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Giessbare und extrudierbare Massen
Die Erfindung betrifft ein neues Material, das sich in überraschender Weise für Gussverfahren, u. zw. sowohlfür Pressguss als auch zum Extrudieren eignet, sowie auch die Herstellung vonagglomerierten Gegenständen aus Holzabfällen, insbesondere Tischlereielementen, mit vollständiger Dimensionsbeständigkeit ermöglicht.
Dieses Material ist in Wärme aushärtbar und eignet sich in bemerkenswerter Weise für Gussverfahren, die bisher nur mit thermoplastischen Massen durchführbar waren.
Es werden seit längerer Zeit zahlreiche Pulverpräparate empfohlen, die beim Guss unter Wärme aushärten, und einen Füllstoff (Holzpulver, Asbest) oder einen Träger (Papier, Leinwand) enthalten, der dazu bestimmt ist, ihre Dimensionsbeständigkeit zu verbessern. Bei diesen Präparaten liegt der Harzanteil des Phenoplast- oder Aminoplastharzes bei 30 bis 7cp/o, es war jedoch niemals möglich, mittels dieser mit Füllstoffen versehenen Harze Gussstücke herzustellen, die beim Herausnehmen aus der Form keinen Schwund zeigten und keine wesentlichen Deformationen aufwiesen.
Ferner wurde vorgeschlagen, durch Giessen in der Wärme unter Druck Materialien, wie z. B. Holzsägespäne, mittels einer kleinen Menge, etwa 10 bis 15%, eines wärmehärtbaren Harzes, das die Rolle des Bindemittels spielt und sich gegebenenfalls mit den Holzbestandteilen umsetzt, zu agglomerieren. Auch in diesem Fall unterliegen und erleiden die gegossenen Stücke störende Deformationen, so dass diese Zusammensetzungen nur zur Herstellung von flachen Produkten, insbesondere Platten geeignet sind.
Um diesen Nachteilen zu begegnen, hat man unter Abänderung dieser Zusammensetzungen versucht, Massen herzustellen, die 17 bis 2cp/o Phenolharz und feuchte Sägespäne enthalten, deren Wassergehalt auf die Erzielung von nichtflachen Teilen, wie z. B. Profilen, eingestellt ist. Obgleich die dabei erhaltenen Gegenstände gute mechanische Eigenschaften haben, weisen sie dennoch sehr wesentliche Deformationen auf.
Schliesslichhat man auch versucht, thermoplastische Harze, wie z. B. Polyvinylchloride und-acetochloride, zu verwenden, die gegebenenfalls einen geringen Gehalt (unter 3%, etwa 10/0) Phenolharz enthalten, das als Hilfsmittel zur Verbesserung der Undurchlässigkeit der gegossenen Stücke dient. Obgleich diese Massen leicht zu giessen sind, behalten sie dennoch nach dem Giessen ihre Thermoplastizi- trat, was bei der praktischen Verwendung nicht erwünscht ist.
Es wurde nun gefunden, dass es möglich ist, thermoplastische Harze wie Polyvinylchlorid und Polyvinylacetochlorid als Bestandteile von Giessmassen zwecks leichterer und genauerer Herstellung von Gussstücken mit reich strukturierter Oberfläche zu benutzen, wobei Gegenstände mit vollständiger Massstabilität und Dimensionsbeständigkeit erhalten werden, die dennoch keine störende Thermoplastizität aufweisen und chemisch inert und witterungsbeständig sind. Insbesondere gelingt mit diesen erfindungsgemässen Massen die Herstellung von Profilstücken mit ausgezeichneten mechanischen Eigen-
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schaften, ohne dass Schwund und Deformation befürchtet werden muss, in hervorragend wirtschaftlicher
Weise.
Gegenstand der Erfindung sind daher giessbare und extrudierbare Massen, die gekennzeichnet sind durch einen Gehalt von etwa 10 bis 60 Gew. -0/0, vorzugsweise 25 bis 50 Gew. -0/0, eines aus 0, 3 : 1 bis
5 : 1, respektive 0, 75 : 1 bis 2 : I, vorzugsweise jedoch etwa aus gleichen Teilen bestehenden Gemi- sches von thermoplastischem Harz und wärmehärtbarem Harz als Bindemittel für den als restlichen Be- standteil vorhandenen Füllstoff mineralischer,. pflanzlicher oder tierischer Art, wie z. B. Holzabfälle,
Sägespäne, Zelluloseabfälle, Ledermaterial, Knochenmehl, Kaolin, Talkum oder Gemische solcher Ma- terialien.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der optimale Gehalt von 28 bis
30 Gew.-% der genannten Bindemittelmischung eingesetzt. Als thermoplastisches Material wird dabei vorzugsweise Polyvinylchlorid oder Polyvinylacetochlorid und als wärmehärtbares Harz vorzugsweise Phenol-Formaldehyd Polykondensate verwendet.
Es wird darauf hingewiesen, dass in der vorliegenden Beschreibung unter dem Polyvinylchlorid das Polymere, des Vinylchloridmonomeren mit einem Molekulargewicht von 50 bis 80000 verstanden wird, während das Vinylacetochlorid das Mischpolymere des Vinylchlorides mit Vinylacetat ist. Gleichfalls fallen unter den Begriff der Phenoplaste die wärmehärtbaren Harze, die bei der Polykondensation von Phenolen mit Aldehyden erhalten werden. In diesem Zusammenhang wird darauf aufmerksam gemacht, dass die Verwendung von Phenoplasten, die bei der Polykondensation von Phenolen erhalten werden, die in phenolischen Ölen enthalten sind, in den Rahmen der Erfindung fällt, wobei man diese rohenphenolischen Öle unmittelbar verwendet, so dass man das Phenoplastharz und ein neutrales Öl erhält.
Obgleich Sägespäne und Holzsplitter das bevorzugte Material bei der Durchführung der Erfindung darstellen, erstreckt sich die letztere allgemein auf die Verwendung von mineralischen, pflanzlichen und tierischen Materialien. wozu so verschiedene Materialien, wie z. B. Zellulose, Leder, Knochenmehl. Kaolin oder Talkum gehören, die allein oder als Gemische verwendet werden können.
Schliesslich enthalten die erfindungsgemässen Zusammensetzungen in kleinen Mengen verschiedene Materialien, wie z. B. Stabilisatoren, Schmiermittel, Formtrennmittel, wie z. B. Stearate, tierische Fette, natürliche und synthetische Wachse u. dgl.
Unter Gemischen mit etwa gleichem Mengenverhältnis der Bestandteile werden ausser Gemischen von 50: 50je Gemische verstanden, in denen sich das Mengenverhältnis der beiden Harztypen von 1 bis 0,75 und selbst 0,30 in der einen Richtung und bis zu 2 und selbst 5 in der andern Richtung verschieben kann. Erfindungsgemässe Zusammensetzungen können z. B. 91o des ersten Harztyps und 121a des andern und umgekehrt enthalten. Eine Verschiebung über diese Grenzen der relativen Mengenanteile würde bei einemüberschuss an dem wärmehärtbaren Harz zu sehr grossen Gussschwierigkeiten und einem zu ausgeprägten thermoplastischen Charakter der Fertigprodukte im Falle eines Überschusses an thermoplasti- schem Harz führen.
Nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung sollen die Gussmassen, die mit diesen Harzgemischenerhalten werden, im Gegensatz zu zahlreichen bekannten und derzeitig verwendeten Zusammensetzungen so wasserfrei wie möglich sein. Man hat in der Tat festgestellt, dass falls man bei einem geeigneten Verfahren die erfindungsgemässen Zusammensetzungen so wasserfrei wie möglich hält, die damit erhaltenen Gussstücke, die sich beim Giessen bemerkenswert günstig verhalten, dank der Natur der vorstehend angegebenen Assoziation von Harzen praktisch keine Deformationen aufweisen, was besonders im Fall von langgestreckten Gegenständen zutrifft, wie z. B. bei Profilen, die zur Herstellung von Türzargen verwendet werden.
Weiterhin soll erfindungsgemäss der Gehalt der Zusammensetzung an einem Flussmittel der bekannten vorstehend beschriebenen Art, z. B. einem Wachs, einem Metallstearat od. dgl., bei etwa 2 bis 4% liegen, um die Gussbedingungen noch zu erleichtern.
Wie bereits eingangs erwähnt, sind die erfindungsgemässen Zusammensetzungen in bemerkenswerter Weise für den Guss nach herkömmlichen, für wärmehärtbare Harze bekannten Verfahren geeignet, wobei Gegenstände mit starken Unebenheiten und einer vollständigen Dimensionsbeständigkeiterhalten
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hat man überraschenderweise gefunden,sichtsmassregeln beachtet werden.
Die-Möglichkeit, ein Harz bei Spritzguss- und Strangpressverfahren einzusetzen, kann durchseine Fliessbarkeit bestimmt werden oder umgekehrt durch seine Konsistenz, die man etwa wie die Viskosität durch die Materialmenge bestimmen kann, die in einer gegebenen Zeit unter einem gegebenen Druck
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und bei einer gegebenen Temperatur durch eine kalibrierte Öffnung fliesst. Diese Bestimmung gestattet, das Verhalten eines bestimmten Harzes auf Grund des Vergleiches mit einem Bezugsharz bei Spritzgussoder Strangpressverfahren zu bestimmen.
Es wurde ferner gefunden, dass die erfindungsgemässen Zusammensetzungen sich sehr typisch verhalten und sich gleichzeitig sowohl von einem gewöhnlichen thermoplastischen Harz als auch von einem gewöhnlichen wärmehärtbaren Harz unterscheiden.
Betrachtet man das Verhalten einer Zusammensetzung von dem Zeitpunkt an, wo die verschiedenen Zusatzstoffe durch Schmelzen des Harzes und Kneten eingearbeitet wurden, so stellt man fest, dass bei den Zusammensetzungen auf Basis von gewöhnlichen wärmehärtenden Harzen sich eine Phase für eine Dauer von 15 bis 30 sec bildet, während der die Verbindung verhältnismässig flüssig ist, so dass sie sich einer Gussform anpassen kann. Unmittelbar danach unterliegt das Harz einer Wärmehärtung, die sehr schnell stattfindet. Die kurze Dauer der flüssigen Phase erklärt die Schwierigkeiten der Erzielung von Gegenständen mit wesentlichen Unebenheiten aus diesen klassischen Zusammensetzungen und mehr noch die Unmöglichkeit, diese Zusammensetzungen zu extrudieren.
Ferner wurde festgestellt, dass bei den erfindungsgemässen Zusammensetzungen die vorstehend angeführte fliessbare Phase eine Dauer von etwa 2 min hat, während der die Zusammensetzung eine ausrei- chend weiche Konsistenz hat, um sich gleichzeitig den wesentliche Unebenheiten aufweisenden Formen anzupassen und einem Strangpressverfahren unterworfen zu werden, bevor sie unter dem Einfluss der Polymerisation des wärmehärtbaren Bestandteiles fest wird.
Ein bemerkenswerter Vorteil der erfindungsgemässen Zusammensetzungen beruht auf ihren Verhalten zum Zeitpunkt der Erwärmung, bei dem ein fliessbarer Zustand während einer ausreichend langen Zeitdauer aufrecht erhalten wird, um Bearbeitungsbedingungen zu schaffen, die man mit keiner bekannten Zusammensetzung auf Grundlage von wärmehärtbaren Harzen erzielen konnte.
Schliesslich führen die erfindungsgemässen Zusammensetzungen zu Gussstücken mit mechanischen Eigenschaften, die denen vergleichbar sind, die mit den günstigsten bekannten Verbindungen erzielt wurden, was in der nachstehenden dem Vergleich dienenden Tabelle ausgeführt ist.
Die Tabelle zeigt die mechanischen Eigenschaften von geometrisch identischen Profilstücken, die mittels zwei bekannten Zusammensetzungen auf Grundlage von Phenoplasten und mittels fünf Zusammensetzungen von erfindungsgemässen Typ erhalten wurden.
Die mit P 21 bezeichnete Zusammensetzung besteht aus einem Phenoplastharz, das mit Holzmehl als Füllstoff versehen ist, und die Zusammensetzung PC 21 ist ein Kresolharz mit dem gleichen Füllstoff, wobei diese beiden Verbindungen den Normen CEMP 11 entsprechen, welche die von dem Centred'Etudes des Matières Plastiques geforderten Qualitäten vorschreiben.
Die Zusammensetzungen 1 bis 5 werden nachstehend aufgeführt :
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<tb>
<tb> Bestandteile <SEP> Zusammensetzung <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP>
<tb> Phenoplast <SEP> 16 <SEP> 16 <SEP> 15 <SEP> 15 <SEP> 14 <SEP> 14 <SEP> 9 <SEP> 10 <SEP> 5
<tb> Vinylharz <SEP> 16 <SEP> 16 <SEP> 15 <SEP> 15 <SEP> 14 <SEP> 14 <SEP> 9 <SEP> 5 <SEP> 5
<tb> tierisches <SEP> Fett <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> - <SEP> - <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2
<tb> synthetisches <SEP> Wachs <SEP> - <SEP> - <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP>
<tb> Kaolin <SEP> 10 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 10 <SEP> 10 <SEP> 10 <SEP> 10
<tb> Holzsägespäne <SEP> 56 <SEP> 66 <SEP> 68 <SEP> 68 <SEP> 70 <SEP> 60 <SEP> 70 <SEP> 73 <SEP> 78
<tb>
Die Profilstücke, an denen die vorstehend angegebenen vergleichenden Messungen vorgenommen wurden,
haben einen ausgeweiteten U-förmigen Querschnitt, die Gesamthöhe beträgt 53 mm und die grösste Breite liegt bei 86 mm, während die Wandstärke des Profilstücke zwischen 6 und 13 mm schwankt.
Diese Profilstücke wurden unter einem Druck von 300 kg/cm2 bei einer Temperatur von 160 bis 1800C gegossen.
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Vergleichstabelle
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<tb>
<tb> Durchdringbar-Bruch <SEP> Bruch <SEP>
<tb> Zusam- <SEP> Elasti- <SEP> Biege- <SEP> Brenn- <SEP> keit <SEP> auf <SEP> mit <SEP> ohne <SEP> Bruch <SEP> bei
<tb> mens.
<SEP> et- <SEP> zitäts- <SEP> tempe- <SEP> barkeit <SEP> Kugeln <SEP> Ein-Ein-Biegung
<tb> zung <SEP> modul <SEP> (1) <SEP> ratur <SEP> C <SEP> g/mm <SEP> 10-2mm <SEP> schnitt <SEP> schnitt <SEP> kg/mm2
<tb> PC21 <SEP> 750 <SEP> 105 <SEP> 10 <SEP> 5 <SEP> 0,75 <SEP> 1,45 <SEP> 8
<tb> P <SEP> 21 <SEP> 750 <SEP> 130 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 0,50 <SEP> 1,60 <SEP> 8
<tb> 1 <SEP> 900 <SEP> 90 <SEP> bis <SEP> 110 <SEP> 5 <SEP> 1 <SEP> 3, <SEP> 61bis4, <SEP> 59 <SEP> 5, <SEP> 60bisll, <SEP> 17 <SEP> 7 <SEP> bis <SEP> 13, <SEP> 9 <SEP>
<tb> 2 <SEP> 4, <SEP> 59 <SEP> 11, <SEP> 17 <SEP> 8 <SEP>
<tb> 3 <SEP> 11, <SEP> 50 <SEP> 7,37 <SEP> 6
<tb> 4 <SEP> 3, <SEP> 76 <SEP> 8, <SEP> 11 <SEP> 6, <SEP> 73 <SEP>
<tb> 5 <SEP> 3, <SEP> 89 <SEP> 7, <SEP> 70 <SEP> 4, <SEP> 86 <SEP>
<tb>
(1) Elastizitätsmodul nach der Länge, bestimmt mit Savart-Pendel (mm2)
Aus den verschiedenen verglichenen Eigenschaften der bekannten Verbindungen und der erfindungs- gemässen Verbindungen geht klar hervor, dass die letzteren zu Gegenständen führen, deren mechanische Eigenschaften wenigstens gleich gut oder in den meisten Fällen besser sind als diejenigen der mit den bekannten Zusammensetzungen erhaltenen Elemente.
Diese überlegenen mechanischen Eigenschaften sind nur auf die wesentlichen Vorteile der Erfindung zurückzuführen. Sie beruhen auf der Eignung zum Giessen Unebenheiten aufweisender Stücke und der Formbeständigkeit dieser Stücke und insbesondere auf dem Ausbleiben von Schwund beim Entnehmen aus der Form und von Deformationen sowohl in der Längs- als auch in der Querrichtung.
Es ist ferner noch darauf hinzuweisen, dass der Gestehungspreis der erfindungsgemässen Verbindungen unter dem der besten bekannten Verbindungen liegt bei gleichen Profilen und gleicher Feuchtigkeit des Einsatzmaterials, bezogen auf den Gesamtgehalt an Harz, der gegenüber vergleichbaren Zusammensetzungen wesentlich geringer ist.
Bezüglich der Verwendungszwecke dererfindungsgemässen Zusammensetzungen ist zu erwähnen, dass diese ausser zur Herstellung von üblicherweise aus Holz hergestellten Gegenständen, wie z. B. Türzargen, Fenstern, Tischen usw., auch zur Herstellung von Gegenständen verwendet werden können, die für die unterschiedlichsten Zwecke in Industriezweigen, in denen wärmehärtbare Harze Verwendung finden, ein- gesetzt werden können, wie z. B. in der elektrische Isolierungen herstellenden Industrie, in der Automobilindustrie, usw.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Giessbare und extrudierbare Massen, gekennzeichnet durch einen Gehalt von etwa 10
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vorzugsweise jedoch etwa aus gleichen Teilen bestehenden Gemisches von thermoplastischem Harz und wärmehärtbarem Harz. als Bindemittel für den als restlichen Bestandteil vorhandenen Füllstoff minerali- scher, pflanzlicher oder tierischer Art, wie z. B. Holzabfälle, Sägespäne, Zelluloseabfälle, Ledermaterial, Knochenmehl, Kaolin, Talkum oder Gemische solcher Materialien.