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Kunstharzpreßmischungen Die Erfindung bezieht sich auf Kunstharzpreßmischungen,
die wärmehärtbare Harze enthalten und durch Druck und Hitze zu harten Körpern verformbar
sind.
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Von Formgebilden, die aus solchen Preßmassen hergestellt werden sollen,
muß man für sehr viele Zwecke gute mechanische Eigenschaften fordern, wie Zähigkeit,
Stoßfestigkeit und eine gewisse Elastizität. Man versetzt zu diesem Zweck die Kunstharzmischungen
mit Füllstoffen.
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Hierfür sind eine Reihe von Materialien vorgeschlagen worden. Unter
anderem hat man versucht, ein stets und billig zu beschaffendes Material, nämlich
Holzmehl, zu verwenden. Die bei seiner Verwendung aus den Kunstharzmischungen thermisch
härtbarer Harze hergestellten Erzeugnisse besitzen aber nur eine verhältnismäßig
niedrige Stoß festigkeit und sind auch ziemlich brüchig.
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Mit Baumwollflocken als Füllmaterial erhält man Körper, die eine
genügende Stoßfestigkeit besitzen und weitgehend bruchfest sind. Indes beschränkt
sich die Verwendung des Baumwollmaterials auf Gemische für wertvollere Zwecke, da
das Füllmaterial verhältnismäßig teuer ist. Von den Vorzügen, z. B. Metall zu ersetzen,
kann man daher aus wirtschaftlichen Gründen nicht den erwünschten Gebrauch machen.
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Es ist ferner bekannt, tierische und pflanzliche Faserstoffe, ebenso
anorganische Stoffe, zum Verstärken von Preßmassen zu verwenden, indem man sie mit
Cellulosetriacetat überzieht. Für derartige Füllstoffe wird geltend gemacht, daß
sie durch die Behandlung weitgehend dem Cellulosetriacetat angeglichen werden in
den Eigenschaften oder diese erreichen, so daß sich die geformten Gegenstände insbesondere
durch eine gute Isolierfähigkeit und Formbeständigkeit, d. h. Beständigkeit gegenüber
Quellung oder Schrumpfung, auszeichnen.
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Auch diesem Verfahren hängt als Nachteil an, daß es verhältnismäßig
teure Formkörper liefert, sofern man als Füllmaterial Baumwollfasern verwendet.
Man will sich andererseits aber auch die natürlichen guten Eigenschaften eines Materials,
wie es in der Baumwollfaser zur Verfügung steht, in der Reihe der verschiedenen,
hier in Frage kommenden Materialien zunutze machen.
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Hier setzt nun die Erfindung ein. Danach gelingt es, beiden Forderungen
gleichzeitig zu entsprechen, nämlich einmal Baumwollfasern als Füllstoff zu verwenden
und trotzdem billig zu arbeiten. Ein solches Rohmaterial für die Füllmassen sind
die Filterrückstände, die man aus der Reinigung von Celluloseestern bei der Herstellung
von Celluloseesterlacken oder in Spinnereibetrieben vor Zuführung zu den Spinndüsen
oder anderen Betrieben zur Erzeugung von Gellulosefabrikaten erhält.
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Gekennzeichnet wird demnach die vorliegende Erfindung durch die Verwendung
solcher Rückstände als Füllstoffe für Kunstharzmischungen mit einem Gehalt wärmehärtbarer
Harze. Das aus den Rückständen an-
fallende Material weist je nachdem, was die Filterpackungen
passiert hat, Imprägnierungen der verschiedensten Ester auf. Es kann sich sowohl
um Celluloseester organischer und anorganischer Säuren sowie um gemischte Ester
handeln. Als Beispiele seien genannt: Celluloseacetat, -propionat, -butyrat, Celluloseacetylbutylester,
-acetylpropylester, Cellulosenitrat.
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Nach üblichen Arbeitsweisen läßt man beispielsweise Lacke im Dauerbetrieb
durch mit Gaze überzogene Vliese oder Filterpackungen laufen und wechselt aus, sobald
sich mit der Zeit die Filterschicht mit zurückgehaltenem Lack vollgesetzt hat. Die
vollgesetzten Filterkuchen hat man bisher für nichts mehr verwenden können, sondern
sie als unbrauchbaren Rückstand wegwerfen müssen.
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Um das Filtermaterial für die erfindungsgemäße Verwendung vorzubereiten,
wird es getrocknet und zerkleinert, z. B. gemahlen oder geschrotet, so daß man daraus
eine Masse aus kurzen Fasern oder kleinen Spänchen erhält, die mit Celluloseester
beladen sind. Die Länge der Fasern beträgt zweckmäßig zwischen 0,5 und 1 mm. Die
so erhaltene Füllmasse ist billiger als die üblichen Baumwollflocken und im Preis
günstiger selbst als ein so wohlfeiles Material wie Holzmehl, demgegenüber es aber
den Vorteil besitzt, daß die aus der Kunstharzpreßmischung erzeugten Körper eine
wesentlich größere Festigkeit und vor allem Stoßfestigkeit besitzen.
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Die Kunstharzpreßmischungen, die einen gewissen Gehalt an dem erfindungsgemäßen
Füller als Hauptfüllstoff haben, können auch noch andere Materialien als
Hilfsfüller
enthalten. Für diese kommt eine Reihe von verschiedensten Stoffen in Betracht, deren
Auswahl sich nach dem jeweils verfolgten Zweck richtet.
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Als bindend wirkende, wärmehärtbare Harze, die als Vorkondensat oder
Teilpolymerisat verwendet werden und in an sich bekannter Weise Formkörper ergeben,
kommen in Betracht: Phenolformaldehydharze, Harnstoffformaldehydharze, Melaminformaldehydharze
u. dgl., die sich für eine Herstellung von Preß- oder Spritzerzeugnissen eignen.
Harze aus Phenol und Formaldehyd stehen dabei an erster Stelle der wärmehärtbaren
Harze.
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Statt Phenol kann man aber auch andere Phenolhomologe oder Phenolabkömmlinge
verwenden, wie z. B.
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Kresol, Xylenol, Amylphenol, Resorcin oder deren Homologe, Derivate
oder Mischungen. An Stelle von Formaldehyd kann man andere Aldehyde und Ketone verwenden,
die eine reaktionsfähige Methylengruppe oder eine substituierte Methylengruppe enthalten,
wie etwa Paraformaldehyd, Furfurol, Acrolein oder deren homologe Polymere oder Derivate.
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Als Hilfsfüller seien die nachstehend aufgeführten Materialien genannt:
Baumwoliflocken oder Baumwollzeug, Alphacellulose, Holzpülpe, Flachs, Jute, Kapok,
Wolle, Haar, Seide, künstliche Fasern einschließlich Cellulosefasern, wie Hydratcellulose,
Celluloseester, gemischte Celluloseester, Celluloseäther, gemischte Celluloseäther,
Cellulosehydroxyalkyläther, Cellulosecarboxyalkyläther, Celluloseätherxanthogenate,
Cellulosexanthogenat-Fettsäuren, natürlicher oder künstlicher Kautschuk und deren
Derivate, auch Fasern aus Alginsäure, Gelatine oder Kasein, mineralische Fasern,
wie z. B. von gesponnenem Glas, Asbest oder Mineralwolle; schließlich kann man auch
Fasern natürlicher oder synthetischer Harze venvenden, soweit sie während ihrer
Verwendung nicht klebrig werden, sowie Fasern und Fädchen, die man durch Zerschleißen
nichtfaseriger Filme, z. B. solcher aus regenerierter Cellulose, erhält.
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Die Wahl der anderen Hilfsfüllmaterialien wurde durch den Verwendungszweck
des Fertigproduktes bestimmt.
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Der Füller kann allein dazu dienen, den Raum zwischen den Fasern auszufüllen
und dadurch die Dichte des Artikels und ebenso seine mechanische Stoßfestigkeit
zu erhöhen, kann aber ebenso die Eigenschaften des Artikels in anderer Hinsicht
verbessern oder verändern, wie z. B. die Wärme- oder Stromleitfähigkeit, die Widerstandsfähigkeit
gegen Schläge, chemische oder mechanische Korrosion. Die Hilfsfüllmasse kann aus
einem Pigment bestehen, wie z. B. Chromoxyd, Titanoxyd, Eisenoxydpigment, Bariumsulfat,
Ruß, Graphit, Zinkoxyd, oder sie kann eine besonders absorbierende Substanz sein,
wie z. B. aktiviertes Magnesiumsilikat, Aktivkohle, Silikagel, aktiviertes Aluminium,
Fullererde, aktivierte Bleicherde, aktivierter Bauxit, Kreide. Der Hilfsfüller kann
ebenso aus Asbestpulver, Glimmer, Sand, Steinmehl, Ton, Ziegelstaub, Diatomeenerde,
Talkum oder Schiefermehl bestehen.
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Zur Herstellung von Schleif- oder Poliereinrichtungen aus den Kunstharzpreßmischungen
mit dem erfindungsgemäßen Zusatz kann man Schjeifmaterial als zusätzlichen Füllstoff
verwenden. Dazu eignet sich jedes herkömmliche Schleifmittel, z. B. Siliziumcarbid,
Borcarbid, geschmolzenes (gesintertes) Aluminiumoxyd, Bimsstein, Karborund,Schmirgel,
Eisenoxyd und ähnliche Materialien. Die Größe der Schleifpartikeln kann von Polier-
oder Schleifpulverfeinheit bis zu gröberen Mahlkörnungen variieren.
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Kunstharzpreßmischungen gemäß der Erfindung enthalten zweckmäßig
an vorkondensiertem, wärmehärtbarem Harz 5 bis 50O/o. Der Gehalt an Hauptfüllmaterial,
d. h. einem aus der Vereinigung von Celluloseestern
stammenden, mit Ester vollgesetztem
Baumwollfilter, soll aber mindestens 501, betragen, der Rest ist dann ein Hilfsfüllmaterial.
Wenn neben dem Hauptfüllmaterial noch andere Hilfsfüllstoffe verwendet werden, so
kann der Gehalt an Hauptfüllmaterial von der Gesamtgewichtsmenge der Mischung bis
zu 5001, betragen. Zum Hauptfüllmaterial sind noch solche Hilfsstoffe zu rechnen,
die als Formhilfsstoffe in kleinen Mengen gebräuchlich sind. Derartige Stoffe sind
beispielsweise Formschmiermittel, Pigmente, Plastifizierungsmittel sowie Farbe,
beispielsweise wie erwähnt, 20/o Zinkstearat und/oder 201o einer Farbe oder eines
Pigments. Den Mischungen können auch noch andere wirksame Stoffe, z. B. Metallteilchen,
zwecks Erzielung eines Dekors beigegeben werden. In dem erfindungsgemäßen Hauptfüller
bewegt sich das Verhältnis von faseriger Cellulose zu nichtfaserigem Celluloseester
zwischen 45: 55 und 55: 45. Der Anteil an Hilfsfüller kann von 0 bis 45 01, reichen.
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Ist die Preßmasse bestimmt für die Herstellung von nicht zum Schleifen
verwendeten Erzeugnissen, so beträgt das Füllmaterial in jedem Fall mindestens 5001,
des gesamten Mischungsgewichts und von diesem wieder der Hauptfüller mindestens
50 Gewichtsprozent. Dabei beträgt die Menge an Hauptfüller, bezogen auf das Gesamtgewicht
der Mischung, mindestens 45O1o, und der Hilfsfülleranteil kann gegebenenfalls auch
bis auf 45°/0 gesteigert werden. Vorzugsweise enthält eine solche Preßmasse 10 bis
5001o Vorkondensat, mindestens 45 01, Hauptfüller und Rest Hilfsfüller.
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Zur Verwendung als Schleifmaterial, d. h. wenn ein Schleifmaterial
als Hilfsfüller zugesetzt wird, kann der Hauptfüller von mindestens 5 bis zu 5001,
betragen.
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Bevorzugte Mischungen haben einen Gewichtsanteil von 5 bis 15 ovo
Harz, 5 bis 50°/0 Hauptfüller und Rest Schleifmittel.
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Die aus den Kunstharzpreßmischungen geformten Gegenstände lassen
sich auf Grund ihrer durch den erfindungsgemäßen Zusatz erteilten Eigenschaften
vorzüglich bearbeiten. Sie können jeder gewünschten oder notwendigen Nachbearbeitung
unterworfen werden, worunter alle in der Fertigung von Kunststofferzeugnissen gebräuchlichen
Bearbeitungen zu verstehen sind, die dem eigentlichen Formprozeß folgen oder ihn
ergänzen, wie z. B. das Absanden, Lochen, Stanzen, Scheren, Räumen, Putzen, Hobeln,
Glätten oder Polieren und bei Preßerzeugnissen das Abgraten druckgeformter Gegenstände.
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In den folgenden Beispielen, in denen unter »Teilen« Gewichtsteile
zu verstehen sind, soweit nicht ausdrücklich angegeben, sind Standardnormen und
Teste zugrunde gelegt, wie sie von der American Society for Testing Materials (ASTM)
festgesetzt sind. Die Schlagfestigkeit wurde mit Hilfe der Izod-Kerbschlagprobe
ermittelt.
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Beispiel 1 Ein handelsübliches Celluloseacetat in Aceton enthaltendem
Lack wurde durch mit Gazehülle umschlossene Baumwollwatte geschickt, bis die Watte
vollständig von Lack durchtränkt war. Die imprägnierte umhüllte Baumwollwatte wurde
getrocknet und zerkleinert zu einer Masse, die aus Linters und kurzen Fasern bestand,
deren Länge zwischen 0,5 und 1 mm betrug und mit dem nichtfaserigen Celluloseacetat
beladen waren. Durch Acetylbestimmungen wurden in der gemahlenen Masse festgestellt
50,7 01o faserige Cellulose und 49,4 Gewichtsprozent nichtfaseriges Celluloseacetat,
dessen größter Teil von den Fasern und Fädchen aufgenommen war.
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50 Teile der gemahlenen Masse und ungefähr 50 Teile vorkondensiertes
Phenolformaldehydharz im B-Stadium, 2 Teile Zinkstearat und 2 Teile Ruß wurden in
einer Kugelmühle innig vermischt. Abgewogene Portionen der
Mischung
wurden nach der ASTM-Bestimmung D 25643 T geformt, um so Preßteile zu erhalten,
deren Abmessungen 12,7 1,27 1,27 cm betrugen, indem man die Masse in den nach dieser
Methode vorgeschriebenen Formen auf eine Temperatur von 157"C unter einem Druck
von 33 kg/cm2 erhitzte und die Masse 8 Minuten unter diesem Druck und dieser Temperatur
hielt. Die Formen wurden dann gekühlt und geöffnet. Die durchschnittliche Schlagfestigkeit
der geformten Artikel betrug 0,44.
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Beispiel 2 50 Teile der Hauptfüllmasse wie im Beispiel 1 und 50 Teile
eines vorkondensierten Phenolformaldehydharzes wurden gemischt und geformt wie im
Beispiel 1.
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Die geformten Teile hatten eine durchschnittliche Schlagfestigkeit
von 0,38.
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Beispiel 3 50 Teile Hauptfüllmasse wie im Beispiel 1, ungefähr 50
Teile vorkondensiertes Phenolformaldehydharz, 2 Teile Ruß und 1 Teil Zinkstearat
wurden gemischt und die Mischung unter den in der ASTM-Bestimmung Nr.
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D 651-42 T bei einer Temperatur von 1490 C und unter einem Druck von
33 kg/cm2 geformt. Die so erhaltenen Formartikel hatten eine durchschnittliche Schlagfestigkeit
von 0,40.
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PATENTANSPROCHE: 1. Kunstharzpreßmischungen, die wärmehärtbare Harze
und als Füllstoffe mit Celluloseester überzogene faserige pflanzliche Stoffe enthalten,
dadurch gekannzeichnet, daß als Füllstoff die aus der Reinigung von Celluloseestern
stammenden, mit Ester vollgesetzten Baumwollfilter verwendet werden.