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 Verwendung

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DE2511257C2 DE2511257A DE2511257A DE2511257C2 DE 2511257 C2 DE2511257 C2 DE 2511257C2 DE 2511257 A DE2511257 A DE 2511257A DE 2511257 A DE2511257 A DE 2511257A DE 2511257 C2 DE2511257 C2 DE 2511257C2
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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-
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.
Beispiel 12
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.
Beispiel 13
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
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.
Tabelle IV
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.
Tabelle V
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
Tabelle Vl
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
Tabelle VII
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.
Tabelle VIII
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.
Isocyanat-Bindesysteme enthaJten: M ethylen-bis(phenylisocyanat)
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.
Tabelle IX
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
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
100
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)

Patentansprüche:
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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