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Verfahren zur Herstellung eines Phenolharzes.
Die Erfindung bezieht sich auf Phenolharze von dem bekannten Typus, die durch eine
Reaktion zwischen einem Phenol und Furfurol hergestellt werden. Solche Harze wurden bis- her gewöhnlich in der Weise hergestellt, dass man ein Phenol auf Furfurol in Gegenwart eines Katalysators einwirken liess und das entstehende schmelzbare Harz durch geeignete
Zusätze von methylenhaltigen Härtemitteln, wie z. B. Formaldehyd, Hexamethylentetramin od. dgl., härtete.
Nach der vorliegenden Erfindung stellt man vorteilhaft zunächst ein harzartiges Kondensationsprodukt durch Einwirkung von Kresol oder Kresolmischungen auf Furfurol dar und leitet die Reaktion unter Anwendung eines Rückuusskühlers derart, dass als Zwischenprodukt der Reaktion ein leicht schmelzbarer Stoff entsteht, der bei dem Abkühlen nicht zu einer spröden, pulverisierbaren und für Pressmischungen verwendbaren Masse erhärtet. Diese Reaktion wird in Gegenwart eines basischen Kondensationsmittels, vorteilhaft Ätzkalk, ausgeführt.
Dann wird eine weitere Menge des basischen Kondensationsmittels zugegeben, und die Reaktion wird so weit zu Ende geführt, dass das gebildete Harz nach dem Abkühlen hart und spröde ist.
Es ist wichtig, dass in der oben beschriebenen ersten Phase der Reaktion die Anwesenheit von grösseren Mengen von Phenol (Oxybenzylalkohol) vermieden wird, da dasselbe in Gegenwart von Furfurol und Ätzkalk oder andern äquivalenten basischen Kondensationsmitteln eine starke Neigung zeigt, gummiartige Produkte zu bilden, die fiir die Zwecke des vorliegenden Verfahrens oder für die Herstellung von Endprodukten mit den gewünschten Eigenschaften nicht geeignet sind. Dagegen ist es vorteilhaft, in der zweiten Phase der Reaktion der Masse, zusammen mit der zusätzlichen Menge des Kondensationsmittels, ein schmelzbares (nicht härtendes) Phenolharz, das beträchtliche Mengen freien Phenols enthalten kann und solche zweckmässig enthalten soll, einzuverleiben.
In dieser Phase können entweder Phenolmethylenoder Kresolmethylenharze benutzt werden oder natürliche oder synthetische, nicht härtende Harze aller Art.
Das Produkt aus der zweiten Phase der Reaktion ist mit oder ohne Einverleibung eines Phenolharzes ein verhältnismässig hartes und sprödes Harz, das in Verbindung mit geeigneten Füllstoffen und, wenn nötig, mit Härtungsmitteln ausgezeichnete Pressmischungen ergibt.
Im nachstehenden sei. eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise beschrieben ; es ist aber zu bemerken, dass diese Ausführungsform sich nicht beschränkt auf die angegebenen Verhältnisse der verwendeten Materialien oder auf den beschriebenen Arbeitsvorgang.
In der ersten Phase der Reaktion verwendet man Kresol, das möglichst frei von Phenol ist, da die Anwesenheit des letzteren in grösseren Mengen zur Bildung von unschmelzbaren, gummiartigen Produkten führen kann. Es werden z. B. folgende Mengen verwendet : Fur- luron100 Teile, Kresol 100 Teile, Calziumhydroxyd 12 Teile. Diese Stoffe werden in einen dampfgeheizten, mit Rückflusskühler versehenen Kessel gefüllt, die Temperatur wird bis zu etwa 110C gesteigert, und die Reaktion wird etwa eine Stunde lang bei dieser Temperatur oder annähernd bei dieser Temperatur fortgeführt.
Das entstehende Harz ist bei der Reaktions-
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bildet auch nach dem Abkühlen keine spröde, leicht pulverisierbare Masse, die für die Herstellung von Pressmischungen geeignet ist, und kann als ein Zwischenkondensationsprodukt angesehen werden, das gegenüber weiteren Zusätzen des basischen Kondensationsmittels sehr empfindlich ist.
Zur Vollendung der Reaktion lässt man das heisse Harz aus dem Kessel in eine offene Knet-oder Mischmaschine fliessen, die mit einer Rührvorrichtung und mit einem Heizmantel versehen, ist. Dann werden dem Reaktionsgemisch noch etwa 20 Teile Calziumhydroxyd zugegeben und die Masse wird auf etwa 1500 C erhitzt. gründlich gerührt und gemischt, etwa 15 Minuten lang oder bis sie viskos wird und eine Probe beim Abkühlen eine harte und spröde Masse ergibt.
Während des Rührens oder der zweiten Phase der Reaktion kann man der Masse ein Einfettungsmittel, z. B. Stearinsäure, zusetzen und ausserdem noch andere schmelzbare Harze, vorteilhaft schmelzbare, nicht härtbare Harze vom Phenolmethylentypus. Die Menge dieser zugesetzten Harze kann in weiten Grenzen, je nach den gewünschten Eigenschaften des Endproduktes, schwanken. Plastifizierungsmittel oder andere Zusätze können gleichzeitig der Masse einverleibt werden.
Das entstehende Produkt kann, falls ein nicht härtbares Harz nicht zugesetzt wurde, durch genügende Anwendung von Wärme in den unschmelzbaren und in den gewöhnlichen Lösungsmitteln im wesentlichen unlöslichen Zustand übergeführt werden. Bei Verwendung eines nicht reaktionsfähigen Phenolharzes muss zweckmässig soviel Hexamethylentetramin oder
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fähigen Zustand übergeht. Zur Herstellung von Pressmischungen wird das Harz mit den üblichen Füllstoffen, z. B. Holzmehl od. dgl., und bei Verwendung als Firnis, Lack oder Imprägnierungsflüssigkeit, je nach dem vorgesehenen Verwendungszweck mit geeigneten Losungs- mitteln, gemischt.
Das beschriebene Verfahren ergibt ein Harz von vorzüglichen physikalischen, chemischen und elektrischen Eigenschaften und ist auch in seiner Ausführung ausserordentlich vorteilhaft und wirtschaftlich. Während der ersten Phase der Reaktion wird die flüssige Reaktionsmischung in dem Kessel unter Bedingungen erwärmt, die mit sehr geringen Verlusten an den Reaktionkomponenten verbunden sind. In ihrer zweiten Phase findet die Reaktion in Apparaten statt, in denen sie schnell zu Ende geführt und aus denen das schwere, viskose Produkt leicht entfernt werden kann.
An Stelle des Calziumhydroxyds können andere basische Kondensationsmitteln verwendet werden, wie z. B. Calziumoxyd, Magnesiumoxyd, Carbonate oder Hydroxyde des Natriums und Kaliums u. dgl.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines Phenolharzes aus Kresol und Furfurol unter Anwendung eines basischen Kondensationsmittels, dadurch gekennzeichnet, das man Kresol auf Furfurol in Gegenwart eines basischen Kondensationsmittels bis zur Bildung eines schmelzbaren. harzartigen Kondensationsproduktes einwirken lässt, eine weitere Menge des basischen Kondensationsmittels gegebenenfalls im Gemisch mit einem schmelzbaren Harz, insbesondere einem nicht härtbaren Phenol-Methylen-Harz, zusetzt und dann die Reaktion weiterführt.