvivalent med 60% av karboxylgrup- perna i polymetakrylsyran. Polymeren överförs därefter till en fi- lofob genom inblandning av 2,25% Amin B11, ekvivalent med 30% av karboxylgrupperna i polymeren.

Efter inblandning av 1% Tensid 7151 och 20% Polysar latex 3705 (karboxylerad polystyren-butadienlatex med 41% torrsubstanshalt.

Ger mjuk, elastisk film med god, fiberbindande förmåga.) arbetas

Claims (2)

454 595 luft in och dispergeras i massan, varjämte temperaturen höjs till 110°C, innan massan släpps ut på ett transportband, där den får expandera och torkas i ugn. Den erhållna skumkroppen med en densitet av omkring 40 kg/m3 är mjuk och elastisk och kan användas som stoppningsmaterial i möbler etc. I stället för_cellulosa- och träfibrer kan man givetvis använda and- ra fibrer, t.ex. syntetiska textilfibrer, glasfibrer, metallfibrer etc. Likaså kan vatten ersättas av andra vätskor, och de organiska limämnena helt eller delvis av oorganiska bindemedel, t.ex. vatten- glas, cement, gips m.m. Patentkrav

1. Sätt att framställa skum- eller cellkroppar, innehållande minst 20 viktprocent fibrer genom att dispergera fibrer i en vätska till- sammans med ytspänningssänkande ämnen, gasavgivande ämnen och bin- demedel och skumma upp blandningen, k ä n n e t e c k n a t av att man tillsätter en eller flera, i vätskan lösliga polymerer så att vätskan åtminstone under skumningen har en viskositet av mer än 40 cP och efter uppskumningen avdunstar bort vätskan.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att åtminstone en av de tillsatta polymererna är löslig eller starkt svällbar i vätskan och innehåller både starkt hydrofila och starkt hydrofoba grupper. i!