CH639766A5 - Method for the rapid determination of the thickener content and the thickening behaviour of thickenable resins - Google Patents

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CH639766A5
CH639766A5 CH568979A CH568979A CH639766A5 CH 639766 A5 CH639766 A5 CH 639766A5 CH 568979 A CH568979 A CH 568979A CH 568979 A CH568979 A CH 568979A CH 639766 A5 CH639766 A5 CH 639766A5
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thickener
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Fritz Dzubiel
Leonhard Goerden
Manfred Kerznar
Hartmut Kuesters
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Bayer Ag
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    • G01N33/44Resins; Plastics; Rubber; Leather
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schnellbestimmung des Eindickmittelgehalts und des Eindickverhaltens von eindickbaren, polaren Harzen oder Harzsystemen durch Erwärmung und Messung einer Viskosität. The invention relates to a method for quickly determining the thickener content and the thickening behavior of thickenable, polar resins or resin systems by heating and measuring a viscosity.

Verschiedene Harze zeigen nach Zusatz geringer Mengen von Metalloxiden bzw. Hydroxiden - wie z.B. Magnesiumoxid - im Laufe der Zeit eine Zunahme der Viskosität. Dieses Eindickverhalten wird bei der Herstellung von Harzmatten genutzt, die unter anderen in der Fertigung von Autostossstan-gen, Elektrogerätegehäusen usw. Verwendung finden. Zur Kontrolle der Produktion und auch zur Entwicklung neuer Produkte ist es wichtig, das Verhalten des Harzes beim Eindik-ken im voraus zu bestimmen. Various resins show after adding small amounts of metal oxides or hydroxides - such as Magnesium oxide - an increase in viscosity over time. This thickening behavior is used in the manufacture of resin mats, which are used, among other things, in the manufacture of car bumpers, electrical device housings, etc. To control the production and also to develop new products, it is important to determine the behavior of the resin when it is thickened in advance.

]Es gibt quantitative chemische Analysen zur Bestimmung des Eindickmittelgehaltes von eindickbaren Harzen. ] There are quantitative chemical analyzes to determine the thickener content of thickenable resins.

Diese Analysen sind aufgrund der recht komplexen Substanzgemische der eindickfähigen Harzsysteme zeitintensiv. Weiter verlangen sie ausserdem gewisse chemische Kenntnisse der Ausführenden und scheiden damit in aller Regel für eine Produktionskontrolle im Betrieb aus. These analyzes are time-consuming due to the rather complex substance mixtures of the thickenable resin systems. Furthermore, they also require certain chemical knowledge from the executors and are therefore generally excluded from production control in the company.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Änderung der Viskosität während des Eindickens zu messen. Zu diesem Zweck wird der zu untersuchenden Substanz ein in pastöser Form vorliegendes Eindickmittel zugegeben. Die Probe wird dann nach intensivem Mischen bei definierter Temperatur gelagert. In vorgegebenen zeitlichen Abständen wird die Viskosität gemessen, wobei je nach Temperaturvorgabe (23, 50, 80 °C) die gesamte Prüfzeit nur wenige Stunden bis mehrere Tage betragen kann. Another possibility is to measure the change in viscosity during thickening. For this purpose, a thickening agent present in pasty form is added to the substance to be examined. After intensive mixing, the sample is then stored at a defined temperature. The viscosity is measured at predetermined intervals, and depending on the temperature specification (23, 50, 80 ° C), the total test time can be only a few hours to several days.

Aufgrund der meist sehr schlechten Wärmeleitung der infrage kommenden Substanzen dauert die Aufheizung sehr lange und führt durch das starke Temperaturgefälle zum Kern hin während des Aufheizens zu Verfälschungen der Messergebnisse. Jeder Messpunkt wird einzeln von Hand gemessen, ausgewertet und in Koordinatensysteme eingetragen. Das Verfahren ist deshalb personal- und zeitintensiv. Da eine sichere Aussage erst nach Stunden oder Tagen möglich ist, eignet sich diese Methode für eine Produktionskontrolle in einem kontinuierlich arbeitenden Betrieb nicht. Weiter werden durch die diskontinuierliche Ablesung die sich zwischen den einzelnen Messungen abspielenden Viskositätsänderungen nicht erfasst. Dadurch ist diese Methode für Untersuchungen neuer Substanztypen ungeeignet. Eine Automatisierung des Messablaufes ist aufgrund der bei diesen Verfahren angewandten Apparaturen schwierig. Due to the mostly very poor heat conduction of the substances in question, the heating takes a long time and leads to falsifications of the measurement results due to the strong temperature gradient to the core during the heating. Each measuring point is individually measured, evaluated and entered in coordinate systems. The process is therefore labor and time consuming. Since a reliable statement is only possible after hours or days, this method is not suitable for a production control in a continuously operating company. Furthermore, the discontinuous reading does not record the changes in viscosity that occur between the individual measurements. This method is therefore unsuitable for the investigation of new types of substances. Automation of the measurement process is difficult due to the equipment used in these methods.

Es ist ein Verfahren zu finden, welches erlaubt, den Ein-s dickmittelgehalt von Harzsystemen sowie das Eindickverhalten von Harzen nach Zusatz eines Eindickmittels in einem Kurzzeitversuch mit ausreichender Genauigkeit festzustellen, wobei der Messvorgang automatisierbar sein muss. A method can be found which allows the thickener content of resin systems and the thickening behavior of resins after addition of a thickener to be ascertained with sufficient accuracy in a short-term experiment, whereby the measuring process must be able to be automated.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, io dass ein Harz oder Harz-System durch ein hochfrequentes oder ultrahochfrequentes Feld in weniger als 300 s, vorzugsweise 20-30 s, homogen erwärmt wird und dass der Anstieg der Viskosität laufend gemessen wird. This object is achieved according to the invention in that a resin or resin system is heated homogeneously by a high-frequency or ultra-high-frequency field in less than 300 s, preferably 20-30 s, and in that the increase in viscosity is measured continuously.

Für den Fachmann war es überraschend, dass bei homoge-15 ner Erwärmung die Viskosität von Harz oder Harzsystemen, z.B. aus UP Harz, Epoxid-Harz usw. grosse, reproduzierbare Unterschiede aufgezeigt, die für die Praxis zuverlässige Aussagen über das Eindickverhalten der einzelnen Harze und Harzsysteme bei einer Verarbeitung (z.B. bei der Produktion von 20 Harzmatten) erlauben. Vorteilhaft ist bei diesem Verfahren insbesondere, dass in kurzer Zeit, bei geringem Kostenaufwand hinreichend genaue Vergleichswerte zu ermitteln sind. Deshalb ist es auch generell einsetzbar, wie bei Untersuchungen der Lieferqualität, Lagerstabilität und zur Charakterisie-25 rung neuer Produkte. It was surprising to those skilled in the art that with homogeneous heating the viscosity of resin or resin systems, e.g. from UP resin, epoxy resin, etc., large, reproducible differences are shown, which allow reliable statements about the thickening behavior of the individual resins and resin systems during processing (e.g. during the production of 20 resin mats). It is particularly advantageous with this method that sufficiently precise comparison values can be determined in a short time and at low cost. That is why it can also be used in general, such as in studies of delivery quality, storage stability and to characterize new products.

Die verwendte Messeinrichtung ist einfach im Aufbau und betriebssicher. Eine Automation ist ohne grosse technische Schwierigkeiten möglich, so dass Einsparungen an Arbeitskräften bei gleichzeitiger besserer Kontolle der Produktquali-30 tät möglich sind. The measuring device used is simple in construction and reliable. Automation is possible without major technical difficulties, so that savings in labor are possible while at the same time better control of product quality.

In einer besonderen Durchführung des Verfahrens wird die Viskosität 1-3 s nach Beginn der Erwärmung zwecks Bestimmung des Eindickmittelgehaltes mit Hilfe einer Eichkurve abgelesen. In a special implementation of the method, the viscosity is read off 1-3 s after the start of heating for the purpose of determining the thickener content with the aid of a calibration curve.

35 Die durch die schnelle HF- bzw. UHF-Aufheizung spontan eintretende Eindickung bewirkt unmittelbar nach der Aufheizung in Abhängigkeit vom Eindickmittelgehalt starke Viskositätsunterschiede, so dass mit Hilfe einer Eichkurve sofort auf den Gehalt an Eindickmittel geschlossen werden kann. 4o In einer weiteren Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 wird das Harz oder Harz-System auf eine Temperatur von 30-150°C, vorzugsweise 50-100°C, aufgeheizt. 35 The thickening that occurs spontaneously as a result of the rapid HF or UHF heating causes large differences in viscosity immediately after heating, depending on the concentration of thickener, so that the concentration of thickener can be inferred immediately using a calibration curve. 4o In a further implementation of the method according to claim 1, the resin or resin system is heated to a temperature of 30-150 ° C, preferably 50-100 ° C.

Durch Verwendung einer hohen Temperatur tritt eine schnelle Eindickung ein. Using a high temperature causes rapid thickening.

45 Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden näher beschrieben, wobei die Abhängigkeit der Viskosität von der Zeit in einer Figur dargestellt wurde. An exemplary embodiment of the invention is described in more detail below, the dependence of the viscosity on time being shown in one figure.

In einem Glasgefäss (0 = 50 mm, h = 85 mm) werden UP-Harz, Härter, Stabilisator, Füllstoff und Trennmittel einge-5o füllt und durch einen Rührer (n = 4660 min-1) homogenisiert. Dann wird das homogene Gemisch in einem UHF-Wärme-schrank mit folgenden elektrischen Werten Netzanschluss: 220 V, 50 Hz Leistungsaufnahme: 2,6 kW 55 Ausgangsleistung: 1400 Watt Frequenz: 2,45 GHz in 20 s homogen auf 80° C erwärmt. Nach Umschütten in ein auf 80° C vorgewärmtes Messgefäss (0 = 15 mm, h = 59 mm) wird mittels eines Rotationsviskosimeters mit Metallspin-60 del 0 = 7,5 mm, h = 26 mm) bei einer Drehzahl von n = 55,5 min-1 der momentane Viskositätswert gemessen. UP resin, hardener, stabilizer, filler and release agent are filled in a glass vessel (0 = 50 mm, h = 85 mm) and homogenized using a stirrer (n = 4660 min-1). Then the homogeneous mixture is heated in a UHF heating cabinet with the following electrical values: mains connection: 220 V, 50 Hz power consumption: 2.6 kW 55 output power: 1400 watts frequency: 2.45 GHz in 20 s to 80 ° C. After pouring into a measuring vessel preheated to 80 ° C (0 = 15 mm, h = 59 mm), using a rotary viscometer with metal spin-60 del 0 = 7.5 mm, h = 26 mm) at a speed of n = 55, 5 min-1 the current viscosity value measured.

Anhand einer Eichkurve, die vorher einmal für die eingesetzten Stoffe generell ermittelt wurde, wird der Eindickmittelgehalt bestimmt. The concentration of thickener is determined on the basis of a calibration curve, which was generally determined beforehand for the substances used.

65 Die weitere Aufzeichnung der Viskosität gibt durch die Steigung der Viskositätskurve und die Werte der Funktion r| = f(t) für die Praxis brauchbare Anhaltswerte über das Eindickverhalten. 65 The further recording of the viscosity indicates the slope of the viscosity curve and the values of the function r | = f (t) practical values of thickening behavior that can be used in practice.

Beispiel example

Zur Erstellung von Eichwerten werden zunächst zu je 255,56 g Stammansatz, bestehend aus To create calibration values, 255.56 g of master batch, consisting of

100 100

Gew.-Teilen Parts by weight

UP-Harz UP resin

1,5 1.5

Gew.-Teilen Parts by weight

Härter Harder

0,06 0.06

Gew.-Teilen Parts by weight

Stabilisator stabilizer

150 150

Gew.-Teilen Parts by weight

Füllstoff filler

4 4th

Gew.-Teilen Parts by weight

Trennmittel, Release agent,

unterschiedliche Eindickmittelmengen zugewogen. Nach Vermischung der Proben mit einem Schnellmischer werden die Proben in 20 s im HF- bzw. UHF-Feld auf 80 °C aufgeheizt. Der sich unmittelbar danach einstellende Viskositätswert wird mittels eines Rotationsviskosimeters ermittelt. Die sich aus diesen Messungen ergebenden Werte sind im folgenden tabellarisch zusammengefasst und können zur Erstellung einer Eichkurve verwendet werden. different amounts of thickener weighed. After mixing the samples with a high-speed mixer, the samples are heated to 80 ° C in 20 s in the HF or UHF field. The viscosity value which arises immediately thereafter is determined by means of a rotary viscometer. The values resulting from these measurements are summarized in the table below and can be used to create a calibration curve.

Zuwaage Anzeige am Weight display on

Eindickmittel Rotationsviskosimeter Thickening agent rotary viscometer

(g) (Skalenteile) (g) (divisions)

3 639 766 3,639,766

Unter gleichen Bedingungen werden jetzt die zu prüfenden Substanzen untersucht, von denen nur bekannt ist, dass der gleiche Eindickmitteltyp vorliegt. Dabei wurde durch Vergleich mit der Eichkurve gefunden: The substances to be tested are now examined under the same conditions, of which it is only known that the same type of thickener is present. It was found by comparison with the calibration curve:

Befund g Eindickmittel/ 255,56 g Stammansatz Findings g thickener / 255.56 g base stock

3,40 6,30 3.40 6.30

15 Der Viskositätsanstieg des Harzsystems ist für verschiedene Eindickmittelgehalte (0,1, 25,2,5 ... g) bei einer Versuchszeit über 12 min inder Figur als Diagramm festgehalten. 15 The increase in viscosity of the resin system is shown in the figure for various thickener contents (0.1, 25.2.5 ... g) in the case of a test time of more than 12 minutes.

Die Ausgangsviskositäten zur Zeit t = 0 (nach der Aufheizung) entsprechen dem angegebenen Eindickmittelgehalt. Der 20 Kurvenanstieg und die Funktion r] = f(t) charakterisieren das Eindickverhalten. The initial viscosities at time t = 0 (after heating) correspond to the specified thickener content. The 20 curve rise and the function r] = f (t) characterize the thickening behavior.

Einwaage (fremd) g Eindickmittel/ Weigh-in (foreign) g thickener /

3,35 6,04 3.35 6.04

0,00 1,25 2,50 3,75 5,00 7,50 0.00 1.25 2.50 3.75 5.00 7.50

2,0 5,0 13,0 20,0 26,0 45,0 2.0 5.0 13.0 20.0 26.0 45.0

25 25th

G G

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims (4)

639 766639 766 1. Verfahren zur Schnellbestimmung des Eindickmittelgehaltes und des Eindickverhaltens von eindickbaren, polaren Harzen oder Harzsystemen durch Erwärmen und Messung einer Viskosität, dadurch gekennzeichnet, dass ein Harz oder Harz-System durch ein hochfrequentes oder ultrahochfrequentes Feld in weniger als 300 s homogen erwärmt wird und dass der Anstieg der Viskosität laufend gemessen wird. 1. A method for quickly determining the thickener content and the thickening behavior of thickenable, polar resins or resin systems by heating and measuring a viscosity, characterized in that a resin or resin system is heated homogeneously by a high-frequency or ultra-high-frequency field in less than 300 s and that the increase in viscosity is measured continuously. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität 1-3 s nach Beginn der Erwärmung zwecks Bestimmung des Eindickmittelgehaltes mit Hilfe einer Eichkurve abgelesen wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the viscosity is read 1-3 s after the start of heating for the purpose of determining the thickener content with the aid of a calibration curve. 2 2nd PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Harz oder Harz-System auf eine Temperatur von 30-150 °C, vorzugsweise 50-100 °C, aufgeheizt wird. 3. The method according to claim 1, characterized in that the resin or resin system is heated to a temperature of 30-150 ° C, preferably 50-100 ° C. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Harz oder Harz-System durch ein hochfrequentes oder ultrahochfrequentes Feld in weniger als 20-30 s homogen erwärmt wird. 4. The method according to claim 1, characterized in that a resin or resin system is heated homogeneously by a high-frequency or ultra-high frequency field in less than 20-30 s.
CH568979A 1978-06-22 1979-06-18 Method for the rapid determination of the thickener content and the thickening behaviour of thickenable resins CH639766A5 (en)

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DK157265C (en) * 1987-02-06 1990-04-16 Olav Petersen METHOD AND APPARATUS FOR HEATING LIQUID SAMPLES AND CONTAINERS FOR USE IN THE APPLIANCE

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DE2827326A1 (en) 1980-01-10
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