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Bindemittel zur Herstellung von Schichtpreßstoffen Schichtpreßstoffe
werden in Form von Platten, Rohren oder Profilen als hochwertige Isolier- und Konstruktionsmaterialien
in der Schwachstrom-, Starkstrom- und Hochspannungs-Elektrotechnik sowie als Wand-
und Möbelverkleidungen, für Zahnräder und Gleitlager und für die Herstellung von
Schablonen und Lehren verwendet.
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Man unterscheidet je vier Qualitätsgrundklassen von Hartpapieren und
Hartgeweben je nach dem vorgesehenen Verwendungszweck. Die Qualitätsanforderungen
für Hartpapiere und Hartgewebe sind z. B. festgelegt in dein von der Fachabteilung
Elektrotechnik der Kammer der Technik herausgegebenen Vorschriftenwerk Deutscher
Elektrotechniker, VDE 0318/I47, das Mindestwerte für die mechanischen Festigkeiten
und die elektrischen Eigenschaften vorschreibt.
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Die Schichtpreßstoffe werden hergestellt, indem inan Papier-, Gewebe-
oder sonstige Faserstoffbahnen mit Kunstharzlösungen tränkt, durch mäßiges Erwärmen,
eventuell unter Vakuum, vortrocknet, mehrere auf die gewünschte Größe zurechtgeschnittene
Bogen aufeinanderlegt und in Etagenpressen bei hohen Drücken und Temperaturen, z.
B. bei 140 bis 160° C, verpreßt. Als Schichtträger werden beispielsweise benutzt
Papiere, wie Natronzellstoffpapier, Gewebe, wie Textilgewebe aus Baumwolle, Zellwolle
oder Gewebe oder Vliese aus Glas oder Asbest sowie Zellstoff, Holzfasern oder Holzspäne.
Als Kunstharze werden hauptsächlich durch Erwärmen härtbare Kondensationsprodukte
aus Kresolen und Formaldehyd verwendet oder für Spezialzwecke auch Harnstoff-Formaldehyd-Harze
oder Kondensationsprodukte, die an Stelle von Formaldehyd andere Aldehyde, z. B.
Acetaldehvd oder Fufurol enthalten.
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Die für die Weiterverarbeitung auf derartige Harze verwendeten Rohphenolöle
können aus leicht-, mittel-oder hochsiedenden Steinkohlen- oder Braunkohlenteerölen
aus der Kokerei, Schwelerei oder Hydrierung durch Auswaschen mit Natronlauge gewonnen
werden, wobei die so erhaltenen Phenolatlaugen klar gekocht und die Phenolöle mit
Kohlendioxyd oder anderen Säuren in Freiheit gesetzt werden. Ein wichtiges Verfahren
zur Gewinnung von Rohphenolen ist z. B. auch das Phenosolvan-Verfahren, bei dem
Phenole beispielsweise aus phenolhaltigen Abwässern mit organischen Lösungsmitteln
ausgewaschen werden. Die Rohphenole werden durch Destillation in einzelne Fraktionen
zerlegt, wobei man Phenole, Kresole, Kylenole, hochsiedende Alkylphenole und pechartige
Rückstände erhält.
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Von den verschiedenen Phenolen haben sich Kresolgemische am beten
bewährt, wobei ein bestimmter Gehalt an m-Kresol, das die beten harzbildenden Eigenschaften
besitzt, unerläßlich ist. Man verwendet Kresolgemische, die etwa 30 bis 60% m-Kresol
enthalten. Da die aus Braunkohlenteeren gewonnenen Kresole verhältnismäßig wenig
m-Kresol enthalten, verwendet man diese Kresole bei der Herstellung von Kunstharzen
für hochwertige Schichtpreßstoffe im allgemeinen im Gemisch mit Kresolen aus Steinkohlenteeren.
Phenol selbst gibt Harze bzw. Schichtpreßstoffe mit weniger guten elektrischen Eigenschaften.
Auch Harze aus Kresolen mit weniger als 309/o m-Kresol und aus Xylenolen wurden
von der Praxis bisher abgelehnt, da die daraus hergestellten Hartpapiere und Hartgewebe
den an sie gestellten Anforderungen hinsichtlich der mechanischen und elektrischen
Eigenschaften nicht entsprechen.
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Es ist bekannt, Teeröle aus Stein- oder Braunkohlenteer ohne Entnahme
des reinen Phenols oder der Kresole unmittelbar zur Herstellung von Phenolharzen
zu verwenden. Es ist auch bekannt, Kunstharze aus Reinphenol und Aldehyden unter
Zusatz von hochsiedenden Steinkohlenteerfraktionen herzustellen. Ferner ist es bekannt,
Phenol-Alkohole aus Beinphenol und Formaldehyd mit mehrwertigen Phenolen, z. B.
mit 40 bis 50% Brenzkatechin enthaltenden PhenolZilen aus der Braunkohlenhydrierung,
weiterzukondensieren und die erhaltenen Harze zur Herstellung von Preßmassen zu
verwenden. Auch in fetten Ölen lösliche Lackharze wurden unter Verwendung von hochsiedenden
Teerölfraktionen, die wesentliche Anteile an Xylenolen aufweisen, und Aldehyden
hergestellt.
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Demgegenüber werden nach der vorliegenden Erfindung zur Herstellung
von Schichtpreßstoffen Gemische von hochsiedenden Phenolen bzw. entsprechende Fraktionen
aus Rohphenolölen verwendet, aus denen das Beinphenol und mindestens der größte
Teil
der Kresole entfernt worden sind. Harze für Preßmassen und öllösliche Lackharze
erfordern andere Eigenschaften; für diese Verwendungszwecke werden daher die hier
vorgeschlagenen Kondensationsprodukte nicht beansprucht.
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Es wurde nämlich gefunden, daß es vorteilhaft ist, zur Tränkung der
Schichtträger Harze zu verwenden, die aus leicht zugänglichen und bisher als minderwertig
angesehenen kresolarmen oder kresolfreien, oberhalb 203° C übergehenden Fraktionen
der Destillation von Rohphenolölen aus Braunkohlenteeren bzw. Gemischen derartiger
Phenole und aus Aldehyden gewonnen werden. Die hiermit getränkten Schichtträger
ergeben normengerechte Schichtpreßstoffe aller Qualitätsklassen, insbesondere auch
der Klasse I. Diese Schichtpreßstoffe sind von ausgezeichneter Qualität und besitzen
eine außergewöhnliche Gleichmäßigkeit ihrer Eigenschaften, ohne daß dazu die nur
in ungenügender Menge zur Verfügung stehenden m-kresolreichen Kresole, z. B. Steinkohlenteerkresol,
benötigt werden.
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Zur Herstellung der Harze können z. B. die in nachstehender Weise
gewonnenen Fraktionen oder Gemische oder Extrakte derselben verwendet werden: A)
Bei der Destillation von Rohphenol, das aus Braunkohlenteerprodukten des mitteldeutschenRaumes
gewonnen wurde, wird die von 205 bis 225° C siedende Fraktion abgetrennt. Diese
Fraktion enthält neben einer geringen Menge von mitüberdestillierten Kresolen Xylenole
im engeren. Sinne, sowie ein- oder mehrwertige, alkylsubstituierte Phenole bzw.
deren saure Äther.
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B) Der bei der Destillation von Braunkohlenteer-Rohphenolen oberhalb
225° erhaltene Destillationsrückstand wird nochmals destilliert und in ein bis 250°
C überdestilliertes Topp-Produkt und einen pechartigen Rückstand zerlegt. Für die
Harzherstellung wird das Topp-Produkt verwendet, das hauptsächlich hochsiedende
Alkylphenole mit einer oder mehreren aliphatischen Seitenketten enthält. Die beiden
Fraktionen A und B können auch gemischt verarbeitet werden oder bei der Destillation
in einem einzigen Arbeitsgang, z. B. als Fraktion von 203 bis 260° C, herausgeschnitten
werden.
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C) Aus dem Destillat A wird die zwischen 212 und 218° C siedende Fraktion
herausgeschnitten und der Vor- und Nachlauf vereinigt. Beide Phenolgemische können
wahlweise auf Harze für Schichtpreßstoffe weiterverarbeitet werden.
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Die hier angegebenen Siedetemperaturen sind bei Vakuumdestillationen
auf Normaldruck umgerechnet. Aus den genannten Fraktionen kann man in folgender
Weise für hochwertige Schichtpreßstoffe geeignete Kunstharze herstellen Beispiel
1 65 Gewichtsteile der obengenannten Fraktion A, 52 Gewichtsteile Formaldehyd (36%ig),
2,6 Gewichtsteile Ammoniakwasser (25'%) werden unter Rückflußkühlung 30 Minuten
bei 60° C gerührt und» anschließend 45 Minuten gekocht. Dann wird unter Vakuum destilliert,
bis eine entnommene Harzprobe zeigt, daß das Harz nach dem Abkühlen unter kaltem
Wasser so hart ist, daß es gebrochen werden kann. -Zur Kontrolle des Endpunktes
kann auch in bekannter Weise der Schmelzpunkt, der Brechungsindex und bzw. oder
die erreichte Destillations-Endtemperatur herangezogen werden. Das Harz wird dann
rasch in dünner Schicht auf gegebenenfalls gekühlte Bleche abgezogen.
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Für die Verarbeitung zu Schichtpreßstoffen wird das Harz in Spiritus
oder Methanol aufgelöst, z. B. so, daß die Lösung 60% Festbestandteile enthält.
Man kann auch das Harz am Ende der Destillation im Schmelzfluß durch Zurühren von
Spiritus im Reaktionsgefäß selbst auflösen.
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Die Lösung eignet sich zur Herstellung sämtlicher Schichtpreßstoffe.
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Beispiel 2 80 Gewichtsteile der Fraktion B, 88 Gewichtsteile Formaldehyd
(30o/oig), 0,8 Gewichtsteile wäßrige Natronlauge (40%ig) werden unter Rückflußkühlung
1 Stunde zwischen 60 und 70° C gehalten und dann im Vakuum destilliert, bis eine
abgekühlte Probe die gewünschte Viskosität zeigt. Beispielsweise wird destilliert,
bis das Harz eine Temperatur von 65° C und nach dem Abkühlen auf 20° C eine Auslaufzeit
im Fordbecher mit 4 mm Düsenweite von 90 Sekunden erreicht hat und 60 Gewichtsteile
Wasser abdestilliert sind. Das Reaktionsgefäß wird mit Kühlwasser auf Raumtemperatur
abgekühlt und 0,8 Gewichtsteile Ammoniak (25%ig) sorgfältig eingerührt.
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Bei der an sich bekannten analytischen Prüfung dieses flüssigen Harzes
erhält man bei 2stündigem Erhitzen desselben auf 110° C 80 bis 85% festen Rückstand.
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Das Harz eignet sich besonders für die Herstellung von Hartgeweben
und Faserplatten.
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In der gleichen Weise wie bei diesen Beispielen können Kunstharze
für Schichtpreßstoffe auch aus den weiteren oben angeführten Fraktionen bzw. ihren
Gemischen hergestellt werden.