-
Verfahren zur Herstellung von Kunstmassen mit Phenol-Aldehyd-Harzen
als Bindemittel Es ist bekannt, durch Tränken. von pulverigen oder faserigen Stoffen,
wie Holzmehl, Holzfasern oder Faserstoffschichten, mit wäßrigen, alkalischen Lösungen
von härtbaren Phenol-Aldehyd-Harzen, gegebenenfalls Ausfällen der Harze auf den
Füllstoffen durch Zusatz von Salzlösungen, z. B. Lösungen von Aluminiu.m,sulfat,
Aufarbeiten .der Massen in üblicher Weise und Härten der Phenolhar.ze durch Erhitzen
Kunststoffe herzustellen.
-
Die Erfindung besteht nun darin, d.aß man in den wäßrigen, alkalischen,
in jedem Verhältnis mit Wasser mischbaren Lösungen der Phenol#harze, gegebenenfalls
mit Zusatz eines verseiften Naturharzes, ver.seifbare oder nicht verseifbare Fette,
Öle oder Wachse verseift bzw. emulgiert und die so erhaltenen Flüssigkeiten in der
oben angegebenen Weise auf Kunstmassen aufarbeitet. Dabei werden im Falle des Zusatzes
von Metallsalzlösungen Harzsäuren und Fettsäuren .gleichzeitig ausgefällt, und ,zwar
unter Bildung der entsprechenden Metallharz-und Metallfettseifen.
-
Solche wäßrigen Harzlösungen können auch ,bei weitgehender Verdünnung
z. B. mit Cellulose oder solche enthaltenden Stoffen, wie H.ol.zmehl oder Holzfasern,
Zuckerrohr, ferner Faserstoffschichten, wie Papier, Pappe oder Gewebe, sowie Ko-rkmehl,
Asbest, Lederabfällen, ebenso, mit pulverigen Materialien als. Grundstoffe vermischt
werden, und die
so erhältlichen Massen können, -in üblicher Weise
gehärtet werden, wobei wasserabweisende, bearbeitbare Produkte entstehen, die je
nach dem. verwendeten Grundstoff verschiedenartige zusätzliche Eigenschaften .besitzen.
-
Die faserigen oder -pulverigen Stoffe sollen zweckmäßig höchstens
ioo/o.festes P'henol-Aldehyd-Kondensationsprodükt, gerechnet auf trockenes Faser-
oder Pulvermaterial, adsorbieren, wobei der ursprüngliche Charakter des Faser- oder
Pulvermaterials erhalten bleibt, die fertigen Produkte aber trotzdem alle zweckentsprechenden
Eigenschaften, z. B. in bezog auf die mechanischen Festigkeiten, Wasserabweisung
usw.., aufweisen.
-
Sobald der Grundstoff mit der Öle, Fette oder Wachse enthaltenden
Phenolharzlö@sung imprägniert ist, können, wie bereits erwähnt, durch weiteren Zusatz
einer wäßrigen Metallsalzlösung noch wasserunlösliche Metall-Harzseifen und zugleich
-Fettseifen auf ihn niedergeschlagen werden. Ein bekanntes Verfahren, nach welchem
die Beigabe der wasserabweisenden Mittel erst erfolgt, nachdem vorher das Bindemittel
durch Fallmittel auf Jie Faser niedergeschlagen worden ist, wodurch gegebenenfalls,
der Faserbrei eine saure Reaktion aufweist, hat den Nachteil, daß die Aufna;hmefähigkeit
der vom niedergeschlagenen, Bindemittel oberflächlich bereits bedeckten Faser für
fettartig wirkende Körper weitgehend .herabgesetzt ist und d'aß gegebenenfalls durch
die saure Reaktion des Faserbreies diese Körper, auch wenn sie in Form einer Emulsion
vorliegen, sofort, bevor sie noch im Brei verteilt werden können, ausflocken. Nach
dem vorliegenden. Verfahren hingegen. haben die saugfähigen Stoffe noch ihre volle
Aufnahmefähigkeit sowohl .für das Bindemittel als auch für die fettartig wirkenden
Körper, weil eben der Zusatz dieser beiden Stoffe gleichzeitig und vor Anwendung
der Fällungsmittel erfolgt. Aus diesem Grunde werden eben diese beiden Stoffe im
Faserbrei ,gleichmäßig verteilt.
-
Der in beschriebener Weise behandelt.-, Grundstoff kann gegebenenfalls
nach vorhergegangener teilweiser Entwässerung in Trockenkammern bei geeigneten,
dem Hauptausgangsmaterial angepaßten Temperaturen getrocknet und gehärtet werden,
wobei, vorher eine Pressung in die gewünschte Form durchgeführt werden kann, oder
aber es wird unter gleichzeitiger Einwirkung von Hitze und' ,Druck gepreßt, getrocknet
und- gehärtet.
-
Durch Zusätze, wie z. B. _ Al!kalibiehrom.at, Mängansalze u. dgl.,
welche als Oxydationsmittel bekannt sind, kann der Härteprozeß beschleunigt werden.
-
Bei Behandlung der oben bezeichneten Grundstoffe mit oben angegebenen
Lösungen wird die Wasseraufnahmefähigkeit des Endproduktes schon bei ganz geringfügigem
Phenolharzgehaltbedeutend herabgesetzt, wobei überdies eine sehr gute Verteilung
der Fett- bzw. Wachskörper in oder auf dem imprägnierten Stoff erzielt wird. Dieser
Umstand ist nicht nur bei der Herstellung von z., B. Faserplatten, sondern auch
bei der Herstellung von Platten, z. B. für Mittellagen von Sperrholzplatten, aus
normalen, nicht zerfaserten Holzahfällen von Wichtigkeit. Abgesehen davon, d.aß
beide Plattenarten eine gewisse Wetterfestigkeit und Formbeständigkeit aufweisen
müssen, welche nach diesem, Verfahren auch erreicht werden, wird auch bei. der Herstellung
von Platten aus Holzabfällen nachstehende Schwierigkeit beim Arbeiten nach diesem
Verfahren überwunden.
-
Beim Pressen von Holzabfällen aus harzreichen Hölzern, z. B. Kiefer,
Tanne usw., unter gleichzeitiger Anwendung von Hitze kommt es oft vor, daß die Platte
.an den Beschickungsblechen durch .das Schmelzen des Naturharzes des Holzes klebenbleibt.
Wie die fabrikmäßig durchgeführten Versuche ergeben haben, tritt ein solches Kleben
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren niemals auf.
-
Die mit .der beschriebenen Lösung getränkten Stoffbaknen oder andere
Gewebe lassen sich einzeln und auch miteinander unter Hitze und gleichzeitiger oder
vorhergehender Druckeinwirkung zu Kunstmassen verpressen.
-
Zur Erzielung bzw. Erhöhung der Flammsicherheit können die übhichen
Flammschutzmittel, wie Phosphate, Sulfate, Chloride, Bromide, Acetate usw.; auch
Wasserglas bzw. ein Gemisch ,dieser zugesetzt werden. Durch diese Maßnahme wird
bei ,den Kunstmassen ohne Einschaltung eines besonderen Arbeitsganges die Flammwidrigkeit
erzielt bzw. erhöht.
-
Wie bereits oben erwähnt, !können die getränkten Materialien auch
mit eitler wäß,rigen Alaun-, Blei, u. dgl. Metallsalzlösung behandelt werden. Durch
diese Behandlung entstehen wasserunlösliche Tonerde-, Blei- u. dgl. Metall-Harz-
und -Fettseifen, die in hohem Maße wasserabweisend wirken. Unter .anderem ist man
durch diese Behandlung in die Lage versetzt, -,beispielsweise lockere Platten aus
Braunschliff oder ähnlichen Materialien, .die als Schalldämpfer Verwendung finden,
ohne Druck. herzustellen. Zum Beispiel wird einem wäßrigen Braunschlliffb-rei die
Phenol-Harz-Fett-Lö.sung in ,gewünschter Verdünnung (4 bis 6°/o festes- Phenolharz
.auf Trockenschliff gerechnet) zugesetzt und umgerührt. Hierauf werden ioo bis a.ooccm
einer 3o/aigen Metallsalzlösung au-f je i5oo g Trockenschliff zugefügt, und es -wird
neuerlich umgerührt. Dann wird durch- ein feinmaschiges Sieb abgequetscht und heiß
getrocknet. Diese Platten saugen kein Wasser auf, schimmeln nicht und weisen, trotzdem
sie sehr locker sind, eine beträchtliche Bruchfestigkeit auf. Werden dem Faserstoff
Salze, wie Phosphate, Borate, Sulfate usw., zugesetzt, dann ist die Platte trotz
ihrer lockeren Struktur auch flammsicher.
-
In allen Fällen, in welchen ein Teil oder das ganze Wasser aus dent
mit den erwähnten Lösungen ;getränkten Materialien auf mechanischem. Wege, z. B.
auf der Plattenmaschine (Siebmaschine), entfernt werden soll, ist die nachträgliche
Behandlung der getränkten Stoffe mit einer wäßrigen Lösung von Alaun oder anderen
Aluminiumsalzen .bzw. mit wäßrigen Lösungen von Blei- u. dgl. Metallsalzlösungen
unbedingt
erforderlich. Durch diese Behandlung entstehen, wie gesagt, i-m Wasser unlösliche
Aluminium-, Blei- u. dgl. Metall-Harzsäure und Metall-Fettsäureseifen, die mit dem
abrinnenden Wasser .aus den getränkten Stoffen nicht entfernt werden. Hingegen kann
die Behandlung mit den erwähnten Metallsalzen unterbleiben, wenn z. B. die getränkten
Holzabfälle nach dem Imprägnieren g° trocknet und nach der Trocknung erst gepreßt
werden.
-
Die Herstellung des zu lösenden Phenol-Aldehyd-Kondensationsproduktes
erfolgt z. B. so: iooo g Kresol werden mit 780 g 5ovolumprozentigem Formaldehyd
gemischt und am Rückflußkühler erhitzt. Vor dem beginnenden Kochen der :Mischung
wird dieser 5 bis io g eines Kondensationsmittels zugesetzt. Als Kondensationsmittel
kann beispielsweise Hexamethylentetramin, Soda, aber auch Oxalsäure, Salicylsäure
usw. in Anwendung Uommen. Die Kondensation kann somit sowohl alkalisch als auch
sauer-durehgeführt werden; jedoch mu:ß das erhaltene Harz härtbar sein. Das Erhitzen
der Mischung wird so. lange fortgesetzt, bis die Lösung nach erfolgter Trübung sich
in zwei Schichten getrennt 'hat. Das Kondensationsprodukt wird dann im Vakuum mindestens
bis go° C entwässert, so, .daß Idas Produkt in der Kälte springhart ist und ähnlich
wie Kolophonium aussieht.
-
Die Lösung des auf die eben genannte Art hergestellten Kondensationsproduktes
kann beispielsweise auf folgende Art durchgeführt werden: In ein Emailgefäß wird
etwa 11/21 heißes Wasser je i kg P'henol'harz (fest, also ioo%ig) eingefüllt. In.
diesem -heißen Wasser werden 158 g festes wasser- und carbonatfreies Natriumhydroxyd
für jedes Kilogramm Phenolharz aufgelöst. Der Zusatz des festen Natriumhydroxydes
zum, heißen Wasser muß in kleinen Mengen portionsweise erfolgen.
-
Wird Natronlauge statt festem-Natriumhydroxyd verwendet, wird in das
ema@illi@erte Gefäß für jedes Kilogramm Phenolharz nicht i1/2, sondern bloß i 1
heißes Wasser gege.b°n und in das heiße Wasser fier jedes Kilogramm des aufzulösenden
Phenolharzes 4.50 ccm Natronlauge von 4:o° Be eingerührt. Das Emailgefäß, welches
die wäßrige Natronlauge enthält, wird nun in. ein heißes Wasserbad gestellt.
-
Das puveris-ierte P'henol'harz -wird nun portionsweise der heißen,
wäß:rigen Natronlauge (die Temperatur soll zweckmäßig nicht mehr als 7obis '80°
C betragen), welche sich im Emailgefäß befindet, zugesetzt und von Zeit zu Zeit
umgerührt, während das Wasserbad gleichzeitig dauernd geheizt wird. Ist das ganze
Phenolharz in Lösung gegangen, wird die Heizung des Wasserbades abgestellt und das
Emailgefäß, welches nunmehr die wäßrige Phenolharzlösun.g enthält, aus dem. Wasserbad
entfernt und gegebenenfalls mit kaltem, Wasser verdünnt, bis eine 2o- bis 25%ige
Lösung entstanden ist.
-
Bei der Lösung von Phenolharz soll vermieden werden, in das geschmolzene
Phenolharz Allmlien einzutragen, da dadurch ein Abbau des Moleküls herbeigeführt
und deswegen auch eine weniger viskose Lösung erhalten wird.
-
Die auf die beschriebene Weise hergestellte Pbenoliharzlösung'kann
leicht mit verseiften Naturharzen, z. B. mit Harzsäure oder Kolophondumseife, zumal
in der Wärme gemischt werden.. Die Herstellung der Kunstmassen selbst kann z. B.
in folgender Art ausgeführt werden: Beispiel i iooo g Holz- oder Zuckerrohrabfälle
werden mit 80o ccm einer io%igen wäßria n, in jedem Verhältnis mit Wasser verdünnbaren
NaOH-alkalischen Lösung eines härtbaren P'henol-Aldehyd-Kondensationsprodu4-,tes,
in welcher 15 bis 2o. g Montanwachs oder 2o bis 309 Montanwachsseife emulgiert
oder gelöst sind, getränkt, mit einer 5- bis io%igen Alumi-niumsulfatlösung nachbehandelt,
kalt unter geeignetem Druck, wie z. B. ioo bis Zoo Atm., gepreßt und- hierauf in
Trockenkammern auf 125 bis 16o° C bis zur vollständigen Härtung erhitzt.
Beispiel 2 i ooo g Holzmehl werden mit i ooo ccm einer 6%igen wäßrigen Lösung der
im Beispiel i genannten Art getränkt, jed'oc'h. mit dem Unterschied, daß zur Lösung,
die auch 15 -bis 2o. g eines Öls oder Fettes in verseifter oder emulgierter Form
enthält, noch 6 bis 8% einer 5%igen Kalium- oder Ammoniumbiahromatlösung zugesetzt
werden. Hierauf wird das Wasser bei normaler oder 8,o° C nicht übersteigender Temperatur
verdampft und schließlich die Masse unter geeignetem Druck, z. B. 2:5 bis 5o Atm.,
und bei entsprechender Temperatur (i25 bis 16o° C) gepreßt. Beispiel 3 iooo g Holzmehl
werden mit i 1 einer q.- bis 6%i,gen wäßrigen Lösung der im Beispiel i genannten
Art, in welcher 15 bis 25g einer Naturharzseife eingerührt und,in welcher auch 2o
bis 3109 Stearin oder Wollfett in verseifter oder emulgierter Form enthalten sind,
getränkt. Hierauf wird das Wasser, wie im Beisspiel 2 beschrieben, verdampft und
die Masse gepreßt. Beispiel q. In einem Faserbrei von 5ooo 1 Inhalt, der 30/0, also
i5..o kg Faserstoff auf Trockenb -wicht gerechnet enthält, werden i5o 1 einer 50/ai.gen
wäßrigen.., in jedem Verhältnis mit Wasser verdünnbaren Na O H-alkalischen Lösung
eines härtbaren Phenoliharzes, welche auch i1/2 bis 3 kg eines verseiften Naturharzes
und 3 bis 5 kg Leinöl oder Montanwachs in verseifter oder emulgierter Form enthält,
eingerührt. Hierauf wird dem Faserbrei eine 5-bis io%ige Aluminiumsulfatlösung in
solcher Menge zugesetzt, daß nach erfolgtem gründlichem Um'rü'hren der Faserbrei
ein pi von 4,5 bis 5 aufweist. Der Faserbrei wird nun in üblicher Weise auf der
Siebmaschine entwässert, zu Platten geformt und in üblicher Weise mit einem Druck
von
2.o bis 35'kg/cm? und bei einer Temperatur von 170 bis r75°
C gepreßt.
-
Es ergeben sich -Produkte, ,die nicht hygroskapisch und gut bearbeitet
sind sowie von Insekten, z. B. Termiten, Pilzen usw., nicht angegriffen werden.
Werden diese Produkte in Form von Platten z. B. von io bis iomm Stärke erzeugt,
dann können diese unter anderem sowohl für Bauzwecke als auch zur Erzeugung von
Möbeln (die Platten als Seele mit Furnieren jeder Art und Qualität mittels Casein
oder anderen Leimen geleimt) verwendet werden.
-
Wertvoll ist unter anderem die Eigenschaft; da(ß solche P'henolharzlösungen
sehr gut in die Faser eindringen und daß durch die Anwesenheit von Fett- oder Wachsseifen
.die faserigen oder pulverigen Materialien gleichzeitig auch mit diesen Stoffen
imprägniert werden. Durch die nachträgliche Behandlung mit den vorerwähnten Metallsalzen
werden gleichzeitig die entsprechenden wasserunlöslichen,gut wasserabweisend wirkenden
Metallseifen sowohl der Harzsäuren als auch der Fettsäuren gebildet.