DE2511257C2 - Diskontinuierliche, mit Polymerisat und Schmiermittel behandelte Cellulosefaser, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung - Google Patents
Diskontinuierliche, mit Polymerisat und Schmiermittel behandelte Cellulosefaser, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre VerwendungInfo
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Description
20
4-,
Die Erfindung betrifft den in den Ansprüchen gekennzeichneten Gegenstand.
Es ist bekannt, daß man Polymer-Grundmassen durch Einbringen von diskontinuierlichen oder kurzen Fasern
verstärken kann. Beim Einbringen von diskontinuierlichen Cellulosefasern treten jedoch Schwierigkeiten auf,
da für die Dispergierung der Fasern ein intensives längeres Mischen erforderlich ist, wobei die Fasern h-,
brechen, und mitunter sind die auftretenden Mischtemperaturen so hoch, daß die Mischung gelagert und
gekühlt werden muß, bevor sie weiter verarbeitet werden kann, Der Faserbruch muß jedoch vermieden
werden, um eine maximale Verstarkwng zu erreichen,
die nur dann erhalten werden kann, wenn man die Faserlänge beibehalt Besonders schwierig ist es,
faserverstärkte Polymer-Grundmassen mit hoher Festigkeit bei Verwendung von Fasern zu erhalten, die, wie
nicht regenerierte Cellulosefasern, einen hohen Grad von Faserwechselwirkung aufweisen, weil die Fasern
dazu neigen, aneinander zu haften und Faserbündel aus mehreren Fasern zu bilden.
Aus der US-PS 36 97 364 ist die Herstellung einer mit Cellulosefasern verstärkten Polymer-Gnindmasse bekannt
wobei die Faser mit einem Material vorbehandelt wird, das die Wechselwirkung von Faser-auf-Faser
verringert die Dispersion unterstützt und die Eigenschaften des hergestellten Verbundstoffes verbessert
Diese Vorbehandlung kann mit Kautschuklatex oder anderen, die Wechselwirkung von Faser-auf-Faser
verringernden Substanzen erfolgen. Weiterhin werden noch Weichmacher für die Cellulose, wie beispielsweise
Feuchtigkeit und Glycerin, verwendet um das Brechen der Faser beim Einmischen zu inhibieren. Jedoch ist
andererseits bei einigen Verwendungszwecken die Anwesenheit von Feuchtigkeit unenvünscht und außerdem
kann die Gegenwart von flüchtigen Substanzen, oder von Stubstanzen, welche die Cellulose unter
Erweichung und Aufquellung der Faserstruktur plastifizieren, unerwünschte Nebenwirkungen zur Folge
haben. Darüber hinaus erfordert die Vorbehandlung der Faser und das Einmischen der behandelten Faser in die
Polymer-Grundmasse im technischen oder halbtechnischen Umfang sowohl Zeit wie Vorrichtungen. Die
AU-PS 2 12 820 betrifft die Herstellung flexibler, zugfester Polstermatten auf Basis eines Gewebes oder
einer Matte aus synthetischen Fasern, z. B. Nylon- bzw. Polyesterfasern und eines vulkanisierbaren Polymerisats,
wobei die Fasermatte außerdem mit einem Harzfilm, z. B. aus Polyvinylchlorid, belegt bzw.
überzogen ist Bei der Verarbeitung von Nylonfasern, die eine sehr glatte Oberfläche aufweisen, treten die
vorstehend geschilderten Probleme des Aneinanderhaftens der Fasern und der Bildung von Faserbündeln
jedoch nicht auf. Die GB-PS 7 84 318 beschreibt die Herstellung flexibler Gewebe aus Cellulosegarnen,
wobei das Garn mit einer wasserabstoßenden, flammgeschützten Polymerschicht ausgerüstet ist Das Cellulosegarn
besteht aus einem praktisch endlosen, fadenförmigen Gebilde, das durch Verspinnen kurzer Einzelfäden
hergestellt wird. Die GB-PS 7 06 413 betrifft die Herstellung von festen Formkörpern auf der Basis von
mit einer Polymerverbindung miteinander verklebter Fasermaterialien. Das lose Fasergewebe wird dabei in
eine das härtbare Klebemittel enthaltende Form gegeben und dann das Klebemittel durch Wärmeeinwirkung
ausgehärtet. Das härtbare Klebemittel besteht vorzugsweise aus Polyvinylchlorid, enthaltend einen
üblichen Weichmacher. Die Menge zur Verklebung der losen Fasern beträgt 50 bis 100 Gewichtsprozent,
bezogen auf die eingesetzten Fasern, bei denen es sich in erster Linie um Roßhaare handelt. Die FR-PS 15 74 864
offenbart die Imprägnierung von Vliesen aus Polyamidbzw. Polyesterfasern und das anschließende Überziehen
des getränkten Vlieses mit einer Dispersion, die Polyvinylchlorid und flammhemmende Zusätze enthält.
Keine dieser Veröffentlichungen beschreibt diskontinuierliche, in einer speziellen Weise oberflächenbehandelte
Cellulosefasern, bzw. ein Verfahren, das es ermöglicht, derartige Fasern anstatt in aggrsgierter
Form getrennt zu erhalten.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand daher darin, diskontinuierliche, oberflächenbehandelte
Cellulosefasern zu schaffen, die sich infolge einer Oberflächenbehandlung, welche die
Affinität der Fasern zueinander herabsetzt, leicht in Polymere einarbeiten lassen, ohne daß die Fasern
brechen, wobei die aufgewendeten Mischungsenergien erheblich verringert werden. Weiterhin war es Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung derartiger diskontinuierlicher, oberflächenbehandelter
Cellulosefasern zur Verfügung zu stellen, sowie ihre Verwendung vorzuschlagen. Diese Aufgaben
wurden nun wie folgt gelöst
Die diskontinuierlichen, oberflächenbehandelten Cellulosefasern gemäß der Erfindung sind so beschaffen,
daß als Hauptkomponente der Gesamtzubereitung Holzcellulosefasern zur Verringerung der Faser-zu-Faser-Affinität
jeweils pro 100 Gewichtsteile Fasern mit 2,5 bis 30 Gewichiateilen eines plastischen Polymerisats
und 10 bis 40 Gewjchtsteilen Schmiermittel als Weichmacher für das Polymerisat mit einem Molekulargewicht
von größer als 95 behandelt worden sind, wobei die eingesetzte Menge an Schmiermittel gleich oder
größer ist als die Menge des plastischen Polymerisats und als Schmiermittel Kautschukverfahrensöl dient
Nach bevorzugten Ausführungsformen ist das plastische Polymerisat ein thermoplastisches, normalerweise
hartes Harz oder ein Elastomeres, oder es kann das Polymerisat ein Vinylchloridpolymerisat oder -copolymerisat
und das Schmiermittel ein Esterweichmacher für das Polymerisat sein, wobei es weiterhin von Vorteil
sein kann, wenn das Elastomere ein Jienkautschuk ist.
Weiterhin wird es bevorzugt, daß das Elastomer-Schmiermittel-Gemisch
als Verstärkt«, gsmittel 2,5 bis 50 Gewichtsteile Ruß pro 100 Gewichtsteile Fasern,
oder Siliciumdioxid in geringen Mengen enthält
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von diskontinuierlichen, oberflächenbehandelten Cellulosefasern
besteht darin, daß man Holzcellulosefasern oder Fasern aus Holzpulpe mit einem durchschnittlichen
Verhältnis von Faserdurchmesser zu Faserlänge von 5 bis 350 mit einem Bindemittel versetzt, ein mit
Wasser nicht mischbares Schmiermittel mit einem Molekulargewicht von wenigstens 150, nämlich ein
Kohlenwasserstofföl, ein Pflanzenöl, insbesondere Palmöl oder Erdnußöl, oder einen Phthalsäureester
verwendet und die Fasern zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegen Wasser mit einer Ketendimerschlichte
ausrüstet.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Eifitidung arbeitet man so, daß man
bei Verwendung von Dienkautschuk als Elastomeres ein Bindemittel und ein Härtungsmittel zusetzt und das
Gemisch auf Härtungstemperatur erwärmt.
Die erfindungsgemäßen oberflächenbehandelten, diskontinuierlichen Fasern werden zur Herstellung eines
faserverstärkten Polymerisats verwendet.
Die vorliegende Erfindung vereinfacht die Herstellung von diskontinuierlichen, oberflächenbehandelten
Fasern und Hefen eine verbesserte polymerisatbehandelte
Faser oder ein Konzentrat, die sich in eine Polymer-Grundmasse schnell und ohne übermäßigen
Faserbruch einmischen lassen, wobei die sonst auftretenden hohen Mischtemperaturen wegfallen.
Unter einem Schmiermittel ist ein Hilfsmittel zu verstehen, das von den Fasern absorbiert wird, das
Entwirren der einzelnen Fasern erleichtert und die Aufnahmefähigkeit der Faser für das Polymerisat
verbessert, wobei durch die Schmierwirkung die Scherkräfte beim Trennen der Fasern herabgesetzt
werden,
Da beim Mastizieren von plastischem Polymerisat und Cellulosefasern die Fasern in so erheblichem
Umfang brechen, daß die Mischzeiten umgekehrt proportional der Festigkeit der erzielten faserverstärkten
Polymer-Grundmasse sind, ist die Verringerung der
ίο Mischzeit, weiche gemäß der Erfindung durch die
Gegenwart des Schmiermittels erreicht wird, sowohl für das Beibehalten der Faserlänge, als auch für die
Wirtschaftlichkeit des Verfahrens von Bedeutung. Weiterhin fördert die Gegenwart des Schmiermittels in
Ii dein behandelten Faserkonzentrat die Dispersion der
Faser durch Verdünnung des plastischeren Polymerisats. Diese Wirkung wird jedoch weitgehend aufgehoben,
wenn das Schmiermittel unmittelbar mit der Faser und dem Polymerisat in solchen Anteilen kombiniert
wird, daß die Polymerisatmenge die größere Komponente ist Andererseits bewirkt die Kombination der
Fasern mit plastischem Polymerisat, zusammen mit einem größeren Anteil an Schmiermittel wesentliche
Verbesserungen. Die Eigenschaften der faserverstärkten Polymerisate, die aus mit der Kombination
behandelten Fasern hergestellt wurden, sind im Vergleich zu verstärkten Polymerisaten, die aus Fasern
hergestellt sind, die ausschließlich mit Schmiermitteln behandelt sind, verbessert Das Schmiermittel und
jo geringe Anteile an plastischem Polymerisat unterstützen
sich gegenseitig in ihrer Wirkung, und die so behandelten Fasern liefern ein verbessertes Faserprodukt,
das ausreichend in einer Polymer-Grundmasse, die mit dem Polymerisat verträglich ist, dispergiert, ohne
daß Faserbruch eintritt Das Gewicht der Faser überschreitet das Gewicht jeder anderen einzelnen
Komponente des Konzentrats und vorzugsweise überschreitet das Fasergewicht das Gesamtgewicht
aller anderen Komponenten der behandelten Faser oder des Konzentrats, so daß die Faser den Hauptbestandteil
bildet
Im allgemeinen wird die Behandlung der Faser mit Schmiermittel und plastischem Polymerisat durch
einfaches Mischen der Bestandteile in einem geeigneten Mischer bewirkt. Die Eignung des Mischers hängt,
zumindest teilweise, von der Art des Polymerisats ab, so ob es beispielsweise ein normalerweise hartes Polymerisat
ist. das einen Weichmacher benötigt, um es bei praktischen Temperaturen zu verarbeiten, oder ob es
ein Latex, ein konzentriertes Elastomeres oder ein flüssiger Kautschuk ist. Im allgemeinen sind Mischer für
Pasten und plastische Materialien geeignet. Obgleich die Faser, das Polymerisat und das Schmiermittel gleichzeitig
zugeführt werden können, ist es zweckmäßig, zuerst nur Faser und Schmiermittel zuzuführen, diese kurze
Zeit zu mischen, um die Faser mit dem Schmiermittel zu benetzen und sie teilweise zu entwirren, und erst dann
das Polymerisat zuzugeben. Es ist weiterhin möglich, zuerst nur das Schmiermittel und das plastische
Polymerisat einzuführen, wie beispielsweise bei Verwendung eines mit Öl gestreckten Kautschuks. Die
Faser kann in Teilchenform oder als Bahn zugegeben werden. In jedem Falle kann, wenn gewünscht, die Faser
mit dem Schmiermittel vorbehandelt werden, wozu man
h5 dieses beispielsweise über die Oberfläche der Faserbahnen
sprüht, es adsorbieren läßt und dann die behandelte Faser dem Mischer zuführt.
Man kann selbstverständlich weitere übliche Bestand-
Man kann selbstverständlich weitere übliche Bestand-
teile, wie Bindemittel, Füllstoffe und verstärkende Pigmente, zugeben, die aber gewöhnlich erst dann
eingebracht werden, wenn das Konzentrat mit weiterem
Polymerisat gemischt wird. Es ist jedoch, wie bereits oben erwähnt, mitunter vorteilhaft, Verstärkungspigmente,
wie Ruß oder geringe Mengen an Siliciumdioxid in die Konzentrate einzubringen, weil sie
in manchen Fällen die Entwirrung der Fasern zu erleichtern scheinen. Im allgemeinen sollte die in das
Konzentrat eingebrachte Menge an Verstärkungspigmenten die Menge des Schmiermittels nicht Oberschreiten.
Weitere Mengen können jedoch zusammen mit anderen Kompoundbestandteilen bei der Herstellung
der Endprodukte zugegeben werden. Sofern ein Bindemittel in dem Konzentrat vorhanden ist, ist dieses
gewöhnlich ein geeignetes Adjuvans zum Binden der Faser mit der Grundmasse, beispielsweise Resorcin, ein
vorr Resorcin abstammendes Harz oder ein anderer phenolischer Methylenakzeptor. Ein Methylen-Donator
kann ebenso vorhanden sein oder kann zugegeben warden, wenn das Konzentrat verdünnt wird. Bindesysteme
zur Behandlung der Grundmassf. um Textilfaser
und Kautschuk und andere plastische Polymerisate zu verbinden, sind bei der Bindung von diskontinuierlichen
Cellulosefasern an eine Grundmasse zweckmäßig, und es können, falls gewünscht, ein oder mehrere Bestandteile
eines solchen Systems in das Konzentrat eingebracht werden. Diese Systeme sind allgemein
bekannt, und ein typisches und bevorzugtes System ist in der US-PS 36 44 268 beschrieben. Dieses enthält ein
Alkylenresorcinpolymeres, nachfolgend als »Alkylenresorcin-Bindemittel«
bezeichnet und Hexamethylentetramin oder einen anderen Formaldehyd-Donator.
Im allgemeinen sind die mit Hilfe eines Innenmischers erhaltenen krümeligen Konzentrate zum unmittelbaren
Mischen mit weiterem Polymerisat zur Bildung der Fertigverbundstoffe mit der gewünschten Faserkonzentration
geeignet. Die Verdünnung des Konzentrats mit weiterem Polymerisat kann in einem Innenmischer oder
einer Walzenmühle durchgeführt werden. Zur Herstellung von Verbundstoffen, die eine hohe Konzentration
an Fasern enthalten, werden Innenmischer empfohlen, während für die Herstellung von Verbundstoffen mit
niedriger Faserkonzentration eine Walzenmühle zu empfehlen ist. Cellulose mit einem Verhältnis von
Faserdurchmtsser zu Faserlänge, das größer als 1 ist,
wird vorteilhafterweise zunächst in ein vorbehandeltes Konzentrat umgewandelt.
Im allgemeinen werden organische Fasern, die beim Mischen mit der Folymer-Grundmasse bruchempfindlich
sind, vorteilhafterweise wie hier beschrieben, vordrpergiert, bevcr man sie in die Grundmasse
einbringt. Die diskontinuierlichen, nicht regenerierten Cellulosefasern, nämlich Holzcellulosefasern, werden im
allgemeinen ein Verhältnis von Faserdurchmesser zu Faserlänge von 5 bis 350, und insbesondere von 20 bis
350 und 50 bis 200, aufweisen. Die Faserkonzentrate dieser Erfindung sind besonders zur Herstellung von
Verbundstoffen geeignet, wie sie in den US-PS 36 97 364 und 37 09 845 beschrieben sind, wobei auf
diese Veröffentlichungen hier Bezug genommen wird.
Jedes organische Polymerisat, das als thermoplastische Substanz verarbeitet werden kann, ist für die
vorliegende Erfindung geeignet, wozu auch Elastomere im nicht vulkanisierten Zustand berechnet werden.
Elastomere sind sowohl in der Latex- als auch in der konzentrierten Fern verwendbar, wobei jedoch die
letztere bevorzugt wird. Beispiele für tuiignete
Elastomere sind natürlicher Kautschuk, Styrol-Butadien-KaMtschuk
(SBR), Äthylen-Propylen-Knutschuk (EPR), Äthylen-Propylen-Terpolymerisat (EPDM),
Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Äthylen-Vinyl-)
acetat-Mischpolymerisat, Siliconkautschuk, Polybutadienkautschuk,
cis-Po|ybutadien, trans-Polybutadien, Neopren, Polyisopren und Butylkautschuk. Eine bevorzugte
Untergruppe der Elastomeren umfaßt die schwefelvulkanisierbaren Dienkautschukarten. Zu
ίο Dienkautschuken gehören sowohl Kautschukarten mit
niedriger, als auch hoher Ungesättigtheit, wobei die Ungesättigtheit entweder in einer Seitenkette oder in
der Hauptkette vorliegen kann und entweder konjugiert oder nicht-konjugiert ist
Beispiele anderer geeigneter plastischer Polymerisate sind Polyäthylen mit niedriger oder hoher Dichte,
Acrylatpolymerisate, Urethanpolymerisate, chlorsulfoniertes
Polyäthylen, Polyvinylchlorid, Polypropylen, halogeniertes Polyäthylen, Polystyrol, Polyvinylacetat,
Acrylnitril-Butadien-Styrol-Teroolymerisate (ABS), Polyamide
und Polyester. Chlorsiilfoniertes Polyäthylen
und halogeniertes Polyäthylen werden in vulkanisiertem Zustand als Elastomere angesehen, aber die Verwendung
in dem Verfahren der vorliegende.-; Erfindung sieht den nicht vulkanisierten Zustand vor. Das
Polymerisat des Verbundmaterials kann das gleiche wie das Elastomere des Konzentrats, oder von ihm
verschieden sein, wobei nur erforderlich ist, daß die beiden Polymerisate verträglich sind.
3n Die Bezeichnung »Schmiermittel« wird in der
vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen im funktioneilen Sinne verwendet, um Materialien zu
bezeichnen, die durch die Faseroberfläche adsorbiert werden, die die Aufnahmefähigkeit der Faser für das
j-, Polymerisat verbessert, wahrscheinlich wenigstens
teilweise durch Verringerung der Reibung der Fasern beim Übereinanderweggleiten. Ein Schmiermittel für
die Faser wird in den meisten Fällen eine ölige oder fettige Substanz sein und hierzu gehören organische
Materialien, die allgemein als Weichmacher, Plastifiziermittel,
Extenderöle und Wachse zur Behandlung von plastischen Polymerisaten verwendet werden, insbesondere
Kautschukverfahrensöle, beispielsweise Mineraloder Erdöle, sowohl paraffinischen, aromatischen als
auch naphthenischen Charakters, Pflanzenöle, beispielsweise Baumwollöl, Ricinusöl oder Maisöl, Fettsäuren,
beispielsweise Stearin- und Oleinsäure, kristalline oder nicht kristalline Wachse, Phenolharze mit niedrigem
Molekulargewicht, Olefinpolymerisate mit niedrigem Molekulargewicht (Molgewicht 5000 oder darunter),
Kohlenterfraktionen, Cumaron-Indolharze, Polyole, wie
Polyäthylenglykol und Mono-, Di- und Polyester organischer Säuren. Ester organischer Säuren umfassen
einen großen Bereich technischer Weichmacher, wie Dioctylphthalat, die hervorragend als Faserschmiermittel
arbeiten.
Zu Beispielen zufriedenstellender Schmiermittel gehören Materialien, die als physikalische Weichmacher
in Morton, I-troduction to Rubber Technology, Seiten 157 bis 166, Reinhold Publishing Corp., New York, und
Materialien, die als Weichmacher (Plastiziermittel) in
Kirk-Othmer, V-10, Encyclopedia of Ciiemical Technology,
Seiten 766 bis 773, Interscience Encyclopedia, !nc, New York, beschrieben sind (vgl. auch US-PS
hi 21 BC906). Di Behandlung von Textilfasern mit
Schmiermittel ist allgemein bekannt und die Schmiermittelbestandteile für Textiiappreturen lassen eine
große Auswahl an Produkten zu, von denen ein
Schmiermittel zur Durchführung der vorliegenden
Erfindung ausgewählt werden kann. Um den Reibungskoeffizienten zwischen den Fasern so niedrig wie
möglich zu halten, ist insbesondere beim Verspinnen und Verstrecken von Textilfasern die Schmierfähigkeit
ein wichtiges Merkmal einer Faserappretur. Im allgemeinen können daher bei der Durchführung der
vorliegenden Erfindung Schmiermittel für Texlilfaserappreturen verwendet werden, zu denen beispielsweise
gehören: Farblose Mineralöle, Erdölsulfonate, Triglyceride, äthoxylierte und sulfonierte Derivate von Triglyceriden.
Triäthanolamin. mit 13 Mol Äthylensäure umgesetzter Tridecylalkohol. Butylstearat, mit 9 Mol
Äthylenoxid kondensiertes Alkylphenol, Sorbitanmonolaurat, mit 15 bis 25 Mol Äthylenoxid pro Mol Ricinusöl
äthoxyliertes Ricinusöl. hydrierte Pflanzenöle, sulfoniertes Erdnußöl. Octylstearat und Polyäthylenglykololeyläther.
Flüssigkeiten und Wachse, die als Gleitmittel in H-I -Stamm-Mischung
Τ LIUIIIUUIIg
Kautschuk vorgesehenen Garnen in der US-PS 36 30 259 beschrieben wurden, sind erwünschte
Schmiermittel.
Es kann selbstverständlich auch ein Gemisch von zwei oder mehr Schmiermitteln verwendet werden,
wobei in diesem Fall die Summe ihrer Gewichte die Menge an Schmiermittel angibt. Wenn beispielsweise
ein Konzentrat unter Verwendung von jeweils 100 Gewichtsteilen Faser. 10 Gewichtsteilen aromatischem
Verfahrensöl. 9 Guuichtsteilen Stearinsäure und 3
Gewichtsteilen Paraffinwachs hergestellt wird, beträgt die Menge Schmiermittel 22 Gewichtsteile pro 100
Gewichtsteile Faser. Es ist darauf hirzuweisen, daß die
Verträglichkeit des Schmiermittels mit dem plastischen Polymerisat des Konzentrats und mit dem plastischen
Polymerisat der fertiggestellten Grundmasse bei der Auswahl eines zufriedenstellenden Schmiermittels in
Betracht gezogen ·λ orden sollte. Die Verträglichkeit von Schmiermitteln mit verschiedenen Polymerisaten
ist allgemein bekannt. Darüber hinaus wurde beobachtet, daß einige Textilschmiermittel mit niedrigem
Molekulargewicht, insbesondere Glycerin. Äthyltnglykol
und Propylenglykol. eine nachteilige Wirkung auf die Festigkeit des faserverstärkten Polymerisats haben.
Ein Molekulargewicht von über 95 ist erwünscht. Es ist
weiterhin bekannt, daß eine geringe Wasserlöslichkeit zum Erzielen optimaler Eigenschaften in einem
faserverstärkten Verbundstoff vorteilhaft ist. Eine besonders wertvolle Klasse vor, Schmiermitteln sind
Verfahrenshilfsmittel für Polymerisate mit Molekulargewichten von 125 oder darüber. Bei Verwendung
diener Schmiermittel scheinen die optimalen Eigenschaften der erhaltenen faserverstärkten Verbundstoffe
das Ergebnis von Schmiermitteln mit Molekulargewichten von 150 und darüber zu sein, die nur begrenzte
Löslichkeit in Wasser aufweisen. Ein Weichmachen oder Plastizieren (Innenschmierung) des plastischen
Polymerisats durch die bevorzugten Schmiermittel trägt
unzweifelhaft zu der Leistungsfähigkeit des beschriebenen Verfahrens bei.
Es folgt nunmehr eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen.
Zur Erläuterung von vordispergierten Faserzubereitungen,
die sowohl plastisches Polymerisat als auch Schmiermittel enthalten, behandelt man Hartholzfaser
mit Schmiermittel und einem Gemisch von Natur- und synthetischem Kautschuk in einem Innenmischer. Die
Kautschukmischung ist eine Stammansatzmischung und wird ais »H-l Summ-Mischung« bezeichnet
Gewichtstelle | |
Naturkautschuk | 50,0 |
Styrol-Butadien-Kautschuk | 50,0 |
HAF-Ruß | 50,0 |
Gefälltes Siliciumdioxid | 5,0 |
Zinkoxid | 3,0 |
p-Phenylendiamin-Antiabbaumittel | 2,0 |
Stearinsäure | 1,0 |
Insgesamt | 161,0 |
Faserkonzentrate, die etwa IO Gewichtsteile Kautschuk und 20 Gewichtsteile Schmiermittel pro 100
Gewichtsteile Faser enthalten, werden dadurch hergestellt, daß man 100 Teile Hartholzpulpe in Form
trockener Wicke! !5! Tcüc H ! Stamm■ Mischisn" und
20 Teile Schmiermittel in einem Innenmischer, beispiels weise in einem Baker-Perkins-Mischer, 5 bis 10 Minuten
lang, oder in einem »Bw-Banbury-Mischer (mit einem Fassungsvermögen von 1573 ml) etwa 5 Minuten lang
mischt. Die Schmiermittel sind in der nachfolgenden Tabelle angegeben. In den nachfolgenden Ausführungsformen
sind alle Teile auf das Gewicht bezogen und die Konzentratformulierungen beziehen sich auf 100
Gewichtste. -c Faser.
IJe is π ie le 1 bis
Schmiermittel
Maisöl
Pflanzenöl
Olivenöl
IJaumwollöl
Kieferteeröl
Ricinusöl
Aromatisches Verfahrensu
Palmöl
Erdnußöl
Harzöl
Rapsöl
Jedes der elf Faserkonzentrate wird zur Herstellung faserverstärkter Polymerisate verwendet, wozu man
102 Teile Konzentrat, 149 Teile H-1 -Stamm-Mischung, 5
Teile Methylenakzeptor, 5 Teile aromatisches Verfahrensöl, 1 Teil Methylen-Donator, 2 Teile Schwefel und 1
Teil N-tert-Butyl-2-benzothiazolsulfenamit in einem
Banbury-Mischer »B« 6 Minuten lang bei niedriger Geschwindigkeit (77 UpM) mischt Die Proben jedes
Grundmaterials haben nach Herstellung von Fellen auf einer Mühle und 30 Minuten langem Härten in einer
Presse bei 1523" C in Richtung der Hauptfaserorientierung
(0°-Orientierung) eines Zugfestigkeit von 140 kg/cm2 oder mehr und einen Young-Modul von
2110 kg/cm2 oder höher. In jedem Falle wird eine
ausgezeichnete und schnelle Dispersion des Faserkonzentrats beobachtet Die Konzentrate der Beispiele 7 bis
11 liefern Verbundstoffe mit Zugfestigkeiten von etwa
175 bis 210 kg/cm2 und mit Young-Moduli über
2110 kg/cm2. Weiterhin verleihen die Konzentrate der
Beispiele 8 bis 11 den Produkten einen angenehmen Geruch.
Ein Innenmischer wurde mit 800 Teilen EPDM-Kauts','.uik
mit einer Plastizität ML (1 +4) bei 121,TC von etwa 70 (ML 1 +4) gibt die Plastizität an, die man mit
dem Monney-Viskosimeter unter Verwendung eines großen Rotors und einer Laufzeit vor 4 Minuten nach
einer Aufwärmperiode von 1 Minute bestimmt), 6000 Teilen Hartholzpulpe in Form trockener Wickel, 800
Teilen FEF-RuB und 1600 Teilen paraffinischem Verfahrensöl beschickt. Die Bestandteile wurden etwa 5
Minuten lang gemischt. Nach dem Austragen erhielt man 9200 Teile Konzentrat mit einem Gehalt von etwa
100 Teilen Faser, jeweils 13,3 Teilen Kautschuk und Ruß
iinrl 26.6 Teilen Schmiermittel
Zur Erläuterung der Verwendung des Konzentrats beschickt man einen Banbury-Mischer »1-A« mit einem
Fassungsvermögen von etwa 16 026 ml mit 800 Teilen EPDM-Kautschuk mit einer Plastizität ML (1+4) bei
121,TC von etwa 70,1000Teilen EPDM-Kautschuk mit
einer Plastizität ML (1+4) bei 121,1°C von etwa 60, 2200 Teilen FEF-Ruß, 2300 Teilen Konzentrat von
Beispiel 12, 1600 Teilen paraffinischem Verfahrensöl, 100 Teilen Zinkoxid, 20 Teilen Stearinsäure, 100 Teilen
Alkylenresorcin-Bindemittel, 40 Teilen Methylen-Donator (Hexamethoxymethylmelamin) und 140 Teilen
Hirter. Die Bestandteile mischt man 6 Minuten lang bei 35 UpM (einer minimalen Zeit, um die behandelte Faser
zu dispergieren, wie dies durch visuelle Beobachtung bestimmt wurde) und erhält nach Austragen einen
Verbundstoff, der 75 Teile Faser pro 100 Teile Kautschuk enthält.
Die Gesamtmischzeit berechnet man so, daß man sowohl die Zeit zur Herstellung der vordispergierten
Faser, als auch die Zeit zur Herstellung des Verbundstoffes aus der vordispergierten Faser berücksichtigt.
Da die Zeit zur Herstellung einer Einheit des Produkts die Leistungsfähigkeit der Produktion bestimmt und nur
ein Teil des Konzentratansatzes zur Herstellung des Endverbundstoffs Verwendung findet, setzt man die
Zeit zur Herstellung dieses Teils zur Berechnung einer Gesamtmischzeit in der Weise ein, daß man den Teil des
verwendeten Konzentratansatzes mit der 5-Minuten-Mischzeit zur Herstellung des Gesamtansatzes des
Konzentrats multipliziert und die so errechnete Zeit zu den 6 Minuten addiert, die zum Mischen der
Konzentratfraktion erforderlich ist. Teile des Verbundstoffs werden durch eine Walzmühle von gleichbleibender
Geschwindigkeit geleitet, um die Faser zu orientieren und den Verbundstoff in die Form von
Walzfellen zu bringen. Die orientierten Felle vulkanisiert man in einer Presse, zeitlich entsprechend den
Rhometerangaben, um eine optimale Härtung zu erreichen. Die Mischzeit und die physikalischen
Eigenschaften des vulkanisierten Verbundstoffs, bestimmt in Richtung der Hauptfaser (0°-Orientierung)
sind in der nachfolgenden Tabelle II angegeben. Dabei ist darauf hinzuweisen, daß die Werte in metrischen
Einheiten angegeben sind, die Messungen aber in englischen Einheiten vorgenommen werden, und daß
eine Mittelung oder Abrundung auf die nächste Einheit vor der Umwandlung vorgenommen wird, so daß die
Zahl der signifikanten Ziffern in metrischen Einheiten größer ist als dies sonst der Fall sein würde.
I libelle 11
Misch/eil Zugfestigkeit ReiHilehnung Υοιιιιμ-ΜοιΙιιΙ
(min) (kg/cm') (".·) Ikg/cnv)
7.25
151
187')
ίο Die Werte zeigen, daß ein mit Faser verstärktes
Verbundmaterial mit wünschenswerten physikalischen Eigenschaften mittels kurzer Mischzeiten aus sowohl
mit Polymerisat als auch Schmiermittel vorbehandelten Fasern hergestellt werden kann.
η Die Untersuchung der Wirkung, die die Menge und der Anteil an Faser, Elastomerem (SBR oder EPDM)
und Schmiermittel auf die Mischzeiten zur Herstellung des Konzentrats haben, zeigt, daß bei 10 oder 20 Teilen
F.lastomerem und 10 Teilen Ruß steigende Mengen an
:n Schmiermittel bis zu etwa 30 bis 40 Teilen die Mischzeit
zur Herstellung der behandelten Faser herabsetzt. Bei 40 Teilen Schmiermittel und 5 bis 20 Teilen Ruß
verkürzen abnehmende Mengen an Elastomerem bis herab zu mindestens etwa 5 Teilen die Mischzeit. In
2\ gleicher Weise ist die Kürzung der Mischzeit zur
Herstellung des Konzentrats bei gleichen Teilen Schmiermittel und Elastomerem bei Erhöhung des
Schmiermittels von 10 bis 40 Teilen, d. h. Erhöhung des Gesamtgehalts an Schmiermittel und Elastomerem von
κι 20 bis 80 Teilen zu beobachten. Wenn man die
Gesamtmenge an Schmiermittel und Elastomerem bei 50 Teilen konstant hält, ist eine Verkürzung der
Mischzeit zu beobachten, wenn man das Verhältnis Schmiermittel zu Elastomerem im Bereich von 5/45 bis
υ 40/10 erhöht. Andererseits kann die zur Herstellung des
Konzentrats aus jeweils 10 Teilen Schmiermittel und Elastomerem erforderliche Mischzeit um etwa die
Hälfte verkürzt werden, wenn man die Menge des Elastomeren auf 40 Teile erhöut. Falls es daher
gewünscht wird, den Anteil an Schmiermittel niedrig, beispielsweise auf 10 Teile pro 100 Teile Faser zu
halben, wird es bevorzugt, daß die Gesamtmenge an Schmiermittel und Polymerisat etwa 50 bis 80 Teile, pro
100 Teile Faser, ausmacht. Im allgemeinen sind die physikalischen Eigenschaften des Verbundmaterials um
so besser, je kürzer die Mischzeit ist, wobei jedoch die nachteilige Wirkung von längeren als optimalen
Mischzeiten bei der Herstellung des Konzentrats auf den Modul des Verbundmaterials dann geringer ist,
so wenn die Menge Schmiermittel gleich oder größer ist als die Menge des plastischen Polymerisats. So können
16 Minuten, die zur Herstellung eines Konzentrats aus insgesamt 50 Teilen Schmiermittel plus Elastomerem
erforderlich sind, wobei in der Gesamtmenge das Schmiermittel den kleineren Bestandteil bildet, ebenso
schädlich sein, wie die doppelte Mischzeit zur Herstellung von Konzentraten aus jeweils 10 Teilen
Schmiermittel und Elastomerem.
In einer weiteren Ausführungsform, bei der man Naturkautschuk und unterschiedliche Schmiermittel
verwendet, bringt man in einen Innenmischer 1000 Teile
Naturkautschuk, 1000 Teile SPF-Ruß, 1500 Teile Schmiermittel und 5000 Teile Hartholzpulpe in Form
trockener Wickel ein. Die Bestandteile mischt man 5
Minuten und erhält nach dem Austragen 8500 Teile Konzentrat
Zur Erläuterung der Verwendung des Konzentrats beschickt man einen Banbury-Mischer »O-O« (mit
einem Fassungsvermögen von etwa 4310 ml) mit 900 Teilen peptisiertem Naturkautschuk, 850 Teilen Konzentrat
von Beispiel 13, 300 Teilen SPF-Ruß, 50 Teilen gefälltem Siliciumd'oxid, 50 Teilen Zinkoxid, 20 Teilen
Stearinsäure, 20 Teilen p-Phenylendiamin-Antiabbaumittel,
50 Teilen /Jkylenresorcin-Bindemittel, 20 Teilen Hexamethoxymethylmelamin, 20 Teilen Schwefel und
10 Teilen Sulfenamid-Beschleuniger. Die Bestandteile werden bei 50 UpM 6 Minuten lang gemischt. Es ist eine
schnelle Dispersion zu beobachten und man stellt einen Verbundstoff her, der 50 Teile Fasern auf 100 Teile
Kautschuk enthält. Der Verbundstoff wird auf einer Walzenmühle bei gleichmäßiger Geschwindigkeit
orientiert und in einer Presse zum Erreichen optimaler Härtung vulkanisiert, die physikalischen Eigenschaften
sind in der nachfolgenden Tabelle III angegeben.
Tiibelle III
Schmiermittel
/imlestigkeil ReiHdehiHinu Yminii-Modul
(kg/cm ι (". i (kii/ctir)
Diundc- 224
cylphlhakit
cylphlhakit
3480
Man stellt drei Konzentrate her, um die Wirkung der kombinierten und getrennten Faserbehandlungsmittel
zu erläutern, wozu man die in der Tabelle IV angegebenen Bestandteile in einem Banbury-Mischer
»B« 5 Minuten lang bei 155 UpM (etwa 2 Minuten zum Beschicken der Bestandteile und 3 Minuten nach
Einbringen des Einpreßstempels) mischt. Weiterhin ist in der Tabelle der Größenfaktor des Ansatzes
angegeben, d. h. die Zahl, mit der die Gewichtsteile
multipliziert werden müssen, um die eingebrachten Mengen zu erhalten.
Bestandteile | Konzentrat-Beispiel | U- |
14 15 ((iewichlsleile) |
100 | |
llartholzpulpe (in Form trockener Wickel) |
100 100 | |
Styrol-Hutadicn-C'opoly- merisat-Kautschuk |
10 U) | 20 |
Schmiermittel (aromatisches Verfahrensöl) |
20 | 7.0 |
(iröBenfaktor des Ansatzes | 6.5 8.0 | |
Man stellt Verbundstoffe dadurch her, daß nvn die in der Tabelle IV angegebenen Konzentrate in einem
Banbury-Mischer »B« bei 77 UpM in den in der Tabelle V angegebenen Zeiten verdünnt. In jedem Falle enthält
der Ansatz 150 Teile Maturkautschuk, 150 Teile HAF-Ruß, 22,5 Teile Siliciumdioxid, 9 Teile Zinkoxid, 3
Teile Sterarinsäure, 6 Teile N-substituiertes p-Phenylendiamin-Antiabbaumittel,
15 Teile Alkylenresorcin-Bindemittel, 3 Teile Hexamethylentetramin, 6 Teile
Schwefel und 3 Teile Sulfenamid-Beschleuniger, zusammen mit verschiedenen anderen in der Tabelle
angegebenen Bestandteilen. Die Zeiten sind Minimalzeiten zur Dispersion der Faser, wie durch Prüfung
festgestellt wurde. So zeigt Prüfung der Ansätze B und C nach 6 Minuten Mischen, eine Zeit, die zum
Dispergieren der Faser von Ansatz A ausreichend ist, daß die Faser nicht ausreichend dispergiert ist. Die
Gesamtmenge jedes Ansatzes beträgt 802,5 Gcwichtsteile.
Verschiedene Bestandteile
Ansatz A (Gewichtsteile) Ansatz B
Ansatz C
Styrol-Butadien-Copoly- | 127.5 | 6 | 127,5 | 150 | - |
merisat-Kautschuk | gut | - | |||
Aromatisches Verfahrensöl | 15 | 60 | 15 | 270 | |
Konzentrat 14 | 292.5 | - | 10 | ||
Konzentrat 15 | - | 247,5 | befriedigend | ||
Konzentrat 16 | - | - | |||
Mischzeit (min) | 10 | ||||
Dispersion | befriedigend |
Die Werte zeigen, daß ein Verbundstoff in einer eo
kürzeren Zeit hergestellt werden kann, wenn man ein Konzentrat der Faser verwendet, die sowohl mit
plastischem Polymerisat, als auch mit Schmiermittel behandelt wurde, im Vergleich zu Fasern, die entweder
allein mit Polymerisat oder Schmiermittel behandelt wurden. Darüber hinaus ist aus den Spannungs-Dehnungswerten der Vulkanisate bei 0° -Orientierung
festzustellen, daß der Young-Modul des Ansatzes A bedeutend höher ist als der des Ansatzes B oder C. Falls man wünscht, den Feuchtigkeitsgehalt auf ein Minimum
zu verringern, können Härtungsmittel weggelassen und die behandelte Faser mit der Gnindzubereitung bei
hohen Banbury-Mischgeschwindigkeiten gemischt v/erde::. Die auftretenden hohen Temperaturen treiben die
Feuchtigkeit wirksam aus. Der Ansatz wird dann ausgetragen und nach Kühlen mit Härtern gemischt und
nach Wunsch weiterverarbeitet-
Beispiele 17 bis 20
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung erläutert, nach denen das Konzentrat unter
Verwendung eines Kautschuklatex anstelle von Kautschukniasse
hergestellt wird.
Ein Banbury-Misclier »B« wird mit den in der Tabelle
Vl angegebenen Bestandteilen beschickt und diese 5 Minuten lang bei 155 UpM (etwa 2 Minuten für Zugabe
der Bestandteile und 3 Minuten nach Einsetzen des F'npreßstempel?) gemischt. Der Latex ist eins wässeri-
H■· Emulsion eines Styrol-Butadien-Vinylpyridin-Terpolymerisats
mit einem Gehalt an 42% Feststoffen (wobei die Teile cn Elastomerem in Klammern angegeben sind).
Bestandteile | Kon/entnil-lte | ispiel | ) | 100 | 1') | .1Il |
17 | 18 | |||||
(Cicwichlsleile | 12,5 | 100 | 100 | |||
llarthol/pulpe (in Form | 100 | KICv 1 -' , C- -' t |
||||
trockener Wickel) | 20 | 25 | 12.5 | |||
Kautschuklatex | 25 | f \l\ Ct | \ -' .*--■ ι | |||
(!0.5) | 10 | 20 | ||||
Schmiermittel (aromatisches | 20 | - | ||||
Verfahrensöl) | 6 | - | - | |||
SPF-Ruß | 10 | IO | 10 | |||
GeTaIItCS Siliciumdioxid | 6 | b | ||||
Größenfaktor des Ansatzes | 6 |
Jedes Konzentrat wird bei 100°C 8 Stunden lang vor
dem Verdünnen mit weiterem Polymerisat getrocknet. Die Verbundstoffe werden hergestellt, indem man die in
der Tabellj VII angegebenen Bestandteile 6 Minuten lang in einem Banbury-Mischer »B« bei 77 UpM mischt
und durch Erhitzen in einer Presse so lange vulkanisiert, daß man optimale Härtung und physikalische Eigenschaften,
gemessen in der 0°-Richtung, erhält. Gefälltes Siliciumdioxid scheint die Wirkung des Schmiermittels
in bestimmten Systemen zu erleichtern.
Ansatz D | 15 | Ansatz E | 15 | Ansatz F | 15 | Ansatz G | |
(Gewichtsteile) | 15 | 15 | 15 | ||||
Bestandteile | 3 | 3 | 3 | ||||
H-I-Stamm-Mischung | 483 | 6 | 483 | 6 | 483 | 6 | 483 |
Konzentrat 17 | 315 | 3 | - | 3 | - | 3 | - |
Konzentrat 18 | - | 840 | 304 | 829 | - | 840 | - |
Konzentrat 19 | - | - | 315 | - | |||
Konzentrat 20 | - | 241 | - | 232 | - | 263 | 304 |
Aromatisches Verfahrensöl | 9 | 9 | 9 | 15 | |||
Alkylenresorcin-Bindemittel | 4253 | 4534 | 4429 | 15 | |||
Hexamethylentetramin | 3 | ||||||
Schwefel | 6 | ||||||
Sulfenamid Beschleuniger | 3 | ||||||
Gesamtmenge | 829 | ||||||
Spannungs-Dehnungswerte | |||||||
Zugfestigkeit (kg/cm2) | 267 | ||||||
Reißdehnung (%) | 9 | ||||||
Youne-Modul (ke/cm2) | 4851 |
Typische Konzentrate, die Bindemittel enthalten, sind in der Tabelle VIII erläutert Im allgemeinen werden
Konzentrate, die Bindemittel enthalten, in der gleichen Weise, wie oben beschrieben, hergestellt, wobei jedoch
bei bestimmten Bindemitteln SpezialStufen eingeschaltet werden sollten, um eine ausreichende Dispersion in
dem Konzentrat sicherzustellen. Mitunter ist einfaches Mahlen zur Verringerung der Teilchengröße ausreichend,
oder es kann das Bindemittel in dem zur Herstellung des Konzentrats verwendeten Schmiermittel
gelöst werden. Es kann aber auch eine Stamm-Mischung von Kautschuk und Bindemitte! hergestellt und
diese zur Herstellung des Konzentrats eingesetzt werden.
Bestandteile
Konzentrat-Beispiel
21 22
(Gewichisteile)
Nicht-regenerierte
Cellulosefaser |
100 | 100 |
Schmiermittel | 15-25 | 25-50 |
Gefälltes Siliciumdioxid | 0-10 | - |
Styrol-Butadien-
Kautschuk |
5-20 | — |
EPDM-Kautschuk | - | 5-15 |
FEF-RuB | 0-10 | 2-10 |
Bindemittel | 0.25-10 | 0,25-10 |
Eigenschaften kombinieren, was für manche Zwecke vorteilhaft ist.
Das Alkylenresorcin-Bindemjttel kann, wie oben
angegeben, durch andere Bindesysteme auf Resorcinbasis ersetzt werden, wobei verschiedene dieser Systeme
Resorcin-Formaldehydharze enthalten. Andere Methylen-Donatoren, wie Methylolharnstoff, Dimethyloläthylenharnstoff und Hexamethoxymethylmelarnin können
damit zusammen zur Bildung von Verbunrlstoffen aus der behandelten Faser verwendet werden.
CH2(C6H5NCO)2,
Methylen-bis(phenylcarbanüat) ^HCiCOOC
uie behandelte haser von Betspiel 21 ist eine
Allzweckfaser, die zum Einbringen in ein beliebiges Elastomeres mit hoher Ungesättigtheit geeignet ist. Die
behandelte Faser von Beispiel 22 ist besonders für Elastomere mit geringer Ungesättigtheit geeignet und
ist vorteilhaft, wo ein relativ hoher Gehalt an Schmiermittel in dem verstärkten Verbundmaterial
annehmbar ist. Nach dem Sulfatverfahren hergestellte Holzpulpe ist eine Faser, die ausgezeichnete Ergebnisse
in beiden Formulierungen liefert. Andere geeignete Fasern sind Baumwoll-Linters. Es sind dies die kurzen
Fasern, die an dem Baumwollsamen nach dem Entkernen anhaften. Auch die sogenannte chemische
Baumwolle, die gereinigte Baumwoll-Linterspulpe is?, kann eingesetzt werden. Beispielsweise kann man einen
Verbundstoff aus 144,9 Teilen H-1 -Stamm-Mischung, 106,1 Teilen chemischen Baumwollkonzentrats und 5
Teilen aromatischem Verfahrensöl in der Hälfte der Zeit erhalten, die erforderlich ist, wenn man die
einzelnen Bestandteile direkt kombiniert, wobei der Verbundstoff überlegene physikalische Eigenschaften
aufweist. Die Zusammensetzung des Konzentrats ist: Chemische Baumwolle 75 Teile, aromatisches Verfahrensöl 15Teiieund H-I-Stamm-Mischung 16,1 Teile.
Eine weitere geeignete Faser, obgleich weniger bevorzugt, ist aufgerissene Holzfaser. Diese Faser
enthält noch den größten Teil des Lignins und wird dadurch hergestellt daß man Holz in einem Autoklav
unter Dampfdruck setzt und entspannt.
Das Schmiermittel von Beispiel 21 wird vorteilhafterweise aus aromatischen Verbindungen ausgewählt, um
mit SBR verträglich zu sein. Flüssige Novolakharze, die viskose thermoplastische Phenolharze sind, dienen als
Schmiermittel und zeigen zusammen mit Hexamethylentetramin oder einer anderen zu der Grundmasse
zugegebenen Base Faserbindeeigenschaften. Die Anwesenheit von Siliciumdioxid ist wünschenswert. Bei
Verwendung mit EPDM-Kautschuk von Beispiel 22 ist ein Schmiermittel des aliphatischen Typs erwünscht
Flüssige Polybutene weisen verschiedene Sehmiermitteleigenschaften auf, die denen herkömmlicher Schmieröle
auf Erdölbasis zum Schmieren von Metalloberflächen überlegen und ebenso wirksame Faserschmiermittel
sind. Das Molekulargewicht der Polybutenschmiermittei liegt im Bereich von 400 bis 2400. Durch chlorierte
paraffinische Kohlenwasserstoffe kann man faserschmierende Eigenschaften mit feuerhemmenden
2,4-ToIuoIdiisocyanat,
Tris(isocyanophenyl)-methan CH(C6H4NCO)3 und
Polymethylenpolyphenylisocyanat
Die Isocyanate werden im allgemeinen im Bereich von 0,25 bis 24 Teilen, und die Harzs auf Resorcinbasis
im Bereich von 3 bis 10 Teilen verwendet
Die in der Tabelle IX beschriebenen Konzentrate stellt man aus nicht-elastomerem Polymerisat her, wozu
man einen Innenmischer mit Hartholzfasern, hartem Polyvinylchloridharz und Schmiermittel beschickt, wobei man einen Phthalatester als Schmiermittel verwendet und 3 Minuten bei 155 UpM mischt Dampferhitzung wird verwendet um das Erweichen des Polymerisats zu fördern.
Bestandteile
Konzentrat-Beispiel
23 24 25
(Gewichisteile)
Hartholzpulpe (in Form | 100 | 100 | 100 |
trockener Wickel) | |||
Copolymerisat von | 20 | 10 | 20 |
Vinylchlorid und Vinyl- | |||
45 acetat | |||
Schmiermittel | 40 | 20 | 20 |
Titandioxid | 20 | 10 | 10 |
In jedem Falle ist die Faser gut dispergiert und die Faser-zu-Faser-Affinität inhibiert Die behandelten
Fasern mischen sich leicht mit den Polyvinylchloridpolymeren unter Bildung von Zubereitungen, dip für die
zahlreichen Verwendungen von Polyvinylchlorid geeignet sind. Die Zugabe der Faser als Konzentrat
ermöglicht die Bildung von faserverstärkten Verbundstoffen aus Polyvinylchlorid, die sonst, je nach den zur
Verfügung stehenden Mischvorrichtungen, schwierig
oder überhaupt nicht zu erhalten sind.
Cellulosefaser!!, die mit Vinylchlöridpolymerem oder
Copolymerisatharz und Schmiermittel behandelt wurden, sind besonders zur Herstellung von mit Kunststofffasern verstärkten Bodenfliesen wertvoll. Polyvinylchlo-
ridharz, das mehr als 50% Polyvinylchlorid enthält, wird allgemein in Bodenfliesen eingesetzt wozu beispielsweise Copolymerisate von Vinylacetat oder Vinylidenchlorid verwendet werden, wobei ein typisches Mischpo-
308 122/122
Hartholzpulpe (in Form
trockener Wickel)
Schmiermittel
trockener Wickel)
Schmiermittel
Butadien-Acrylnitril-Copolymerisat
Gemisch von Butadien-Acry I η itril-Copolymerisat
und Polyvinylchlorid 70/30
FEF-RuB
15
lymerisat 87% Vinylchlorid und 13% Vinylacetat Tabelle X
enthält, Vordispergierte Cellulosefasern können ebenso
zur Verstärkung solcher Fliesen verwendet werden, und Bestandteile
es wurde festgestellt, daß derartige Fliesen eine bessere Formbeständigkeit, Eindruckhärte und Abriebbeständigkeit
aufweisen, als Asbestfasern enthaltende Vergleichsfliesen.
Durch die hier beschriebene Vordispergierung wird die Herstellung von mit Ceüulose
verstärkten Fliesen wesentlich erleichtert Darüber hinaus benötigt man bei Ersatz von Asbest durch
vordispergierte Holzpulpe bei äquivalenter Verstärkung eine geringere Faserbefüllung.
Durch Zugabe einer organischen Ketendimerschlichte kann man die Wasserresistenz verbessern. Die
organischen Ketendimerschlichten haben die Formel [RCH=C=O]2, worin R eine Kohlenwasserstoffgruppe,
wie eine Alkylgruppe mit 8 und mehr Kohlenstoffatomen, Cycloalkylgruppe mit 6 oder mehr Kohlenstoffatomen,
Aryl-, Aralkyl- oder Alkarylgruppe ist Die Zugabe Neopren G RT von 1 % gemischtem Hexadecyl-, Tetradecyl-Ketendimerem,
bezogen auf das Gewicht der Faser, zu den Faserkonzentraten der Beispiele 23, 24 und 25,
verbessert die Eigenschaften der daraus hergestellten Riesen erheblich. Die Menge der verwendeten Schlichte
wird gewöhnlich im Bereich vor, 0,01 bis etwa 5 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht der Pulpe,
und vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 1 Gewichtsprozent liegen. Die Schlichte kann auf einem Siliciumdioxid-Träger
aufgebracht sein, wie dies in der US-PS 28 65 743 beschrieben ist.
Die Zusammensetzung von anderen, der F-|:i|iterung
dienenden Konzentrate ist in der nachfolgenden i cbelle
X abgegeben. Diese stellt man her, indem man die Faser mit Nitrilkautschuk mit oder ohne Ruß, oder mit
Neopren und Ruß in einem Mischer in einem 3-5-Minuten-Mischzyklus behandelt, wobei man Phthalatester
als Schmiermittel mit Nitrilkautschuk und aromatischem Verfahrensöl als Schmiermittel mit
Neopren verwendet.
26 27
(Gewichtsteile)
100
20
10
10
100
20
20
10
Die behandelte Faser dispergiert rasch in den mit dem Behandlungsmittel verträglichen plastischen Polymeren.
Beispielsweise dispergiert das Konzentrat von Beispiel 27 schnell in Nitrilkautschuk in einem
5-Minuten-Mischzyklus. Ein Gemisch von 110 Gewichtsteilen
Konzentrat 90 Gewichtsteilen des gleichen Butadien-Copolymerisats, 30 Gewichtsteilen Verstärkungsfüllstoff
plus Härter und Bindemittel liefert nach Vulkanisation in einer Presse (60 Minuten bei 152,8°C)
ein Vulkanisat das in der Richtung der Hauptfaserorientierung eine Zugfestigkeit von 217 kg/cm2 und einen
Young-Modul von 3656 kg/cm2 aufweist
Gleiche Teile von Neoprenkonzentrat des Beispiels 28 und Neopren lassen sich zusammen mit Bindemittel
und Vulkanisiermittel nach Härtung bei 152,8°C rasch
unter Bildung eines Vulkanisats mit einer Reißfestigkeit /on 221 kg/cm2 in Richtung der Hauptorientierung der
Faser und einem Young-Modul von 3234 kg/cm2 zusammenmischen.
Claims (8)
1. Diskontinuierliche, oberflächenbehandelte Cellulosefaser,
dadurch gekennzeichnet, daß als Hauptkomponente der Gesamtzubereitung
Holzcellulosefasern zur Verringerung der Faser-zu
Faser-Affinität jeweils pro 100 Gewichtsteile Fasern mit X5 bis 30 Gewichtsteilen eines plastischen
Polymerisats und 10 bis 40 Gewichtsteilen Schmiermittel als Weichmacher für das Polymerisat mit
einem Molekulargewicht von größer als 95 behandelt worden sind, wobei die eingesetzte Menge an
Schmiermittel gleich oder größer ist als die Menge des plastischen Polymerisats und als Schmiermittel
Kautschukverfahrensöl dient
2. Fasern gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das plastische Polymerisat ein thermoplastisches, normalerweise hartes Harz oder
ein Elastomeres ist
3. Fasern gemäß Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymerisat ein Vinylchloridpolymerisat
oder -copolymerisat und das Schmiermittel ein Esterweichmacher für das Polymerisat ist.
4. Fasern gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomere ein Dienkautschuk ist.
5. Fasern gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer-Schmiermittel-Gemisch
als Verstärkungsmittel 2,5 bis 50 Gewichtsteile Ruß pro 100 Gewichtsteile Fasern oder Siliciumdioxid in
geringen Mengen enthält
6. Verfahren zur Herstellung von diskontinuierlichen, oberflächenbehandelten Cellulosefasern nach
einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß man Holzcellulosefasern oder Fasern aus
Holzpulpe mit einem durchschnittlichen Verhältnis von Faserdurchmesser zu Faserlänge von 5 bis 350
mit einem Bindemittel versetzt, ein mit Wasser nicht mischbares Schmiermittel mit einem Molekulargewicht
von wenigstens 150, nämlich ein Kohlenwasserstofföl, ein Pflanzenöl, insbesondere Palmöl oder
Erdnußöl, oder einen Phthalsäureester verwendet und die Fasern zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit
gegen Wasser mit einer Ketendimerschlichte ausrüstet
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Verwendung von Dienkautschuk
als Elastomere ein Bindemittel und ein Härtungsmittel zusetzt und das Gemisch auf
Härtungstemperatur erwärmt.
8. Verwendung der oberflächenbehandelten, diskontinuierlichen Fasern nach einem der Ansprüche I
bis 5 zur Herstellung eines faserverstärkten Polymerisats.
10
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