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Herstellung von Formkörpern hoher Biegefestigkeit unter Verwendung
von vorbehandeltem Asbest Es sind zahlreiche Verfahren zur- Herstellung von Formkörpern
oder Platten aus kautschuk- oder harzgebundenem Asbest bekannt. Speziell für Platten
auf Asbestgrundlage hat sich die Bezeichnung »Jt«-Platten eingebürgert. Für diese
Asbestprodukte. werden praktisch alle verfügbaren Asbestsorten eingesetzt. Als Harzkomponente
verwendet man für die Herstellung geformter Gebilde aus Asbest nach bekannten Verfahren
die verschiedensten Kunstharze. Ihre Auswahl richtet sich ebenso wie die der jeweils
verwendeten Asbestart nach den Anforderungen, die an das fertige Produkt gestellt
werden. Die handelsüblichen Asbestkunstharzprodukte enthalten häufig außer Asbest
noch andere anorganische oder organische Füllstoffe.
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Zur Herstellung von Brems- oder Kupplungsbelägen verarbeitet man
nach bekannten Verfahren Asbest mit Kautschuk oder Kunstharzen. Für diese Zwecke
eingesetzte Asbestgewebe werden häufig noch durch eine Messingdrahtseele verstärkt.
Als Kunstharz sind für die Herstellung von Brems-Kupplungsbelägen be senders Phenolharze
geeignet.
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Asbest, der mit Kautschuk oder Kunstharzen verarbeitet werden soll,
wird häufig in bekannter Weise einer Vorbehandlung mit Mineralsäuren unterzogen.
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Neuerdings werden auch in zunehmendem Maße kunstharzgetränkte Gewebe,
z B. solche aus Asbestfasern, zu mechanisch und thermisch hochfesten Artikeln verpreßt.
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Aus der USA.-Patentschrift 2 680 104 ist es bekannt, die Asbestfasern
mit Aminoplasten vorzubehandeln.
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Man muß die Asbestfasern mit der wäßrigen Lösung des Aminoplastharzes
längere Zeit kneten, um eine gleichzeitige und innige Vermengung zu erhalten. Dabei
werden die langfaserigen Asbestanteile unerwünscht zerkleinert und zerrieben. Gerade
die langfaserigen Anteile sind jedoch erwünscht, da sie dem späteren Formkörper
mechanische Festigkeit verleihen.
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Die Erfindung betrifft die Verwendung eines speziell vorbehandelten
Asbestes als Füllstoff zur Herstellung von Formkörpern.
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Erfindungsgemäß wird zur Herstellung von Formkörpern hoher Biegefestigkeit
auf der Basis von Polykondensations- bzw. Polyadditionsharzen mit Caprolactam sowie
gegebenenfalls zusätzlich mit Ammoniumsalzen vorbehandelter Asbest verwendet.
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Hierfür eignen sich alle in der Natur vorkommenden Asbestarten, besonders
kurzfaseriger Chrysotilasbest.
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Die Vorbehandlung der Asbestfaser ist mit Caprolactam in bekannter
Weise leicht durchzuführen. Ein Kneten ist nicht erforderlich. Die ursprüngliche
Faserstruktur bleibt erhalten. Das Gemenge wird darüber hinaus plastifiziert. Man
kann vermuten, daß Caprolactam zum Teil in das Asbestgitter eingebaut wird, wobei
eine Aufweitung des Gitters eintritt. Ähnliche Beobachtungen wurden auch bei Tonen
gemacht.
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Hierdurch dürfte die leichtere Verarbeitbarkeit erklärt sein bzw Ursache
dafür liegen, daß die mit dem vorbehandelten Asbest erhaltenen Formkörper derartig
hohe Biegefestigkeiten aufweisen.
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Mit gleichem Erfolg können an Stelle des technisch reinen Caprolactams
auch Lactamöle bzw. monomerenhaltige Waschwässet, die bei der Wasserbehandlung von
Polycaprolactam anfallen, zur Vorbehandlung des Asbestes verwendet werden. Der auf
diese Weise-vorbehandelte Asbest wird vorzugsweise bei Temperaturen von 100 bis
200"C getrocknet und dann mit hitzehärtbaren organischen höhermolekularen Polvkondensations-
bzw. Polyadditionsverbindungen, wie Phenol- oder Melaminharzen, härtbaren Si-organischen
Verbindungen oder höhermolekularen Epoxydverbindungen zu keramikähnlichen Körpern
verarbeitet.
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Bei der erfindungsgemäßen Verwendung von mit Caprolactam, gegebenenfalls
zusammen mit Ammoniumsalzen, vorbehandeltem Asbest können wesentsich, größere Mengen
Asbest zur Erzielung einer bestimmten Festigkeit in die Masse eingearbeitet werden.
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Durch Zusätze von Farbstoffen können gefärbte Produkte erhalten oder
durch Verarbeitung von erfindungsgemäß vorbehandeltem Asbest mit ferromagnetischen
Stoffen, wie y-Fe2O3, Hammerschlag, Eisenpulver oder Eisenfeilicht, keramikähnliche
Produkte von hoher mechanischer Festigkeit mit ferromagnetischen Eigenschaften hergestellt
werden. Weiterhin können auch so vorbehandelter Ton, dessen Verwendung hier nicht
Gegenstand ist, und vorbehandelter Asbest zusammen mit einer oder mehreren der genannten
härtbaren höhermolekularen Komponenten
zu mechanisch festen, temperaturbeständigen
Formkörpern verarbeitet werden. In Tabelle 1 sind die Biegefestigkeiten keramikähnlicher
Produkte zusammengefaßt, die aus Asbest durch. Verarbeitung mit hitzehärtbaren höhermolekularen
Komponenten und anschließender Aushärtung erhalten worden waren. Tabelle 1
| Härtungs- Biege- |
| Vorbehandunglung des Asbestes Massenzusammensetzung |
| bedingungen festigkeit |
| 1, - 58,0 % Asbest 1 Stunde 200°C 242 kg/cm² |
| 29,4% Phenolharz |
| 12,6 0/o Wasser |
| 2. Mit Caprolactam vorbehandelt, bei 105°C ge- 58,0 % Asbest
1 Stunde 200°C 645 kg/cm² |
| trocknet 29,4 % Phenolharz |
| 12,6 % Wasser |
| 3. Mit NH4Cl + Caprolactam vorbehandelt, bei 105°C 58,0 0/o
Asbest 1 Stunde 200°C 392 kg/cma |
| getrocknet 29,4 % Phenolharz |
| 12,6% Wasser |
| 4. - 48,9 % Asbest 1 Stunde 200°C 76 kg/cm² |
| 25,5 % Melaminharz |
| 25,50/o Wasser |
| 5. Mit Caprolactam verbehandelt, bei 105°C ge- 48,9 % Asbest
1 Stunde 200°C 148 kg/cm² |
| trocknet 25,5 % Melaminharz |
| 25,5 % Wasser |
| 6. - 48 % Asbest 1 Stunde 200°C 160 kg/cm² |
| 26 % Epoxydharz |
| 26 % Benzol |
| 7. Mit Caprolactam vorbehandelt, bei 105°C ge- 48 % Asbest
1 Stunde 200°C 171 kg/cm² |
| trocknet 260/o Epoxydharz |
| 26% Benzol |
Tabelle 2
| Härtungs- Biege- |
| Vorbehandlung des Asbestes Massenzusammensetzung |
| bedingungen festigkeit |
| 9. Mit Caprolactam vorbehandelt, bei 105°C 57,9% Asbest 15
Minuten 200°C (nicht |
| getrocknet - 29,4 0/o Phenolharz - ausgehärtet). |
| 12,6% Wasser |
| 8. Mit Caprolactam vorbehandelt, bei 105°C 57,9% Asbest 30Minuten
200°C 246 kg/cm² |
| getrocknet 29,4 0/o Phenolharz |
| 12,6% Wasser |
| 1. Mit Caprolactam vorbehandelt, bei 105°C 57,9% Asbest 1 Stunde
150°C 241 kg/cm² |
| getrocknet 29,4% Phenolharz |
| 12,601o Wasser |
| 6. Mit Caprolactam vorbehandelt, bei 105°C 57,9 0/o Asbest
1 Stunde 200°C 645 kg/cm2 |
| getrocknet 29,4 0/o Phenolharz |
| 12,6% Wasser |
| 1. Mit Caprolactam vorbehandelt, bei 105°C 57,9% Asbest 1 Stunde
150°C 241 kg/cm² |
| getrocknet | - 29,4 °/o Phenolharz |
| 12,6% Wasser |
| 2. Mit Caprolactam vorbehandelt, bei 105°C 57,9% Asbest 1Stunde
160°C 287 kg/cm² |
| getrocknet .29,4 0/o Phenolharz |
| 12,60/o Wasser |
| 3. Mit Caprolactam vorbehandelt, bei 1050 C 57,9% Asbest 1Stunde
170°C 358 kg/cm2 |
| getrocknet 29,4 % Phenolharz |
| 12,6% Wasser |
| 4. Mit Caprolactam vorbehandelt, bei 105°C 57,9% Asbest 1 Stunde
180°C 365 kg/cm² |
| getrocknet 29,4 % Phenolharz |
| 12,6% Wasser |
| 5. Mit Caprolactam vorbehandelt, bei 1050 C - 57,9% Asbest
| 1 Stunde 190°C 412 kg/cm2 |
| getrocknet | 29,4% Phenolharz |
| 12,6 0/o Wasser |
Eine vergleichsweise Vorbehandlung anderer zerkleinerter anorganischer
oder organischer Substanzen, die üblicherweise als Füllstoffe oder zur Herstellung
von Fertigbauteilen verwendet werden, wie Sand, Ziegelmehl, Glimmer, Flugasche,
Schlacke, Gips, Kalk oder Sägemehl mit Caprolactam führt dagegen zu keinen oder
nur ganz geringfügigen Erhöhungen der Biegefestigkeit der daraus hergestellten Produkte.
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Der Einfluß der Härtungsbedingungen auf die Biegefestigkeit von unter
Verwendung von Phenolharz hergestellten Produkten ist aus Tabelle 2 zu ersehen.
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Das spezifische Gewicht bei 20"C der ohne Druckanwendung hergestellten
Körper liegt zwischen 0,87 und 1,47 g/cm2. Die Säurebeständigkeit der ausgehärteten
Produkte ist von der Natur des als Bindemittel verwendeten Harzes abhängig. Die
Vorbehandlung des Asbestes wirkt sich günstig auf die Beständigkeit der Produkte
gegenüber konzentrierter Salzsäure aus.
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Bei in Tabelle 1 beschriebenen Produkten treten z. B. durch 24stündige
Einwirkung von konzentrierter Salzsäure (d = 1,19) bei 20"C folgende Gewichtsverluste
an quaderförmigen Probekörpern (Kantenlängen 10 10 100 mm) ein: 1. 1,47°/ov 3. 0,540/o,
4. 0,950/o.
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Beispiel 2000 Gewichtsteile kurzfaserigen Chrysotilasbestes werden
mit einer Lösung von 750 Gewichtsteilen Caprolactam in 350 Gewichtsteilen Wasser
1 Stunde unter ständigem Rühren bis zum Siedepunkt des flüssigen Anteiles der Aufschlämmung
erhitzt. Anschließend wird der Asbest durch Absaugen von der wäßrigen Phase getrennt
una bis zur Gewichtskonstanz auf 105"C erhitzt. Dann wird dieser vorbehandelte Asbest
zerfasert und mit einer handelsüblichen wäßri-
gen Phenolharzlösung (700/0in) unter
erfindungsgemäßer Verwendung weiterverarbeitet. Man verknetet 579 Gewichtsteile
Asbest mit 420 Gewichtsteilen einer 700/0eigen wäßrigen Lösung eines Phenolharzes.
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Anschließend wird die erhaltene Masse verformt, 1 Stunde stehengelassen
und dann durch 1stündiges Erhitzen auf 200"C ausgehärtet. Die erhaltenen keramikähnlichen
Körper zeigen eine Biegefestigkeit von etwa 650 kg/cm2 nach DIN 52030.
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Der Verbrauch an Vorbehandlungsreagenzien ist relativ gering und
beträgt durchschnittlich weniger als 100/o der eingesetzten Asbestmenge.
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Die Härtezeit kann durch Zusatz von für die jeweilige Harzkomponente
bekannten Härtungsbeschleuniger verkürzt werden. Weiterhin kann die Aushärtung auch
im Vakuum oder unter Druckanwendung durchgeführt werden.
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Man ei hält auf diesem Wege Formkörper für viele Verwendungszwecke.
Es lassen sich Isolierungstoffe, Baustoffe, besonders für Fertigbauteile oder dgl.
herstellen. Es kann auch ein Asbestgewebe in der beschriebenen Weise vorbehandelt
und dann erfindungsgemäß mit der Harzkomponente weiterverarbeitet werden.
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Dieses Verfahren dient zur Herstellung von Blemsbelägen und anderen
mechanisch und thermisch widerstandsfähigen Asbestkunstharzprodukten. Für den letzteren
Zweck kommen vorwiegend Phenolharze als Harzkomponente in Frage.