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Verfahren zur Herstellung von geformten Gegenständen aus Karbamid-Aldehyd-
Kondensationsprodukten.
Die Reaktion zwischen Harnstoff oder seinen Abkömmlingen und Aldehyden verläuft in drei Stufen. Es entstehen zunächst viskose, wasserlösliche Anfangsprodukte, die bei gewöhnlicher Temperatur oder beim Erwärmen allmählich eine immer grössere Viskosität annehmen. Diese Anfangsprodukte
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oder Erwärmen in die harten, in Wasser unlöslichen Endprodukte, welche künstliche Massen von hoher Schönheit und Beständigkeit darstellen.
Ursprünglich glaubte man, zu diesen harten Endprodukten nur dadurch gelangen zu können, dass man die Gelatinierung der flüssigen Anfangsprodukte durch Abkühlen bewerkstelligte, worauf die gelatinierten Massen durch Erhitzen gehärtet wurden. Später wurde festgestellt, dass die Gelatinierung auch bei ununterbrochener Erhitzung eintritt.. Diese Erkenntnis hat zu der vereinfachten Herstellung der Produkte im kontinuierlichen Erhitzungsprozess geführt. Die Fabrikation verläuft hiebei derart, dass die viskose Lösung des wasserlöslichen Anfangsproduktes soweit eingeengt wird, dass die Masse noch giessbar bleibt. Sodann wird sie in Formen gefüllt und weiter erhitzt.
Sie gelatiniert innerhalb der Formund verbleibt in derselben, bis sie unter demrEinfluss der fortgesetzten Erwärmung formbeständig geworden ist, so dass sie ohne Form zu Ende gehärtet werden kann., Selbstverständlich kann die Masse auch bis zur Erreichung des Endzustandes in der Form belassen werden.
Dieser Arbeitsweise haften verschiedene Nachteile an. Es erfordert jeder Gegenstand, der aus dem Erzeugungsprozess in seiner endgültigen Gestalt hervorgehen soll, eine besondere Giessform entweder für die Dauer der Härtung oder doch für die Zeit, bis die Formbeständigkeit erreicht ist und der Gegenstand
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gelatinierte Masse durch Härtung einen solchen Grad von Formbeständigkeit erlangt hat, dass sie ohne Form zu Ende gehärtet Werden kann, ohne ihre Gestalt zu verändern, ist auch der Verschleiss an Formen beträchtlich. Da mit der Härtung der Austritt von Flüssigkeit (des Dispersionsmittels) Hand in Hand geht, kann ferner das gehärtete Gel, wenn man zu vollkommen homogenen, fehlerfreien Endprodukten gelangen will, eine gewisse Dicke nicht überschreiten. Es müssen daher die Formen sehr enge Querschnitte besitzen.
Solche Formen lassen sich aber, insbesondere wenn sie eine grosse Fläohenausdehnung besitzen sollen, werkstättentechnisch nie ganz gleichmässig herstellen, und es zeigen daher die nach dem üblichen Giessverfahren erzeugten Formstücke keine gleichartige Dicke. Schon aus diesem Grunde gelingt es auch nicht, mit der Wandstärke der geformten Gegenstände unter ein gewisses Mass herabzugehen. Dazu kommt noch die Schwierigkeit, dass sich die dickflüssige Masse nicht völlig blasenfrei in die Formen eingiessen lässt. Platten, die unter 2 bis 3 mm stark sein sollen, können daher nach den bisher bekanntgewordenen Verfahren überhaupt nicht erzeugt werden.
Es wurde nun gefunden, dass sich im Zuge der Härtung der bereits gelatinierten Massen-insbesondere dann, wenn den Kondensationsprodukten in den Massen verbleibende organische Zusätze gemacht worden sind-ein Zwischenzustand ausbildet, der sich durch besondere Elastizität auszeichnet. Dieser Zustand kennzeichnet sich physikalisch dadurch, dass die Masse nach entsprechender Abkühlung erstarrt, hingegen bei Erwärmung auf eine die Herstellungstemperatur nur wenig übersteigende Temperatur zwar nicht flüssig, aber weich und bildsam wird.
Chemisch zeichnet sich dieser Zustand durch Unlöslichkeit der Masse in Wasser, Alkohol, Azeton aus, in welchen Lösungsmitteln die Masse in diesem Stadium nur mehr eine gewisse Quellbarkeit besitzt, wogegen sie in den organischen Mitteln, welche zum Zwecke der Bildung eines Organogels den flüssigen Kondensationsprodukten zugesetzt werden, noch eine gewisse Löslichkeit besitzt. Der Zwischenzustand wird innerhalb des stetig verlaufenden Überganges in den harten Endzustand je nach den Arbeitsbedingungen früher oder später erreicht ; der Zeitpunkt, in welchem der kontinuierliche Erhitzungsprozess zu unterbrechen ist, hängt auch davon ab, in welcher Weise die Formgebung erfolgen soll. Die Abweichung vom Bekannten kommt daher in der erforderlichen Allgemeinheit durch die Regel zum Ausdruck, dass die gelatinierten Massen zur Formgebung verwendet werden.
Hiedurch unterscheidet sich das gefundene Verfahren sowohl von der Herstellung der geformten
Gegenstände aus den fraglichen Kondensationsprodükten im kontinuierlichen Erhitzungsprozess als auch von dem diskontinuierlichen Verfahren. Bei diesem letzteren hat die Abkühlung, wie erwähnt, zur Herbeiführung einer scharf begrenzten kolloidchemischen Veränderung, der Gelatinierung, gedient, ohne dass erkannt worden wäre, dass die gelatinierte Masse zum Zwecke der Formgebung unter Zufuhr von Wärme irgendwie verwendet werden könnte ; vielmehr wurde die Masse, nachdem die Gelatinierung durch Abkühlung herbeigeführt war, einfach in der erhaltenen Gestalt gehärtet.
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Das vorliegende Verfahren bietet ganz ausserordentliche Vorteile, und zwar insbesondere bei Verarbeitung von Kondensationsprodukten, denen geeignete organische Medien einverleibt wurden, indem es die Herstellung geformter Gegenstände beliebiger Art und von sozusagen beliebig kleiner Wandstärke in rascher und bequemer Weise ermöglicht.
Zur Ausführung des Verfahrens wird das flüssige Kondensationsprodukt beispielsweise in Formen von verhältnismässig beträchtlichen Abmessungen eingegossen und nach der Gelatinierung vornehmlich bei einer die Temperatur der Gelatinierung nicht wesentlich übersteigenden Temperatur weiter erhitzt, bis es eine teigige, zähe Beschaffenheit angenommen hat. Hierauf lässt man erkalten, entfernt den erstarrten Block od. dgl. aus der Form und zerteilt ihn nun in kleinere Abschnitte, deren Formgebung in mannigfaltiger Art erfolgen kann.
Zweckmässig unterwirft man die in kleinere Abschnitte zerlegte (oder auch von Haus aus in Formstücken von kleineren Abmessungen hergestellte) gelatinierte Masse der vereinigten Einwirkung von Wärme und Druck, wodurch auch eine wesentliche Beschleunigung der Härtung herbeigeführt wird.
Der Druck kann durch Heisspressen ausgeübt oder in geringerem Ausmasse auch dadurch hervorgerufen werden, dass man die Masse in Formen von geeigneten Abmessungen einspannt und in diesen der Einwirkung eine die Temperatur der Herstellung der teigigen Masse übersteigenden Temperatur kurze Zeit unterwirft, bis sie formbeständig geworden ist. Die Masse kann ferner auch durch absatzweises oder ununterbrochenes Pressen mit Hilfe von geheizten Rollen oder Walzen geformt und gleichzeitig gehärtet werden. Zu diesem Zwecke lässt man die Ware beispielsweise zunächst durch ein Kalanderpaar hindurchtreten, das eine die Herstellungstemperatur nur wenig übersteigende Temperatur aufweist. Dabei wird die Masse sehr weich und elastisch.
Hierauf passiert sie in Form einer endlosen Bahn das nächste, etwas höher erhitzte Walzenpaar, welcher Vorgang so lange wiederholt wird, bis die Formbeständigkeit erreicht ist. Die Bearbeitung in Walzwerken kann aber auch früher abgebrochen werden, um das Band zu zerschneiden und die einzelnen Platten fertig zu härten.
Das Arbeitsverfahren wird je nach dem gewünschten Zweck passend zu wählen sein. Zur Herstellung von dünnen Gebilden nach Art des Tafelglases oder von photographischen Platten und Films empfiehlt sieh die Verwendung von Walzen ; dickere Platten lässt man in Spannformen härten, vielgliedrig geformte Gegenstände, wie Tassen, Teller usw., werden einem hohen Pressdruck unterworfen.
Selbstverständlich lässt sich die Formgebung auch auf einer rasch rotierenden Drehbank oder Schleuder erzielen.
Mit Hilfe des Verfahrens gelingt es, beliebig dimensionierte Gebilde und vor allem Platten der dünnsten Wandstärke in vollkommen gleichmässiger Beschaffenheit herzustellen. Es kann in dieser Weise Ersatz für alle Arten von Glas, z. B. von Spiegelglas, Fensterglas, Automobilscheiben od. dgl., geschaffen werden. Auch ist das Verfahren zur Herstellung von photographischen Platten und Films usw. besonders geeignet. Die Benutzungsdauer der Formen geht auf einen kleinen Bruchteil des frfiheren Erfordernisses zurück.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von geformten Gegenständen aus Karbamid-Aldehyd-Kondensations- produkten, dadurch gekennzeichnet, dass die im Zuge der Härtung. befindliche gelatinierte Masse zur
Formgebung verwendet wird.