Verfahren zur Herstellung von Schichtkorpern aus Glasmatten
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur HersteMung von Schiehtkorpern aus Glasmatten unter Verwendung von modi fixierten Melamin-Formaldehydharzen bei nie- deren Drucken.
Seit dem Aufkommen von synthetischen harzen von der Art der Aminoplaste oder der Phenolharze werden aus Harzen Schichktörper hergestellt, wobei beträchtliche Drucke wäh- rend des härtungsprozesses angewendet werden. bisher war es üblich, mit Drucken zu arbeiten. die grösser sind als 70 kg/cm2, z. B. von 100 bis 140 kg/cm2 und darüber. Solch hohe Drucke wurden offenbar bei Triazinhar- zen als notwendiig eraehtet, um damit Sehieht- korper mit den gewünschten Eigenschaften hinsichtlich'Wa.s.srfestigkeit,Zähigkeit,Aus- Fehen und Glanz zu erhalten.
Die Anwendung niederer Drucke bei der Herstellung von Schichtkörpern, wurde immer angestrebt, weil es dadurch moglieh wird, grössere und kom pliziertere Formen herzustellen, weniger kost- spieliye Apparate zu verwenden und wirt- schaftlicher zu fabrizieren. Viele Harze, die zur Herstellung von Schicktkörpern unter Verwendung von hohen Drucken gebräuchlich sind, konnten bei niederen Drucken hauptsächlich deshalb nicht verwendet werden, weil diese Harze dabei keinen genügenden Fluez aufwiesen.
Durch blosse Temperaturerhöhung konnte aber der verminderte Druck nicht aus geglichen werden, weil, die Temperatur dabei so weit hätteerhöhtwerdenmüssen,dassder Schiehtkorper entweder zerstört worden wäre oder viele unerw2nschte Eigenschaften erhalten hätte. Zudem können bei Triazinharzen keine höheren Temperaturen angewendet werden, weil infolge der bei diesen Temperaturen auftrelenden extrem raischen Reaktionsge- sehwindigkeiten der Verlauf des Verfahrens so gut wie unkontrollierbar ist. Viele Modifi- zierungsmittel wurden ausprobiert mit dem Ziel, die Eigenschaften des Harzes derart zu ändern, dass sein Fluss verbessert würde, ohne dabei die andern erwünschten Eigenschaften zu verlieren.
Manche dieser Zusätze erlaubten wohl, den Flnss zu verbessern, aber stets auf Kosten des Glanzes, der Farbe, des Ausschens, der Wasserfestigkeit oder der Zähigkeit.
Es wurde nun gefunden, dass es unter Vermeidung der oben geschilderten Nachteile und Schwierigkeiten gelingt, bei in der Herstellung von Schichtkorpern üblichen Temperaturen und unter Anwendung von niederen Drucken Schichtkorper aus Glasmatten herzustellen, wenn ein in bestimmterWeisemodifiziertes Melaminharz verwendet wird.
GegenstanddesvorliegendenPatentes ist ein Verfahren zur Herstellung von glasmatten Schichtkörpern, das dadurch gekenneichnet ist, dass eine Glasmatte mit einer Harzmasise imprägniert wird, welche ein Melamin-Form- aldehydharz und als Flussmittel 215 /o, be- rechnet auf den Trockengehalt des Harzes, eines 6-10 C-Atome aufweisenden Diox-- alkans enthält, dass die imprägnierte Gla.
smatte erhitzt wird, bis ihr Gehalt an fliichtigen Stoffen 2, 5-3, 5 (t beträgt, dass sie mit einer Ilehrzahl anderer in genannter Weise behandelter Glasmatten vereinigt, und dass das Ganze unter Anwendung eines druckes zwischen 1, 75 und 56 kg/cm2, vorzugsweise zwischen 3, 5 und 17, 5 kglem2, auf eine Temperatnr zwi schen 120 und 175 C, vorzugsweise zwisehen 135 und 160 C, erhitzt wird, wobei das genannte Harz 40-80% und die Glasmatten 10-40 /o des Schiehtkorpers ausmaehen.
Die so erhaltenen Schiehtkorper zeigen vorzügliche Eigenschaften hinsichtlich Glanz, Farbe, Aussehen, Wasserfestigkeit und Zähigkeit. Besonders gute Resultate erhält man bei Drucken von etwa 10, 5 kg.'em und bei Temperaturen von etwa 140-150 C.
Als Dioxyalkane, die erfindungsgemäss im Verfahren angewendet werden können, kommen zum Beispiel in Betracht : Hexandiol-1, 6 ; Hexandiol-1, 5; Hexandiol-1, 4 ; Hexandiol-3,4; Hexandiol-1,2 ; Hexandiol-2, 5 ; Hexandiol-2,4 ; Hexandiol-2,3 ; Hexandiol-1,7; Hexandiol-1. 5 ; Heptandiol-1, 4 ; Hexandiol-1,2; Hexandiol-2, 6 ; Heptandiol-2, 5 ; Hexandiol-3,4 ; Oktandiol-1, 8 ; Oktandiol-2, 7 ; Oktandiol-1, 6 ; Okt. andiol-4, 5; Nonandiol-1,9; Nonandiol-1, 5 ; Nonandiol-1,5; Dekandiol-1, 10 ; Dekandiol-3, 8 ; Dekandiol-4, 7 ; Dekandiol-1,5;
Dekandiol-1,2 ; 2-methyl-pentandiol-1, 3 ; 2, 3-Dimethyl-butandiol-2,3; 2-Methyl-hexandiol-2,6; 3-Methylol-hexanol-3; 3-Äthyl-pentand ! iol-2, 3 ; 2,4-Dimethyl-pentandiol-2,4 ; 2-Al-ethyl-heptandiol-2, 6 ; 2, 5-Dimethyl-hexandiol-1,2; 2, 2, 4-Trimethyl-pentadiol-1,3; 3-Äthyl-hexandiol-3,6 ; 2, 6-Dimethyl-heptandill-2,6; 2, 2, 5-Trimethyl-hexandiol-1, 3 ; 2-methyl-nonandiol-1,2 ; 3,? 4-Diäthyl.-hezandiol-3, 4 ; 2, 2, 5, 5-Tetramethyl-hexandiol-3,4 u. ähnl.
Die Menge an Dioxyalkan, die dem Melaminharz zugegeben werden soll, kann zwischen 2-15 Gewichtsprozenten, bezogen auf das Trockengewicht. des Harzes, variieren.
Vorzugsweise sollten etwa 5-10 Gewichtspro- zente Flussmittel, bezogen auf den Troekengehalt des Harzes, angewendet werden. Wür- den weniger als 2% Flussmittel zugesetzt, so würde d'as Harz nnr geringen F'luss aufweisen. was die Ausbildung von harzfreien Stellen im Sehiehtkorper zur Folge haben konnte. Zudem würde der Sehiehtkorper nur geringen Glanz zeigen und die Trocknungsoperation zur Erzie lung des vorgesehenen Gehaltes an flilchtigen Bestandteilen wäre nur äusserst schwierig durchzuführen.
Würde dagegen die Menge an Flussmittel 15% übersteigen, so würde das Harz einen übermässigen Fluss aufweisen, wo- durch die Bildung von blasen im Schichtkörper begünstigt und die Troeknungszeit wesentlich erhöht würde.
Vorzugsweise werden den Harzmassen noeh übliche Streckmittel, wie z. B. Asbestine X (feine, nadelformige Tonerde, die einen Gehalt von etwa 90 Mao Magnesiumsilikat und 6"/o Calciumoxyd aufweist), Talk, pulverisierte Walnussschalen. infusorienerde, Tone, Fullererde, Glaspulver od. ähnl. in Mengen zwischen etwa 5 und 30%, vorzugsweise etwa 10-20%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schichtkörpers, zugesetzt.
Ist die angewendete menge Streckmittel merklich geringer als 5%, so ist der Kontakt zwischen den Fasern enger, wodureh sieh clSe Sehiehten sehwieriger im- prägnieren lassen, was die Bildung von Bla sen im Sehiehtkorper und ungleichmässige Struktur sowie mattes Aussehen zur Folge haben kann. Übersteigt aber die menge an Streckmittel merklich den Wert von 30%, so weist die Harzmasse einen geringeren Fluss auf, der Sehiehtkorper zeigt weniger Glanz und das Bestreben zur Bildung von harzfreien Stellen ist merklich gesteigert.
Im Sehiehtkorper soll der Anteil der Glasmatten zwischen 10 und 40%. vorzugsweise etwa 20 11/o, bezogen auf das Gesamtgewieht des Schiehtkorpers, betragen. Wäre die Menge an Glasmatten grösser als 40%, so würden sieh troekene Stellen bilden ; der Sehichtkorper wäre nicht. vollständig mit Harz durchsetzt und er würde dadurch unansehnlich. Wäre dagegen die Menge an Glasmatten kleiner als 10 %, so wnre der Fluss zu stark und die Biegefestigkeit würde vermindert.
Ein melamin-Formaldehydharz, das im vorliegenden Verfahren verwendet werden kann, kann, durch Umsetzung von Melamin und Formaldehyd im Mol-Verhältnis von 1 : 1 bis 1 : 6, vorzugsweise zwisehen 1 : 1, 5 bis 1 : 3, erhalten werden. Der Anteil des verwendeten Märzes liegt zwischen 40 und 80 /o, bezogen auf das Gesamtgewicht des Sehichtkorpers. vorzugsweise zwischen 60 und 70%, Die besten Resultate erhält man mit etwa 65%. Wäre der llarzanteil grösser als 80 /o, so wäre die Herstellung und das Trocknen der imprägnier- ten Schichten schwieriger und die Biegefestig- keit würde vermindert.
Würde dagegen der ITarzanteil weniger als 40% betragen, so würden sieh trockene Stellen bilden ; d'er Schieht korper wäre nicht vollständig mit Harz durch- setzt und : würde geringen Glanz und unvor teilhaftes Aussehen zeigen.
Sofern es die Durchfiihrnng des Verfahrens erfordert, können iibliche sa. ure Kataly- satoren mitverwemdet werden, wie z. B. Phthal- säureanhydrid, Benzoesäure, Salicylsäure. Ammoniumchlorid od. ähnl. Ferner können als Katalysatoren auch zum Beispiel Benzamid oder tertiäre Alkyl-und Alkylolamine in Ver bindlmg mit Säuren zur Anwendung kommen.
Das Ausmass d'er Trocknung nach dem Im prägnieren ergibt sich durch Bestimmen des ('eha1tes an flüehtigen Bestandteilen. Dieser soll zwisehen 2, 5 und 3, 5%, vorzugsweise bei etwa 3% liegen. Man kann zum Trocknen irgendeine der üblichen Vorrichtungen verwenden, wie z. B. einen mit Ventilierung ver sehenen Ofen, Infrarotlampen od. ähnl. Der Gehalt an flüchtigen Bestandteilen in Ge wichtsprozenten kann durch Division des Ge wichtsverlustes einer während 10 Minuten bei 150 C getroekneten Probe dureh das ursprüng- liehe Gewieht wnd Multiplikation mit 100 erhalten werden.
Vorzugsweise lässt man den Sehiehtkörper vorgängig seiner Entfernung aus der Presse unter Drtlek abkühlen, weil sonst der Glanz vermindert wird und die Oberfläche weniger glatt t ausfällt.
Zur Herstellung von gefärbten oder deko- rativen Schichtkörpem kann man Farbstoffe, Pigmente oder andere dekorativ wirkende Zu satzstoffe mitverwenden. Pigmente können teilweise oder gänzlich die oben erwähnten Fiillstoffe ersetzen. Ausserdem kömien Schmier- mittel, wie z. B. Zinkstearat, zagegeben werden.
Als Lösungsmittel für das Harz werden vorzugsweise Wasser oder Mischungen von mit Wasser mischbaren organischen Lösungs- mitteln, wie z. B. Methanol, Äthanol, Propanol, Isopropanol, Glykolmonoäthyläther, Aceton, Methyläthylketon od. ähnl. verwendet. Die Menge an organischen Losungsmitteln kann bis zu 60 /o, bezogen auf das Gesamtgewicht von Wasser und organischem Losungsmittel, vorzugsweise 5-30%, betragen.
Von diesen Lösungsmitteln sind die niederen aliphatischen Alkohols vorzuziehen, da sie das Inlösunghalten des Dioxyalkans begünstigen, die Trocknung beschleunigen, und da sie ausserdem vom Standpunkt der Sieherheit, der Wirtsehaftlichkeit und der Rüekgewimiung aus besondere Vorteile aufweisen.
Das nachfolgende Beispiel soll die Erfindung näher erläutern. Die Angaben in Teilen sind Gewichtsteile, die Angaben in Prozenten bedeuten Gewichtsprozente.
Beispiel
In einem Imprägniertank wird eine 21, 3 g schwere Glasmatte mit einer Harzmasse im prägniert., deren Her. stellang unten beschrie- ben ist. Anschliessend wird zwisehen Gummi- walzen abgequetscht, um damit den gewünschten Glasgehalt von etwa 20 , bezogen auf das gesamte esamte Trockengewicht, zu erhalten. Die Glasmat. wird dann in einem mit Ventilation ver sehenen Ofen bis zu etwa einem Gehalt von 3% an flüchtigen Bestandteilen getrocknet.
Dies erfordlert etwa 20 Minuten bei 105 C zuzüglich weiteren etwa 40 Minuten bei 115 bis 120 C. Zwei 0, 32 em dieke Schichtkörper werden hergestellt, indem man je seehs Schichten der getrockneten Matten aufeinanderlegt und in einem Fall während 10 Minuten und im andern Fall während 20 Minuten bei 150 C und bei einem Druck von 3, 5 kg/em2 härtet.
Bevor die Schichtkörper der Presse entnommen werden, lässt man sie unter Druck abkühlen. Der während 10 Minuten gehärtete Schichtkörper hatte das gleich gute Aussehen wie der während 20 Minuten gehärtete.
Nachstehend werden die Eigensehaften des während 10 Minuten gehärteten Schiehtkorpers angeführt. Die Angaben in eckigen Klammern kennzeiehnen die den Prüfungen zu Grunde gelegten methoden nach den normen der Ameriean Soeiety for Testing Materials CASTM) : Wasserabsorption nach @stündigen Kochen = 0,09% ; Wasserabsorption nach 24stündigem Eintan chen = 0, 81% ; Biegefestigkeit.=815kg/cm2[D-790-49T]; Durchbiegung = 0, 00274 mm; Kerbsehlagzähigkeit, bestimmt naeh der Me thode von Jzo d= 16, 7 em/kg pro en-i der
Kerbe [D-256-47 T] ; Wärmebestndigkeit = 193 C [D-648-45T]; Entflammbarkeit = 0,64 cm Min. [D-635-44];
Schwund naeh 48stündigem Lagern bei 105 C = 2, 1 mm/m ; Liehtbogenfestigkeit = 175 (145-183) Sekun den [D-495-48T] ; Durchschlagsfestigkeit bei 25 C 13400 Volt/mm [D-149-44] ; Dielektrizitntskonstante bei 1 megahertz = 5, 85 [D-150-47] Verlustfaktor bei 1 Megahertz = 0, 029 ; Isolationswiderstand 300 000 = 400 000 Meg ohin [D-257-49 T] ; Isolationswiderstand nach 4tägiger lagerung bei 35 C und einer relativen Luftfeuchtig- keit von 90 /o = 160-1700 Meghom.
Die in obi-envi Beispiel verwendete Harz ma@se wurde wie folgt hergestellt :
340 Teile Wasser, 60 Teile Äthylalkohol und 26, 5 Teile Oetylenglykol (2-Äthyl-hexandiol-1,3) werden in einen geeigneten, mit einem hochtourigen Rührer versehenen mischkessel eingebracht. Unter ständigem Rühren werden der mischung 499 Teile eines melamin-Form aldehydharzes (Molverhältnis 1 : 2) langsam zugegeben, und das Rühren wird bis zur voll- stnndigen Lösung fortgesetzt Man gibt nun der Lösung 75 Teile Asbestine X zu und luisent so lange. bis man eine gleichmässige Masse erhält.
Diese IIarzmasse wird in einen mit einer Vorrichtung'zum langsamen Rüh- ren versehenen Imprägniertank übergeführt.
Durci das Rührben wird das Asbestine X in Suspension gehalten.