Verfahren zur Herstellung einer harten Kunstmasse. Die vorliegende Erfindung bezweckt die Herstellung einer harten Kunstmasse durch Kondensation von Harnstoff mit Formal dehyd.
Das Verfahren beruht darauf, dass man Formaldehyd und Harnstoff in Gegenwart von basischen Kondensationsmitteln in der Wärme aufeinander zur Einwirkung bringt und die Erwärmung bis zur Entstehung leicht gelatinierender und im weiteren Ver lauf glasartig erstarrender Produkte fort setzt. Hierbei entsteht wahrscheinlich als Zwischenprodukt Dimethylolharnstoff
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welche Verbindung zum Beispiel durch Ein wirkung von 1 Molekül Harnstoff auf 2 Mo leküle Formaldehyd bei 25 bis 30' in Gegen wart alkalisch reagierender Kondensations mittel dargestellt werden kann, wenn die Re aktion rechtzeitig unterbrochen wird.
Jeden falls erhält man, wenn man vom Dimethylol- harnstoff selbst ausgeht, dieselben Zwischen- und Endprodukte. Hierbei hat es sich heraus gestellt, dass ein für diese Reaktion sehr geeignetes Kondensationsmittel der Ammo niak ist, den man von vornherein als Hexa- methylentetramin, das sich ja in Ammoniak und Formaldehyd zerlegen lässt, zusetzen kann. Auch Pyridin ist ein geeignetes Kon densationsmittel. Welche Base man immer als Kondensationsmittel verwenden mag, so unterliegt es keinem Zweifel, dass hierdurch eine bedeutende Beschleunigung des Prozesses bewirkt wird.
Das nach vorliegendem Verfahren er hältliche Endprodukt der Reaktion stellt; eine wasserhelle, in Säuren und Alkalien unlös liche Masse dar, die besonders durch ihre Widerstandsfähigkeit gegen Säuren, auch gegen Salpetersäure, ausgezeichnet ist.
Diese Masse ist auch in ihren sonstigen Eiger < - schiften von den bisher erhaltenen ver schieden, indem sie in der Wärme nicht er weicht und eine bedeutend grössere Härte und Widerstandskraft besitzt. Sie hat das spe- zifische Gewicht von etwa 1,3, verkohlt erst bei Temperaturen über<B>300',</B> ist in ihrer Härte ungefähr vergleichbar den gänzlich ge härteten Kondensationsprodukten aus Phe- nolen und Formaldehyd, zeigt muscheligen Bruch, lässt sich vorzüglich sägen, drehen, bohren,
feilen und polieren und besitzt hohen Glanz.
Die im Anfang entstehenden Zwischen produkte der Reaktion sind glashelle Flüssig keiten, die in Wasser leichtlöslich sind. Bei weiterer Erhitzung gehen diese Anfangs produkte zunächst durch Gelatinierung in halbfeste Zwischenprodukte von geringerer Wasserlösliclihkeit und schliesslich in das un lösliche, harte Endprodukt über.
Es wurde nun weiter gefunden, dass es vorteilhaft ist, bei der Überführung der zu nächst entstehenden wasserlöslichen Anfangs- koladensationsprodukte in das Endkonden- sationsprodukt die Anwesenheit freien Form aldehyds tunlichst zu vermeiden. Am zweck mässigsten ist es, von vornherein, also schon zur Herstellung der löslichen Anfangskon densationsprodukte, keinen Übersehuss von Formaldehyd oder einen geringeren, als 3 Molekülen Formaldehyd auf 1 Molekül Harnstoff entspricht, zu verwenden. Vorteil haft nimmt man auf 2 Moleküle Formaldehyd 1 Molekül Harnstoff.
Das Formaldehyd kann in der handels üblich wässerigen Lösung oder als gas förmiger Formaldchyd oder als eine Lösung von wasserfreiem Formaldehyd oder in Form der Polymeren zur Anwendung kommen. Beispiel 1: 162 Gewichtsteile Formaldehyd von 40 Vol. % werden mit 5 Gewichtsteilen 20 %oigem Ammoniak versetzt. Zu der ent standenen Mischung von Formaldehyd und Hexamethylentetramin fügt man 60 Ge wichtsteile festen Harnstoff. Die Lösung kühlt sich hierbei stark ab. Sobald der Harn stoff völlig gelöst ist, erhitzt man unter Rückfluss. Hierbei tritt eine exotherme Re aktion ein. Man hält nun so lange im Sieden, bis die Masse sich in der Kälte nicht mehr trübt.
Nun wird die Reaktionsmasse in einen Vakuumapparat gebracht und im Wasser bade so lange abdestilliert, bis der Rückstand die Beschaffenheit eines Sirups angenommen hat. Man füllt hierauf in Formen und er- wärmt die Masse bei einer Temperatur von 70 bis 75 so lange, bis sie in einen harten, glasklaren Körper mit den angegebenen Eigenschaften übergegangen ist. Es lassen sieh hieraus durch künstliche 1, Firbung oder Trübung Imitationen von Bernstein, Elfen bein, Jet, Korallen, Schildpatt, Horn, Perl mutter ete. herstellen.
Beispiel 2 Ersetzt man in den Beispiel 1 die dort als Kondensationsmittel verwendete Menge Ammoniak durch die äquivalente Menge Py- ridin, so gelangt man zu einem ganz ähn lichen Resultat; doch ist die erhaltene Masse nicht völlig klar. Beispiel 3: 141,7 Gewichtsteile Formaldehyd von 40 Vol. % werden mit 6 Gewichtsteilen Hexamethylentetramin versetzt.. Hierzu fügt man 60 Gewichtsteile festen Harnstoff. Die Lösung kühlt sich hierbei stark ab.
Sobald der Harnstoff völlig gelöst ist, erhitzt inan unter Rückfluss zum Sieden und arbeitet die Masse im übrigen auf, wie in Beispiel 1 be schrieben. Die Härtung der löslichen Zwischen produkte kann auch bei Anwesenheit von Füllmitteln aller Art stattfinden.
Beispiels weise kann man das Produkt mit losen pul verigen oder faserigen Stoffen, wie Holz stoff, Asbestfasern, Kreide, Gips, Karborun- -dum, Sand oder dergleichen vermischen, in Formen pressen und gleichzeitig oder später harten.
Maat kann auch so verfahren, dass man mit derartigen Zwischenprodukten oder ihrer Lösung poröse Stoffe, wie Holz, Pappe oder Asbestgewebe, imprägniert und hierauf Härtet, oder man kann die Lösungen zur Imprägnierung voll Dampfdichtungen, Kol- beilringen oder dergleichen verwenden und sie durch die> Hitze des Dampfes in die un lösliche und harte Form überführen lassen. Man kann diese Lösungen beispielsweise auch auf ein unendliches Band aus Papiergewebe oder dergleichen aufbringen,
hierauf das Lö sungsmittel verdunsten lassen und dann das Band gleichzeitig auf eine erhitzte Achse derartig aufrollen, dass ein Zusammen kleben der einzelnen Papierschichten unter Erhärtung der Masse stattfindet, wodurch Homogene gewickelte Formkörper entstehen. Oder man kann die löslichen Zwischen produkte für sich oder gemischt mit andern in ihnen löslichen oder unlöslichen Körpern auf Unterlagen aller Art aufbringen und hierauf härten. Die in Wasser nicht mehr löslichen Zwischenkondensationsprodukte las sen sich kneten und zusammenpressen und bilden daher ein geeignetes Material, um mit pulverigen oder faserigen Füllstoffen ge mischt, in der Wärme geformt und durch Anwendung von Hitze und Druck oder Hitze allein in den unlöslichen und harten Zustand übergeführt zu werden.