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Verfahren zur Verbesserung von Preßmassen aus Faserstoffgebilden,
insbesondere Papiers in Form von Stücken oder Bahnen, die mit härtbarem Kunstharz
getränkt sind Die Erfindung bezieht sich auf ein 07erfahren zur Verbesserung von
PreBmassen aus Faserstoffgebilden, besondersPapier, in Form von Stücken oder Bahnen,
die mit härtbarem Kunstharz getränkt sind. DieHersteLlung von solchen mit härtbarem
Kunstharz getränkten Faserstoffgebilden, z. B. von Textilgeweben und Gewirken aus
Baumwolle, Leinen usw. oder Filzen aus Textilstoffen bzw. aus Cellulose, wie z.
B. Papier oder Pappe unter Benurtzung ovn härtbaren Kunstharzen, z. B.
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Pheolformaldehydkunstharzen (Resolen) oder härtbaren Kompositionen,
z. B. Novolaken und Härtungsmitteln, oder auch anderen härtbaren Kunstharzen oder
Kunstharzkompositionen, die härtbar sind, geschieht entweder durch Tränken der Gebilde
mit einer Kunstharzlösung oder durch Behandeln der Gebilde
mit geschmolzenem
oder flüssigem Isunstharz doer auch durch Erzeugen des Kunstharzes aus den Isomponenten
oder Vorprodukten auf der Faser.
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Sach der Erfindung u-ird nun vorgeschlagen. die mit Kunstharz getränkten
Faserstoffgebilde hei Temperaturen. bei denen das Harz brüchig ist. einer mechanischen
Loclierungsbehandlung. z. B. einem Stoßen oder Klopfen zu unterwerfen, so daß das
Harz in gegeneinander verschiebbare Teilchen übergeführt l-ird. ohne dabei die Faser
zu schädigen und das Harz von den Fasern zu trennen.
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Zweckmäßig wird die mechanische Loekerungsbehandlung der mit härtbaretn
Runstharz, getränkten Faserstoffgebilde während der Erstarrung des Isunstharzes
vorgenommen.
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Die Art der Imprägnierung der FaserstofiE-gebilde mit dem härtbaren
Kunstharz oder einer härtbaren Runstharzlçomposition ist an sich beliebig.
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Vorzugsweise wird gemäß der Erfindung die Imprãgnierung in an sich
bekannter Weise mittels einer Kunstharzlösung vorgenommen.
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Es ist bekannt, Reibmittel z. B. für Bremszwecke aus einem mit einem
beim Härten spröde werdenden Imprägnierungsmittel ¢ Phenolharz) getränkten Gewebe
herzustellen. wobei das Gewebe während des Härtens in einem Härteofen ollne Pressung
hin und her gebogen werden soll, z. B. durch Führen über NValzen von zweckmäßig
versehiedenen Durchmessern. Bei diesem bekannten Verfahren handelt es sich also
nicht um die Herstellun von Preßmassen, sondern um die Herstellung von gehärteten
Stücken. Nach der Erfindung hingegen kommt es ja gerade darauf an, ein imprägniertes
Faserstoffgebilde zu schaffen, aus dem dann erst gehärtete Stückehergestellt werden
und bei dem das Harz mit der Faser verbunden ist. jedoch in Form einzelner gegeneinander
s-erschiebbarer Teilchen l,-orliest.
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Ein mit härtbarem Kunstharz imprägniertes Faserstoffgebilde, z. B.
Papier in Stücken oder Bahnen. enthält in der lEXälte das Harz in festem Zustande.
Ein imprägniertes i'apier,-wie es z. B. benutzt wird für die Hartpapierherstellung,
ist infolgedessen hart und steif.
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Solange Textilgewebe, mit Ixunstharz imprägniert, Verwendung fanden,
hat man dieser Tatsche keine Beachtung geschenkt, Als man jedoch das Problem des
Ersatzes von Texitilgeweben durch Papier in Stückchen oder in Bahnen pralstisch
in Angriff nahm (es sei hier bemerlst. daß X-ohl schon B a k e l a n d Papier als
Füllstoff, avenn man es-so nennen will, vorgeschlagen hat, daß jedoch praktisch
eine Papie llie eine Rolle gespielt hat im Gengensatz zu Hartpapier ) wurde gefunden,
daß hier ein zu lösendes Problem liegt. das im übrigen auch für Gewebe als Problem
erkannt svurde.
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Man zog einen Vergleich zwischen dem steifen imprãgnierten Papier
(Harz im ~-/ustand. jedenfalls nicht wesentlich B) mit einem feucht aufgehängten
Wäschestück, das durch Frieren steif geworden xvar.
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Wenn man dieses Wäschestück knifft, so zerreißt an dieser Stelle
leicht die Faser.
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Das gleiche ist der Fall hei mit härtbarem Kunstharz imprägniertem
Papier.
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Da bisher Papiersehnitzelmassen praktisch keine Rolle speilten und
da ferner imprägnierte Papierbahnen in Form mehrerer Lagen in der Hartpapierfabriliation
zu Platten gepreßt svurden. so hat bisher niemand hier ein Prolilem, das zu lösen
ist. gesehen.
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Sollen jedoch eine Papierschnitzelmasse oder imprägnierte papierschichten
heiß ver-Preßt rverden, z. B. in Formen. die nicht ebene Platten darstellen, so
tritt hei diesen kalt nicht prägefähigen imprägnierten Faserstoffgebilden das gleiche
ein. svas hei dem gefrorenen Wäschestück eintritt. Es kommt ein 7erreil3en der Faser
zustande. Die meehanischen Werte sinken.
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Dieses zunächst nicht erklärliche Sinken der mechanischen Werte hat
den Erfinder auf die Spur gebrcht.
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An sich wäre es möglich. diese Papiermasse vor Eindringen in die
Forlll vorzuwärmen, wobei das in der EXãlte harte Harz weich und Plastisch wird
und dann der Fall des ungefrotrenen Wäschestücks vorliegt. bei dem ein Kniffen oder
sonstige Formverinderungen ein Zerreißen der l aser nicht mehr herleiführt.
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Ein solches Vorgehen hat jedoch, ganz ahgesehen von der t mstãndlichkeit.
den Nachteil. daß hei diesem \orerrvärmen mit dem Plastischwerden ein Fortschreiten
der Kondensation stattfindet. und zwar ist dieses Fortsehreiten der Kondensation,
rvie die Erfahrung gelehrt hat. recht unkontrollierbar und führt zu Verschiedenheiten
der einzelnen Chargen. die sich wieder heim Pressen unangenehm auswirken. außerdem
ist der Nachetil vorhallden. daß gerade die zu sehr guten Erzeugnissen führenden
hoehschmelzenden Harze hei einer solchen Behandlung gegebenenfalls schon anhärten
und sogar so sehr rveiterhärten. daß ein \ erpressen nicht mehr möglich ist bzw.
zu unbrauchbaren Produkten ffihrt. Gerade hei diesen hochschmelzenden AIassen müssen
nämlich. um die genügende Plastizität zu erzeugen und keinen Faserbruch herbeizuführen,
recht hohe Temperaturen angewendet werden, wobei die Faser bei der noteendigen Behandlungsdauer
sogar durch diese Temperatur leiden könnte.
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Dieser an sich denkbare Weg bieetet also keine ideale Lösung des
Problems, in vielen Fällen nicht einmal eine Lösung des Problems überhaupt.
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Eine andere Lösung schien zunächst nicht vorzuliegen. Chemische oder
physikalische Lösungen des Problesm boten sich nicht.
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Die Erfindung schlägt die mechanische Lösung des Problems vor.
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Wenn man auf das harte, steife imprägnierte Papier eine Rüttelbewegung
ausübt, die so gelinde sein muß, daß die zulässige Biegung nicht überschritten wird,
wobei die Faser reißen würde, so gelingt es, das harte Kunstharz in dem Papier in
einzelne Pulverkörnchen auf diese mechanische Weise zu zerlegen.
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Es findet also eine vorsichtige Lockerung des Gefüges der Gesamtmasse
in der Kälte statt, wodurch eine Prägefähigkeit des Materials in der Kälte erreicht
wird und das Papier ungefähr seine ursprüngliche mechanische Charakteristik zurückerhält,
z. B. Geschmeidigkeit.
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Unter Kälte oder kaltem Zustand ist stets die Temperatur zu verstehen,
bei der das Harz brüchig ist, insbesondere Raumtempenatur.
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Zur Durchführung dieser Lockerung des Gefüges in der Kälte ohne Beschädigung
der Faser und unter Zerlegen des Kunstharzes in einzelne Körnchen steht eine-ganze-Reihe
von bekannten Vorrichtungen zur Verfügung.
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Zum Beispiel hat der Erfinder mit Kunst harz imprägnierte Papierbahnen
durch geriffelte Walzen durchgeführt. Die Riffelung und die Einstellng der Walzen
gegeneinander war dabei so gewählt, daß die Papierbahn beim passieren dieser Walzen
nur so wenig derformiert wird, daß das Harz bricht und die Faser vollkommen erhalten
bleibt, d. h. es wird ohne Knickung und unzulässig große Biegung gearbeitet.
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Dieser Auflockerungsprozeß kann auch mit dem Trockenprozeß oder Verfestigungsprozeß
des Harzes kombiniert werden, so daß quasi in statu nascendi die Harzkörnchen erzeugt
werden.
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Es kann beispielsweise auch in einem Kollergang gearbeitet werden,
dessen Laufräder vorzugsweise schwach geriffelt sein können. Das Gewicht der Laufräder
soll so hemessen sein, daß eine zu starke Deformierung nicht erfolgt, und die flach
liegenden impfägnierten Stücke nicht gebrochen werden.
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Es empfiehlt sich daher, die Laufräder nicht auf dem Boden laufen
zu lassen, soudern den Kollergang so, zu gestalten, daß zwischen Boden und den Laufrädern
ein Abstand volrhanden bleibt und die ernzelnen imprägnierten Papierstückchen nur
einem sanften Druck und geringer Deformierung ausgesetzt werden. Die Behandlung
von Papierbahnen läßt sich beispielsweise so durchführen daß die Papierbahn durch
ein System von glatten oder geriffelten Walzen geleitet wird, und zwar in !-der
Weise, daß das Papier schlangenförmig durchgeleitet wird, wobei erst Walzen mit
großem Durchmesser, dann Walzen mit kleinerem Durchmesser benutzt werden.
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Es ist bei dem Vorgehen gemäß der-Erfindung eine Deformierung des
in der Kälte steifen Gebildes nicht unbedingt notwendig.
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Die Lockerung des Gefüges in der Kälte ohne Zerreißen der Faser und
unter Erhalten des Harzes in Körnchenform läßt sich auch mit -gutem-Erfolg durch
Stoß-oder Klopfbewegung hérbeiführen, sofern nur kein allzuhoher Druck angewendet
wird.
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Auch diese Ausführungsform sei an Hand des Beispiels des gefrorenen
Wäschestiìckes erklärt.
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Wenn man annimmt, daß das Wäschestùck in ebenem Zustand gefroren
ist, so leuchtet ein, daß man dieses Wäschestück ohne Auftauen in einen derformierbaren
Zustand ohne Reißen der Faser bringen kann durch Bearbeiten mit einem Hämmerehen
auf einer ebenen Unterlage.
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Das gleiche ist der Fall bei dem mit Kunstharz imprägnierten Papier,
ur wird man aus begreiflichen Gründen hier möglichst nicht zur Iqandarbeit greifen,
sondern dieses Pochen oder Hämmern auf an sich bekannte Weise maschinell vornehmen.
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Ein weiteres Beispiel zur Auflockerung bzw. Zertrümmerung des Harzgefüges
ist das Zertrümmern in dem Medium, in welchem die imprägnierte Papierbahn getrocknet
oder verfestigt wird, und zwar durch Anbringung von Vibrationsvorrichtungen.
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Das Erzeugnis gemäß dem Vorschlag der Erfindung enthält also die
ungeschwächte verfilzte oder verwebte Faser und das Kunstharz diskontinuierlich
getrennt in kleinen Körnchen, Es kann ein beliebiges Biegen zwecks Beschickung der
Form in kaltem Zustande durchgeführt werden, ohne daß irgendeine Gefahr besteht,
den die Festigkeit herbeiführenden Faserstoffverband zu schädigen. Auch könen beim
Heißpressen in der Form selbst durch Verschieben der einzelnen Stücke oder Blätter
beim Anfahren, d. h. also, wenn die Masse an manchen Stellen, z. B. im Innern, noch
im kalten Zustande sich befindet, irgendwelche Schädigungen nicht entstehen.
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Im folgenden sei an Hand von Versuchsergebnissen die außerordentlich
überraschend große Wirkung demonstriert.
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Es wurde festgestellt, daß ein imprägniertes Papier, welches nach
dem Trocknen (Verdunstung des Lösungsmittels) auch nicht eine
geringe
Biegung verträgt, nach dem Pressen eine Schlagbiegefestigkeit vonetwa7 cmkg/cm2
ergibt. Schon nach der Behandlung im Kollergang während 4 Minuten entsteht ein Produkt,
das eine Schlagbiegefestigkeit von g cmkg/cm2 ergibt ; nach weiteren 4 Minuten Kollergangbehandlung
wird ein Wert von II bis I3 cmkg/cmo erreicht. Es lassen sich bei geeigneter Auswahl
von Harzen und Papiersorten und bei geeigneten Imprägnierungsmaßnahmen noch höhere
Werte erzielen.
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Es soll nicht unenvähnt bleiben, daß der Kollervorgang nicht beliebit
lange durchgeführt sverden kann und daß bei Uberschreitung des Optimums sich ATachteile
ergeben, die auf die Separation der Harzpartikel, die dann pulverförmig herausgebracht
werden, zurückzuführen sind.
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Es darf also der Vorgang auf keinen Fall so weit geführt werden,
daß das pulverförmig gewordene Harz aus dem Fasergebilde herausfällt. Auch würde
bei allzu groben Mitteln und allzu langen Zeiten die Faser mechanisch leiden.
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Bei geschichteten und geformten unbehandelten Massen wird in einem
gegebenen Fall eine Schlagbiegefestigkeit von 25 cmkg/cm2 erzielt (gemessen an einem
herausgeschnittenen Normalstab); wird das gleiche imprägnierte Papier gemäß der
Erfindung behandelt, z. B. durch Durchlaufenlassen zwischen Riffelwalzen, so ergeben
sich, unter gleichen Bedingungen verpreßt, Werte von 35 cmkg/cm9 und mehr.
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PATENTANSPROCHE I. Verfahren zur Verbesserung von Preßmassen aus
Faserstoffgebilden, besonders Papier in Form von Stücken oder Bahnen, die mit härtbarem
Kunstharz getränkt sind, dadurch gekennzeichnet, daß man die Faserstoffgebilde bei
Temperaturen. bei denen das Harz brüchig ist, einer mechanischen Lockerungsbehandlung.
z. B. einem Stoßen oder Klopfen, unterwirft, so daß das Harz in gegeneinander verschiebbare
Teilchen übergeführt svird, ohne dabei die Fasern zu schädigen und das Harz von
den Fasern zu trennen.