Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung des Reaktionsprodukts eines Methylolharnstoffes mit mindestens einer Fettsäure mit 12 bis 30 Kohlenstoffatomen pro Molekül
als thermoplastische Heisschmelzmasse. Diese Heisschmelzmasse erfüllt z.B. die oben geschilderten Anforderungen an eine Befestigung für die Halterung zerbrechlicher Teile während der maschinellen Bearbeitung und eignet sich ebenso als Material für zur Herstellung von Präzisionsgussformen verwendeten Spritzgussmodellen und Giesstrichtern.
Der Methylolharnstoff, aus dem das erfindungsgemäss zu verwendende Reaktionsprodukt aufgebaut ist, besitzt vorzugsweise ein Molverhältnis von Formaldehyd zu Harnstoff von 1:2 bis 3:1. Die besonders bevorzugten Fettsäuren sind die mit 16 bis 18 Kohlenstoffatomen pro Molekül, z.B. ein Gemisch aus Palmitin- und Stearinsäure. Bei Verwendung der Heissschmelze als Befestigungsmasse soll sie auch noch zweckmässig ein Kohlenwasserstoffharz, z.B. ein vernetztes Polyolefinharz, ein oder mehrere Vinylcopolymerisate, ein natürliches oder synthetisches Wachs und einen anorganischen Füllstoff enthalten.
Bei Verwendung der Massen als Modellmaterial werden sie zweckmässig mit einem Versteifungsmittel, z.B. Äthylzellulose sowie einem natürlichen oder synthetischen Wachs kombiniert.
Der Chemismus von Harnstoff-Formaldehydkondensationsprodukten ist im Lauf der Jahre ausgiebig erforscht worden.
Zwei kristalline Verbindungen, nämlich Monomethylolharnstoff und Dimethylolharnstoff, wurden aus dem Reaktionsprodukt von Harnstoff mit Formaldehyd in einer alkalischen Lösung isoliert. Unter alkalischen Bedingungen bildet Monomethylolharnstoff beim Erhitzen wasserlösliche Kondensationsprodukte. Bei Dimethylolharnstoff erfolgt eine Vernetzung und man erhält ein unlösliches, unschmelzbares Produkt.
Bei der Kondensation zur Herstellung des erfindungsgemäss vorgesehenen Harnstoffharzes wird die Harnstoff-Formaldehydkondensationsreaktion durch Veresterung mit einer Fettsäure angehalten, so dass man einen bei Raumtemperatur starren Feststoff erhält, der bei erhöhten Temperaturen leicht in eine fliessfähige Schmelze übergeht. Die Eigenschaften dieses harzartigen Reaktionsprodukts können so verändert werden, dass man bestimmte gewünschte Eigenschaften erhält, indem man das Reaktionsprodukt mit harz- und/oder wachsartigen Stoffen kombiniert und Füllstoffe zugibt.
Die Reaktion kann durch Verwendung bestimmter Harze erleichtert werden, die nach dem Schmelzen bei erhöhten Temperaturen als ver trägliche Lösungsmittel dienen, in welchen die chemischen Reaktionsteilnehmer vor einer zu starken Vernetzung und sich daraus ergebenden Wärmehärtung einen Kettenabbruch erfahren.
Das Grundharz kann durch Zusatz einer Harnstoffmenge, die dann mit Formaldehyd in der Wärme eine Reaktion eingeht, zu einer flüssigen oder geschmolzenen Fettsäure (vorzugsweise in einem geschmolzenen solvatisierenden Medium) hergestellt werden. Die zu einer Wärmehärtung führende Polymerisation des Kondensationsprodukts wird durch Veresterung der Methylolgruppe mit der Fettsäure sowie durch Anwendung eines Molverhältnisses von Formaldehyd zu Harnstoff von 1:2 bis 3:1 und vorzugsweise durch Verwendung äquimolarer Anteile der beiden, blockiert.
Eine bevorzugte Zusammensetzung sowohl für Befestigungs- als auch Modellschmelzen, enthält die folgenden Bestandteile: Fettsäuren 20 bis 100 Gewichtsteile Formaldehyd (100%) 10 bis 30 Gewichtsteile Harnstoff 20 bis 40 Gewichtsteile
Obwohl verschiedene Arten von Formaldehydlösungen zur Herstellung der erfindungsgemäss vorgesehenen harzartigen Produkte verwendet werden können, hat sich doch die Einführung von so wenig wie möglich flüchtigen Stoffen, z.B. Wasser, Alkohol o. dgl., als am günstigsten erwiesen und aus diesem Grund ist ein handelsübliches Konzentrat, z.B. das als UF Konzentrat 85 zu bevorzugen. Dieses Material ist eine klare, farblose, leicht viskose Flüssigkeit, die 60 Gew.-% Formaldehyd und 25 Gew.-% Harnstoff, Rest Wasser, enthält (d. h.
Molverhältnis von 4,8:1,0). Es ist verhältnismässig nichtflüchtig und besitzt einen niedrigeren Dampfdruck als üblicherweise verwendete Formaldehydlösungen bei entsprechenden Temperaturen. Es verhält sich wie eine Mischung aus Methylolharnstoffen und Formaldehyd und enthält kein verharztes Material.
In dieses Konzentrat wird soviel zusätzlicher Harnstoff eingeführt, dass die Bildung des wärmehärtenden Dimethylolharnstoffpolymerisationsproduktes blockiert wird. Jeder wenig veraschende Harnstoff kann verwendet werden, z.B. der durch Sprühtrocknung in Form von Mikrokriställchen erhaltene.
Mikrokriställchen können ohne Verklumpung bei hohen Raumfeuchtigkeiten gelagert werden und sind auch fein genug, um leicht in dem Formaldehyd-Harnstoffkonzentrat in Lösung zu gehen. Der Zusatz kleiner Mengen Wasser zu den Mikrokristallen vor ihrer Zugabe zu dem Konzentrat setzt die Lösungszeit herab. Wie vorstehend bemerkt, beträgt das Molverhältnis von Formaldehyd zu Harnstoff in der besonders bevorzugten Zusammensetzung 1:1. Unter dieser Bedingung entsteht überwiegend Monomethylolharnstoff. Jede Bildung von Dimethylolharnstoff kann durch Aufrechterhaltung eines basischen pH-Werts stabilisiert werden, weshalb es sich empfiehlt, kleinere Mengen eines alkalisch wirkenden Stoff, z.B.
Triäthylolamin, zuzugeben, um die Stabilität der Harnstoff Formaldehydlösung vor ihrer Einbringung in die die Fettsäure enthaltende Schmelze zu verlängern. Der Zusatz von Alkohol, z.B. Methylalkohol, verlängert ebenfalls die Stabilitätszeit.
Der Polymerisationsgrad wird durch die Reaktionsfähigkeit der Fettsäure mit dem Harnstoff-Formaldehydreaktionsprodukt beeinflusst. Obwohl viele Arten von Fettsäuren, z.B.
solche mit 16 bis 18 Kohlenstoffatomen (Stearin- oder Palmitinsäure) oder Mischungen derselben besonders bevorzugt.
Binäre Mischungen aus Stearin- und Palmitinsäure, die nur kleine Mengen anderer Fettsäuren enthalten, können zur Erzielung bestimmter Bereiche der Schrumpfung, des Titers, des spezifischen Gewichts und der Härte verwendet werden.
Sowohl Schmelzen für Befestigungen als auch Schmelzen für Modelle erfordern vorherbestimmte Schrumpfeigenschaften.
Eine bevorzugte Zusammensetzung für Modellschmelzen erhält man bei Verwendung einer binären Mischung aus etwa 80 Gew.-% Stearinsäure und 20 Gew.-% Palmitinsäure. Für Schmelzen für Befestigungen beträgt das entsprechende bevorzugte Verhältnis von Stearinsäure zu Palmitinsäure 40 zu 60.
In jedem Falle sollen etwa 4 Mol des Monomethylolharnstoffs auf ein Mol Fettsäuren, z.B. das vorstehend erwähnte Gemisch aus Stearin- und Palmitinsäure, zur Anwendung kommen.
Die niedrige Schmelzviskosität und die gute mechanische Festigkeit in der Harzmasse erzielt man durch Vermischen mit harzartigen, polymeren und/oder wachsartigen Zusätzen. Die für Befestigungen vorgesehenen Schmelzen werden am meisten durch den Zusatz von Harzwachsen und Harzen, flexiblen Polymerisaten und anorganischen Füllstoffen verbessert. Für Modellschmelzen eignen sich am besten als Zusatz Zellulosederivate und Petroleumwachse.
Geeignete Kohlenwasserstoffharze sind z.B. Collophonium, Collophoniumester, Phenolharze, Terpen-Phenolharze, Polyindene, Kumaron-Indenharze, Alkydharze u. dgl. Zur Verwendung in der Schmelze geeignete flexible Polymerisate sind z.B.
Polyvinylacetat und Styrol-Butadienpolymerisat. Geeignete Wachse sind Candelillawachs, einige paraffinische und mikrokristalline Wachse, Amidwachse, z. B. Fettsäureamide, Diamide und deren Substitutionsprodukte, sowie Glycol- und Glycerin-Hydroxystearatwachse. Wenn eine Verunreinigung bei hoher Temperatur keine Rolle spielt, kann Kieselsäure als Füllstoff zugegeben werden.
Im Fall von Modellschmelzen kann man anstelle von oder zusätzlich zu den Fettsäuren Fettalkohole und Hydroxystearinsäure verwenden. Ausser den bevorzugten Äthylzellulosederivaten kann auch Hydroxypropylzellulose verwendet werden.
Der Wachsbestandteil der Modellschmelze kann ein paraffinisches und/oder ein mikrokristallines Wachs sowie fast jedes der kohlenwasserstofflöslichen synthetischen und natürlichen Wachse sein.
Für als Befestigungen dienende Schmelzen verwendet man bevorzugt auf jeweils 100 Gew.-Teile des Harzbestandteils folgende Bestandteile: 5 > 150 Teile eines Kohlenwasserstoffharzes (z. B. ein vernetztes, polyolefinisches Harz)
5- 20 Teile eines flexiblen Polymerisats 10 40 Teile Wachs 50350 Teile anorganischer Füllstoff Im Fall der Modellschmelzen werden die folgenden Anteile auf jeweils 100 Gewichtsteile des Harzbestandteils empfohlen:
1- 15 Teile Zellulosederlvat (z. B. Äthylzellulose)
1- 40 Teile Wachs
Beispiel 1
Eine Heisschmelzmasse für eine Befestigung wurde aus vier Fraktionen hergestellt. Die erste Fraktion enthielt 85 Gew. Teile Fettsäure und 110 Gew.-Teile eines Kohlenwasserstoffharzes.
Die Fettsäuren bestanden aus einem Gemisch von etwa 53% Palmitinsäure, 42% Stearinsäure, 2,5% Myristinsäure, 2,0% Margarinsäure und 0,5% Pentadecylsäure. Das Kohlenwasserstoffharz stammte aus der Polymerisation der bei der Erdölkrackung angefallenen olefinischen Fraktionen, wobei die Olefinbindungen während der Polymerisation durch Vernetzung nahezu vollständig aufgehoben wurden. Das Harz besass einen Erweichungspunkt nach dem Kugel- und -Ringtest von 1400C, eine Schmelzviskosität von 1 Poise bei 222cm und eine Jodzahl von 33.
Die erste Fraktion wurde durch Zusammenschmelzen der Bestandteile bei etwa 177"C erhalten. Diese erste Fraktion wurde mit einer zweiten Fraktion vereinigt, die 20 Gew.-Teile Harnstoff, 10 Gew.-Teile Methylalkohol, 30 Gew.-Teile des vorstehend genannten UF-85 -Konzentrats und 5 Gew. Teile Triäthanolamin enthielt. Die zweite Fraktion wurde bei Raumtemperatur hergestellt und mit der ersten bei Temperaturen zwischen 149 und 1210C vereinigt.
Eine dritte Fraktion bestand aus einer Mischung von 10 Gew.-Teilen eines Vinylpolymerisats und 30 Gew.-Teilen Wachs. Das gewählte Polymerisat war ein Copolymerisat aus Äthylen und Vinylacetat mit einem Vinylacetatanteil von 18% und einem Schmelzindex von 500 g Durchfluss pro 10 Minuten, einem Erweichungspunkt nach dem Kugel- und Ringtest von 88cm, einer Shore-Härte von 79, einer Zugfestigkeit von 29,5 kg/cm2 und einem Elastizitätsmodul von 141 kg/cm2. Das verwendete Wachs war ein Hartwachs, z.B. Glyceryl-tri-12hydroxystearat mit einem Schmelzpunkt von 87"C und einer Schmelzviskosität von 0,24 Poisen bei 93ob. Diese dritte Fraktion wurde mit den zuvor gemischten Fraktionen bei etwa 1210C vereinigt.
Die vierte Fraktion bestand aus einem Füllstoff und zwar tafelförmigem Aluminiumoxyd mit einer Teilchengrösse von unter 325 Mesh in einer Menge von 265 Gew.-Teilen. Wenn eine Metallverunreinigung bei hoher Temperatur nicht störend ist, können andere Füllstoffe, z.B. gefälltes Kalziumcarbonat, mit ähnlicher Teilchengrösse verwendet werden. Die aus dem anorganischen Füllstoff bestehende Fraktion wurde bei Temperaturen von etwa 121 bis 930C zugegeben und man liess die ganze Schmelze erstarren.
Die Giesstemperatur der Schmelze lag zwischen 77 und 820C. Änderungen der Art und der Anteile der Bestandteile können natürlich die Eigenschaften und die Giesstemperatur verändern.
Beispiel 2
Diese Zusammensetzung soll als Schmelzmasse für ein Modell dienen. Eine erste Fraktion wurde aus 40 Gew. -Teilen Fettsäuren und 10 Gew.-Teilen Äthylzellulose unter Vereinigung dieser Bestandteile bei einer Temperatur von etwa 1500C hergestellt. Das gewählte Fettsäuregemisch war so, dass es eine Schrumpfung ergab, die auf diejenige der verwendeten Formen abgestimmt war. Das Fettsäuregemisch enthielt etwa 75 % Stearinsäure, 23% Palmitinsäure und 2% Myristinsäure.
Die Äthylzellulose ergibt eine Versteifung des Modells und es erwies sich, dass sie auch eine Phasentrennung von wasserlöslichen und nicht-wasserlöslichen Bestandteilen während der Anfangsstadien der Harnstoff-Formaldehydkondensation verhinderte. Die bevorzugte Äthylzellulose besitzt einen Äthoxylgehalt zwischen 47,5 und 49,0%. Der Grad der Substitution von Äthoxylgruppen durch Anhydroglucoseeinheiten beträgt zwischen 2,42 und 2,53. Eine niedrigviskose Äthylzellulose ist besonders bevorzugt. Der Zusatz von Antioxidationsmitteln kann zur Verhinderung einer Verschlechterung von Äthylzellulose enthaltenden Heisschmelzen bei hohen Temperaturen dienen. Ein solches Antioxidationsmittel ist BHT (2,6 ditert.-Butylparakresol).
Diese erste Fraktion versetzte man mit einer zweiten Fraktion, die 25 Gew.-Teile Harnstoff und 30 Gew.-Teile des Konzentrats < cUF-85 enthielt. Diese Fraktion kann auch noch kleine Mengen Wasser, Methanol oder alkalische Katalysatoren enthalten. Das Konzentrat wurde dem Harnstoff bei Raumtemperatur zugegeben und die Vereinigung mit der ersten Fraktion erfolgte bei einer Temperatur von etwa 93 bis 150 C zur Ingangsetzung der Kondensationsreaktion.
Schliesslich wurde Wachs in einer Menge von 25 Gew. Teilen bei einer Temperatur von 150 bis 93"C zugegeben. In dieser Zusammensetzung kann jedes mit Kohlenwasserstoff verträgliche Wachs verwendet werden. Das in diesem Beispiel verwendete Wachs enthielt nach der Ziegler-Polymerisation von hochreinem Äthylen erhaltene Alpha-Olefine. Dieser besondere Wachstyp besass ein Maximum von 28 % Kohlenwasserstoffketten mit 28 oder weniger Kohlenstoffatomen und ein Minimum von 72% Ketten mit 30 oder mehr Kohlenstoffatomen. Der Schmelzbereich dieses Wachses betrug zwischen 63 und 740C. Die Viskosität bei 99 C betrug 8,0 bis 10,0 Zentistokes und das Material besass einen Flammpunkt von 2660C.
Die Eigenschaften einer nach diesem Beispiel erhaltenen, für ein Modell geeigneten Zusammensetzung sind in der folgenden Tabelle angegeben: Erweichungspunkt nach der Ball- und 62,2 C Ringmethode (= 144 F) Härte, Nadelpenetrometer 450 g/5 Sekunden/25 C 0,7 mm Durchbiegung (5 x 1 x 1/8" Stab) 0,023 cm 400 g/10 Sekunden/25 C (= 0,008") Durchhängung (8 x 1 x 1/8" Stab) 0,030 cm (Og./48 Stunden/250 C) (= 0,012") Spannungsbruch (5 x 1 x 1/4 Stab) 3" Spannweite/0,005"/Sekunde 15 Pfund
Beispiel 3
Eine Befestigungsschmelze mit einer Vergiesstemperatur von 110 bis 1270C wurde hergestellt.
Die erste Fraktion bestand aus 85 Gew.-Teilen Fettsäuren und 130 Gew.-Teilen eines Kohlenwasserstoffharzes. Die zweite Fraktion enthielt 20 Gew.-Teile Harnstoff, 10 Gew.-Teile einer Wasser-Metha nollösung, 30 Teile UF-85 und 5 Teile Triäthanolamin. Die dritte Fraktion bestand aus 20 Gew. -Teilen eines Äthylen Vinylacetat-Copolymerisats. Eine vierte Fraktion bestand aus 310 Gew.-Teilen Aluminiumoxydpulver. Diese vier Fraktion nen wurden wie in den vorhergehenden Beispielen zur Herstellung einer zufriedenstellenden Befestigungsschmelze vereinigt.
Beispiel 4
Eine Schmelzmasse für ein Modell wurde aus zwei Fraktionen hergestellt, wovon die erste 80 Gew.-Teile Fettsäuren und 40 Gew.-Teile Kohlenwasserstoffharz enthielt. Die zweite Fraktion enthielt 20 Gew.-Teile Harnstoff, 10 Gew.-Teile einer Wasser-Methanollösung, 30 Gew.-Teile UF-85 und 5 Gew. -Teile Triäthanolamin. Die beiden Fraktionen wurden zu einem Modellmaterial vereinigt, das sich ausgezeichnet für den Spritzguss eignete.
Natürlich werden die Heisschmelzmassen bei Verwendung als Befestigungsmaterial in üblicher Weise verwendet, indem bestimmte Stellen der vorher in einem Metall-Matrixkasten eingespannten Vorrichtung mit der geschmolzenen Masse bedeckt werden, wobei die erstarrte Schmelze dann die Vorrichtung in dem Matrixkasten so festhält, dass er während der anschliessenden mechanischen Bearbeitung geschützt ist.
The present invention relates to the use of the reaction product of a methylolurea with at least one fatty acid having 12 to 30 carbon atoms per molecule
as thermoplastic hot melt. This hot melt mass fulfills e.g. the above-described requirements for a fastening for holding fragile parts during machining and is also suitable as a material for injection molding models and pouring funnels used for the production of precision molds.
The methylolurea from which the reaction product to be used according to the invention is constructed preferably has a molar ratio of formaldehyde to urea of 1: 2 to 3: 1. The particularly preferred fatty acids are those with 16 to 18 carbon atoms per molecule, e.g. a mixture of palmitic and stearic acid. When using the hot melt as a fixing compound, it should also expediently be a hydrocarbon resin, e.g. contain a crosslinked polyolefin resin, one or more vinyl copolymers, a natural or synthetic wax and an inorganic filler.
When using the masses as model material, they are expediently covered with a stiffening agent, e.g. Combined ethyl cellulose and a natural or synthetic wax.
The chemistry of urea-formaldehyde condensation products has been extensively researched over the years.
Two crystalline compounds, namely monomethylol urea and dimethylol urea, were isolated from the reaction product of urea with formaldehyde in an alkaline solution. Under alkaline conditions, monomethylol urea forms water-soluble condensation products when heated. In the case of dimethylolurea, crosslinking takes place and an insoluble, infusible product is obtained.
In the condensation for the preparation of the urea resin provided according to the invention, the urea-formaldehyde condensation reaction is stopped by esterification with a fatty acid, so that a solid which is rigid at room temperature is obtained and which, at elevated temperatures, easily changes into a flowable melt. The properties of this resinous reaction product can be changed so that certain desired properties are obtained by combining the reaction product with resinous and / or wax-like substances and adding fillers.
The reaction can be facilitated by the use of certain resins which, after melting at elevated temperatures, serve as compatible solvents, in which the chemical reactants experience a chain termination before the crosslinking is too strong and the resulting heat curing occurs.
The base resin can be prepared by adding an amount of urea which then reacts with warm formaldehyde to a liquid or molten fatty acid (preferably in a molten solvating medium). The polymerization of the condensation product which leads to heat curing is blocked by esterification of the methylol group with the fatty acid and by using a molar ratio of formaldehyde to urea of 1: 2 to 3: 1 and preferably by using equimolar proportions of the two.
A preferred composition for both fixture and model melts contains the following ingredients: fatty acids 20 to 100 parts by weight formaldehyde (100%) 10 to 30 parts by weight urea 20 to 40 parts by weight
Although different types of formaldehyde solutions can be used to prepare the resinous products contemplated by the present invention, the introduction of as few volatiles as possible, e.g. Water, alcohol or the like has been found to be the cheapest and for this reason a commercially available concentrate, e.g. to prefer that as UF concentrate 85. This material is a clear, colorless, slightly viscous liquid containing 60% by weight formaldehyde and 25% by weight urea, balance water.
Molar ratio of 4.8: 1.0). It is relatively non-volatile and has a lower vapor pressure than formaldehyde solutions commonly used at appropriate temperatures. It behaves like a mixture of methylolureas and formaldehyde and contains no resinous material.
Sufficient additional urea is introduced into this concentrate to block the formation of the thermosetting dimethylol urea polymerization product. Any low incineration urea can be used, e.g. that obtained by spray drying in the form of microcrystals.
Microcrystals can be stored without clumping at high room humidities and are also fine enough to easily dissolve in the formaldehyde-urea concentrate. Adding small amounts of water to the microcrystals before adding them to the concentrate will reduce the dissolution time. As noted above, the molar ratio of formaldehyde to urea in the most preferred composition is 1: 1. Under this condition, predominantly monomethylolurea is formed. Any formation of dimethylolurea can be stabilized by maintaining a basic pH, which is why it is advisable to use smaller amounts of an alkaline substance, e.g.
Triethylolamine, to increase the stability of the urea formaldehyde solution before it is introduced into the melt containing the fatty acid. The addition of alcohol, e.g. Methyl alcohol also extends the stability period.
The degree of polymerization is influenced by the reactivity of the fatty acid with the urea-formaldehyde reaction product. Although many types of fatty acids, e.g.
those with 16 to 18 carbon atoms (stearic or palmitic acid) or mixtures thereof are particularly preferred.
Binary mixtures of stearic and palmitic acid, which contain only small amounts of other fatty acids, can be used to achieve certain areas of shrinkage, titer, specific weight and hardness.
Both melting for fastenings and melting for models require predetermined shrink properties.
A preferred composition for model melts is obtained using a binary mixture of approximately 80% by weight stearic acid and 20% by weight palmitic acid. For melts for fasteners, the corresponding preferred ratio of stearic acid to palmitic acid is 40 to 60.
In any case, about 4 moles of the monomethylol urea should be added to one mole of fatty acids, e.g. the mixture of stearic and palmitic acid mentioned above can be used.
The low melt viscosity and the good mechanical strength in the resin composition are achieved by mixing with resinous, polymeric and / or wax-like additives. The melts intended for fastenings are most improved by the addition of resin waxes and resins, flexible polymers and inorganic fillers. For model melts, cellulose derivatives and petroleum waxes are best suited as additives.
Suitable hydrocarbon resins are e.g. Rosin, rosin esters, phenolic resins, terpene-phenolic resins, polyindenes, coumarone-indene resins, alkyd resins and the like. The like. Flexible polymers suitable for use in the melt are e.g.
Polyvinyl acetate and styrene-butadiene polymer. Suitable waxes are candelilla waxes, some paraffinic and microcrystalline waxes, amide waxes, e.g. B. fatty acid amides, diamides and their substitution products, and glycol and glycerol hydroxystearate waxes. If high temperature contamination is not an issue, filler can be added.
In the case of model melts, fatty alcohols and hydroxystearic acid can be used instead of or in addition to the fatty acids. In addition to the preferred ethyl cellulose derivatives, hydroxypropyl cellulose can also be used.
The wax component of the model melt can be a paraffinic and / or a microcrystalline wax as well as almost any of the hydrocarbon-soluble synthetic and natural waxes.
For melts serving as fixings, the following constituents are preferably used per 100 parts by weight of the resin component: 5> 150 parts of a hydrocarbon resin (e.g. a crosslinked, polyolefin resin)
5- 20 parts of a flexible polymer 10 40 parts of wax 50 350 parts of inorganic filler In the case of model melts, the following proportions are recommended for every 100 parts by weight of the resin component:
1- 15 parts cellulose dervate (e.g. ethyl cellulose)
1- 40 parts of wax
example 1
A hot melt mass for attachment was made from four fractions. The first fraction contained 85 parts by weight of fatty acid and 110 parts by weight of a hydrocarbon resin.
The fatty acids consisted of a mixture of about 53% palmitic acid, 42% stearic acid, 2.5% myristic acid, 2.0% margaric acid and 0.5% pentadecylic acid. The hydrocarbon resin originated from the polymerization of the olefinic fractions obtained during petroleum cracking, the olefin bonds being almost completely removed by crosslinking during the polymerization. The resin had a softening point after the ball and ring test of 1400C, a melt viscosity of 1 poise at 222cm and an iodine number of 33.
The first fraction was obtained by melting the components together at about 177 ° C. This first fraction was combined with a second fraction which contained 20 parts by weight of urea, 10 parts by weight of methyl alcohol and 30 parts by weight of the above-mentioned UF. 85 concentrate and 5 parts by weight of triethanolamine The second fraction was prepared at room temperature and combined with the first at temperatures between 149 and 1210C.
A third fraction consisted of a mixture of 10 parts by weight of a vinyl polymer and 30 parts by weight of wax. The selected polymer was a copolymer of ethylene and vinyl acetate with a vinyl acetate content of 18% and a melt index of 500 g flow rate per 10 minutes, a softening point after the ball and ring test of 88 cm, a Shore hardness of 79, a tensile strength of 29, 5 kg / cm2 and a modulus of elasticity of 141 kg / cm2. The wax used was a hard wax, e.g. Glyceryl tri-12 hydroxystearate with a melting point of 87 ° C and a melt viscosity of 0.24 poisen at 93ob. This third fraction was combined with the previously mixed fractions at about 1210C.
The fourth fraction consisted of a filler, namely tabular aluminum oxide with a particle size of less than 325 mesh in an amount of 265 parts by weight. If metal contamination is not troublesome at high temperature, other fillers, e.g. precipitated calcium carbonate with a similar particle size. The fraction consisting of the inorganic filler was added at temperatures of about 121 to 930C and the whole melt was allowed to solidify.
The casting temperature of the melt was between 77 and 820C. Changes in the nature and proportions of the components can of course change the properties and the casting temperature.
Example 2
This composition is intended to serve as a melting mass for a model. A first fraction was made from 40 parts by weight of fatty acids and 10 parts by weight of ethyl cellulose by combining these components at a temperature of about 1500 ° C. The fatty acid mixture chosen was such that it gave a shrinkage that matched that of the forms used. The fatty acid mixture contained about 75% stearic acid, 23% palmitic acid and 2% myristic acid.
Ethyl cellulose stiffened the model and was found to also prevent phase separation of water-soluble and non-water-soluble components during the initial stages of urea-formaldehyde condensation. The preferred ethyl cellulose has an ethoxyl content between 47.5 and 49.0%. The degree of substitution of ethoxyl groups by anhydroglucose units is between 2.42 and 2.53. Low-viscosity ethyl cellulose is particularly preferred. The addition of antioxidants can serve to prevent deterioration of hot melt containing ethyl cellulose at high temperatures. One such antioxidant is BHT (2.6 di-butyl paracresol).
This first fraction was mixed with a second fraction containing 25 parts by weight of urea and 30 parts by weight of the concentrate <cUF-85. This fraction can also contain small amounts of water, methanol or alkaline catalysts. The concentrate was added to the urea at room temperature and combined with the first fraction at a temperature of about 93 to 150 ° C to start the condensation reaction.
Finally, wax was added in an amount of 25 parts by weight at a temperature of 150 to 93 ° C. Any wax compatible with hydrocarbons can be used in this composition. The wax used in this example contained high-purity ethylene obtained after Ziegler polymerization Alpha-olefins This particular type of wax had a maximum of 28% hydrocarbon chains with 28 or less carbon atoms and a minimum of 72% chains with 30 or more carbon atoms. The melting range of this wax was between 63 and 740C. The viscosity at 99C was 8, 0 to 10.0 centistokes and the material had a flash point of 2660C.
The properties of a composition obtained according to this example and suitable for a model are given in the following table: softening point according to the ball and 62.2 C ring method (= 144 F) hardness, needle penetrometer 450 g / 5 seconds / 25 C 0.7 mm deflection (5 x 1 x 1/8 "rod) 0.023 cm 400 g / 10 seconds / 25 C (= 0.008") sag (8 x 1 x 1/8 "rod) 0.030 cm (Og./48 hours / 250 C) (= 0.012 ") tension break (5 x 1 x 1/4 rod) 3" wingspan / 0.005 "/ second 15 pounds
Example 3
A mounting melt with a casting temperature of 110 to 1270C was produced.
The first fraction consisted of 85 parts by weight of fatty acids and 130 parts by weight of a hydrocarbon resin. The second fraction contained 20 parts by weight of urea, 10 parts by weight of a water-methanol solution, 30 parts of UF-85 and 5 parts of triethanolamine. The third fraction consisted of 20 parts by weight of an ethylene-vinyl acetate copolymer. A fourth fraction consisted of 310 parts by weight of aluminum oxide powder. These four fractions were combined as in the previous examples to produce a satisfactory fixation melt.
Example 4
A melt for a model was made from two fractions, the first of which contained 80 parts by weight of fatty acids and 40 parts by weight of hydrocarbon resin. The second fraction contained 20 parts by weight of urea, 10 parts by weight of a water-methanol solution, 30 parts by weight of UF-85 and 5 parts by weight of triethanolamine. The two fractions were combined into a model material that was excellently suited for injection molding.
Of course, the hot-melt compositions are used in the usual way when they are used as fastening material, in that certain areas of the device previously clamped in a metal matrix box are covered with the molten mass, the solidified melt then holding the device in the matrix box in such a way that it remains in place during the subsequent one mechanical processing is protected.