Verfahren zur Herstellung von schnellhärtenden Pressmassen
Pressmassen auf der Basis von Novolaken gehören bekanntlich zu Edlen hitzehärtbaren Kunststoffen. Ihre Verarbeitungscharakteristik besteht darin, dass sie unter dem Einfluss von Wärme zunächst in einen zähflüssigen Zustand übergehen, unter Mitwirkung von Druck plastisch verformbar sind und bei erhöhter Wärmezufuhr irreversibel aushärten.
Der Vorgang der Pressmassenverarbeitung, gesteuert durch Einwirkung von Hitze und Druck, setzt sich demnach im wesentlichen aus den folgenden drei Teilprozessen zusammen:
1. Aufheizen der Pressmasse und deren Überfüh- rung in Iden plastisch-verformbaren Zustand (sogenannte Vorwärmung bzw. Vorpiastifizierung );
2. Formgebung des plastischen Materials entsprechend wider Gestalt des Werkzeuges (sogenannte Verdichtung ) und
3. Aushärtung der geformten plastischen Masse zum Festkörper im Werkzeug (sogenannte Härtung ).
Eine wesentliche zeitliche Verkürzung des Härtungsvorganges, d. h. eine starke Minderung der Härtezeit und damit ein erhöhter Ausstoss an verdichteten Formkörpern bester Qualität werden erfahrungsgemäss dadurch erreicht, dass die Pressmasse in einem gut vorgewärmten und ausreichend plastifizierten Zustand in die Werkzeugform eingeführt wird; gleichzeitig werden hierbei ein geringerer Druckbedarf beansprucht und die Werkzeuge merkenswert geschont.
Es ist daher verständlich, dass die modernen Duro plast- > Verarbeitungsverfahren die genannten vorteilhaften Auswirkungen einer geeigneten Massenvorwärmung für eine rationelle Automatenverarbeitung von Pressmassen zu nutzen versuchen. So sind beispielsweise Press- und Spritzpre & automaten geschaffen worden, bei denen entweder eine automatisch gesteuerte Hochfrequenzerwärmung von tablettierter Pressmasse oder Schnecken- oder Kolbenplastifizieraggregate vorgeschaltet sind. Auch sind neben Duroplast-Kolben- spritzgussmaschinen Schneckenspritzgussmaschinen mit besonderer Schnecken- und Zylindergestaltung für die Verarbeitung von Pressmassen durch Spritzgiessen bekannt.
Zur betriebssicheren Verarbeitung von Pressmassen nach diesen Duroplast-Verarbeitungsverfahren wind von dem in den plastischen Zustand versetzten Pressmassenmaterial eine möglichst hohe thermische Beständigkeit, unter Beibehaltung eines guten Fliessvermögens gefordert. Für diese Verarbeitungsarten sind solche Massen bevorzugt einzusetzen, die selbst bei erhöhten Vorwärmtemperaturen möglichst weitrei chende Verweilzeiten zulassen, ohne infolge vorzeitiger Anhärtung nennenswert an Fliessvermögen und damit an Verpressbarkeit bzw. Spritzfähigkeit zu verlieren.
Eine von der Massenseite her optimal ausnutzbare Vorwärmung hat ihre günstige Auswirkung auf Plastifizierleistung sowie auf Härtezeit-Verkürzung im Werkzeug und führt somit zur Beschleunigung des gesamten Verarbeitungsprozesses.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein Verfahren zur Herstellung von schnellhärtenden Pressmassen auf der Basis von Novolaken, in 0,5-2,5fach er Menge davon verwendeten Füllstoffen und Hexamethylentetramin, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man im halb- bis äquimolekularen Ver hältnis zum Hexamethylentetramin 1-15 Gewichtsprozent, vorzugsweise 28 Gewichtsprozent, Borsäure, bezogen auf das Harz, zusetzt.
Mit besondFerem Vorteil wird die Borsäure in die Novolake unmittelbar nach deren Herstellung eingerührt. Selbstverständlich kann aber die Zugabe der Borsäure auch erst später erfolgen.
Das Bindemittel kann dann in üblicher Weise mit Füllstoffen, Hexamethylentetramin, Gleitmitteln, Farb stoffen, Pigmenten und gegebenenfalls Weichmachern gemischt und in bekannter Weise zu Pressmassen aufgearbeitet werden. Es werden gemäss der Erfindung besonders schnellhärtende Pressmassen mit erhöhter thermischer Beständigkeit und guten Fliesseigenschaften erhalten.
Beispiel 1
In einem Reaktionskessel wurden Phenol und Formaldehyd im Molverhältnis 1:0,8 in Gegenwart eines sauren Kondensationsniitteis bei Siedetemperatur in bekannter Weise kondensiert. Bevor das im gebildeten Kondensationsprodukt enthaltene Wasser durch Vakuumdestillation entfernt wurde, wurden in das Harz 7 Gew.-O/o Borsäure, bezogen auf die zu erwartende Festharzausbeute, eingerührt. Mit einem Restwassergehalt von ca. 2 Gew.- /o wurde der Novolak bei ca. 110 C in Pfannen abgefüllt und erstarrte beim Abkühlen.
398 Teile des grob gemahlenen Novolak-Festharzes, das 27,9 Teile Borsäure enthielt, wurden dann mit 63 Teilen Hexamethylentetranim, 15 Teilen Magnesiumoxid, 15 Teilen Calciumoxid, 10 Teilen Zinkstearat, 20 Teilen Alsbestmehl, 40 Teilen eines Farbpigmentes und 455 Teilen Holzmehl gemischt. Die Pressmassenmischung wurde auf 90-1050 C beheizten Walzen verdichtet Es wurde ein zusammenhängendes, gut plastisches Walzfell erhalten, das nach etwa 3,5 Minuten Walzzeit abgezogen wurde. Nach dem Abkühlen wurde es zu einem Granulat aufgemahlen.
Die Pressmasse zeigte ein Fliessvermögen von 71 mm/18 sec., gemessen mit Idem Fliessprüfgerät der Firma Zwick (Temperatur: 1670 C, Druck: 72 kr, Fliesiskanal: 3,2 mm Durchmesser).
Die thermische Beständigkeitsprüfung wurde in der Weise ausgeführt, dass die Presstmassenprobe, eingestampft in einem schmalen Becherglas, einer Ofenbeheizung ausgesetzt wurde. Der in der Massenmitte eingebrachte Thermofühler übertrug auf einen Schreiber zunächst den zeitlichen Anstieg der Massentemperatur und anschliessend die Kontrolle der Prüftemperaturkonstanz. Als Mass für die unter den gewählten Temperungsbedingungen einsetzenden Härtungsreaktion wurde die Abnahme des Fliessweges (mm) in Abhängigkeit von der Einwirkungsdauer der Prüftemperatur, also ohne Anrechnung der Anheizzeit, gemessen.
Die Messergebnisse zeigt die Tabelle in Gegenüberstellung zu den entsprechenden Messdaten einer normalen, borfreien holzmehlgefüilten Phenolharz-Press- masse in der nahezu gleichen weichen Fliesseinstellung von 69 mm/20 sec.
borsäurehaltige börsäurefreie
Pressmasse Pressmasse Aufgangs- 71 69 fliessweg (mm) Temperatur (O C) 110 115 110 115 TemperungsS dauer (h) 0,25 - 54 - 26 0,50 - 47 - 21 0,75 - 39 - 18 1,0 58 35 40 50 49 - 24
Der besondere Wert der Pressmasse gemäss der Erfindung wird auch darin gesehen, dass sie - trotz der im untersuchten Bereich gekennzeichneten thermischsen Beständigkeit - unter dem Einfluss üblicher Werkzeugs temperaturen auch ohne Vorwärmung schnell aushär- tet.
So wurden auf einem Schraubkappen-Testwerk- zeug (Wanddicke 5-9 mm, Pressdruck 360 kp/cm2) ohne Vorwärmung und ohne Vordruck bei Presstempv raturen von 1600 C in 90sec., bei 1700 C in 75 sec., bei 1800 C in 60 sec. und bei 1900 C in 50 sec. gut ausgehärtete Formteile erhalten.