DE2261329A1

DE2261329A1 - Verfahren zur herstellung von formkoerpern aus hitzegehaertetem material

Info

Publication number: DE2261329A1
Application number: DE19722261329
Authority: DE
Inventors: Jun Robert H Beck; Amos Golovoy
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1971-12-17
Filing date: 1972-12-15
Publication date: 1973-06-28
Also published as: GB1376512A

Description

Gemäß der Erfindung werden hitzegehärtete Abfallpolymere zurückgewonnen. Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur Herstellung brauchbarer Formkörper, bei dem eine holzmehlhaltige hitzegehärtete Masse pulverisiert wird, das hitzegehärtete Pulver mit teilchenförmigen! nicht oder teilweise mit Füllstoff versehenem selbstvernetzbarem und hitzehärtbarem Phenol-Formaldehyd-Novolakharz trocken vermischt wird und die gemischte Masse aus holzmehlhaltigem hitzegehärtetem Material und hitzehärtbarem Harz geformt wird. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird das trockene Gemisch

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bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Novolakharzes und unterhalb der Hitzehärtungs- oder Härtungstemperatur des Novolakharzes extrudiert und das Extrudat vor der Formgebung zerkleinert.

Die Anwendung der Spritzgußtechnik zur Bearbeitung hitzehärtender Harze, z.B. Phenolharze, Melaminharze, Alkydharze und dergleichen, nimmt aufgrund größerer Formgeschwindigkeiten und besserer Produktqualität in diesem Verfahren rasch zu. Ein erheblicher Anteil des in die Form eintretenden Materials wird zur Füllung des /mgußkegels und der Hauptkanäle der Form verwendet. Wenn dieser Teil einmal gehärtet ist, wird er als Abfall verworfen, da er nicht direkt zur Formung wieder verwendet werden kann. Dieser Teil, der bis zu 30 Gewichts% betragen kann, stellt einen wirtschaftlichen Verlust sowie ein Beseitigungsproblera dar.

Gemäß der Erfindung werden hitzegehärtete Abfallpolymere zurückgewonnen und als Füllmaterial für ungefüllte nicht-

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umgesetzte hitzehärtende Materialien verwendet.

Kach dem Verfahren der Erfindung wird Abfall gemahlen und zu einem feinen Pulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser unter etwa 70/u, gewöhnlich im Bereich von etwa 1 bis etwa 70/U und bevorzugt im Bereich von etwa 5 bis etwa 20/u pulverisiert. Dieses Pulver wird mit teilchenförmigem nichtgefülltem hitzehärtbarem Phenol-Formaldehyd-iJovolakharz oder dem gleichen teilweise mit Füllstoff versehenem Harz, d.h. einem Harz, das eine geringere Konzentration εη Holzmehl oder anderem teilchenförmigem Füllstoff aufweist als die im geformten Produkt zu verwendende Konzentration, trocken vermischt. Das teilchenförmige hitzehörtbare Harz besitzt eine mittlere Teilchengröße im gleichen Größenbereich wie das pulverisierte hitzegehärtete Material. Anders ausgedrückt, kann der gesamte teilchenförmige Füllstoff in dem geformten

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Produkt durch das holzmehlhaltige hitzegehärtete Abfallmaterial geliefert werden^oder Holzmehl oder anderer teilchenförmiger Füllstoff kann zu dem hitzehärtbaren Harz zur Ergänzung des pulverisierten hitzegehärteten Materials zugesetzt v/erden. Der gesamte teilchenförmige Füllstoff liegt im Bereich von etwa 5 "bis etwa 50 Gewichts^ des Formpulvers und geformten Produktes, wobei das hitzegehärtete pulverisierte Material wenigstens 50 Gewichts^ des teilchenförmigen Füllstoffs liefert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das trockene Gemisch zunächst durch einen üblichen Extruder bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des hitzehärtbaren Harzes und unterhalb seiner Härtungstemperatur, d.h. der Temperatur, bei der das hitzehärtbare Harz vernetzt, geführt. Beispielsweise kann bei einem Phenol-Formaldehydharz (Novo-Iak) mit einem Molekulargewicht im Bereich von etwa 600 bis etwa 2 000 und einem Schmelzpunkt im Bereich von etwa 85 bis etwa 11 σο (185 bis 230°F), xiras hier zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird, die maximale Extrudiertemperatur im Bereich von etwa 90 bis etwa 115⁰C (194 bis 240 F) liegen. Das Extrudat kann dann gekühlt, pelletinjert oder unter Bildung eines Formmaterials pulverisiert werden. Der hier verwendete Ausdruck "teilchenFörmiges Exl.riKlat" soll sowohl pelletisiertes als auch pulverförmiges Extrudat einschließen.

Bei der Formgebung liegt die Härtungstemperatur im Bereich von etwa 150 bis etwa 220⁰C (300 bis 425°F). Wenn das Pulver durch Spritzguß geformt wird, werden gewöhnlich Drücke im Bereich von etwa 700 bis etwa 1 410 kg/cm (10 000 bis 20 000 psi) verwendet. Bei Preßverformung wird ein Druck im bereich von etwa 105 bis etwa 1 050 kg/cm² (1 500 bis 15000psi)

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häufiger von etwa 140 bis etwa 1 050 kg/cm (2 000 bis 15 000 psi) verwendet.

Die Herstellung eines Novolaks aus Formaldehyd und- Phenol ist in Preparative Methods of Polymer Chemistry von Vi.R. Sorenson und T.V/. Campbell, Interscience Publishers Inc., New York, N.Y. (1961) beginnend auf Seite 295 beschrieben.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert, in denen die verwendeten Novolakharze eia mittleres Molekulargewicht im Bereich von etwa 600 bis etwa 2 und einen Schmelzpunkt im Bereich von etwa 85 bis 11GFC (185 bis 230 F) aufweisen.

Beispiel 1

Abfall von Formkörpern aus einem holzmehlgefüllten Phenol-Formaldehydharz, d.h. ein Novolak mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 1 000, wird gemahlen, pulverisiert und auf eine Teilchengröße im Bereich von 1 bis 30/U mit einer mittleren Teilchengröße von 5/u, gesiebt. Der pulverisierte Abfall wird dann im Gev/ichtsverhältnis 1:1 mit ungefülltem Phenol-Formaldehydharz , d.h. ein Novolak mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 1 000, trocken vermischt und durch einen Extruder mit einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser wie 10:1 und einem Schneckenverdichtungsverhältnis von 1:1 bei einer Temperatur von 100⁰C (212⁰F) geführt. Das pelletisierte Extrudat wird auf einer hitzehärtenden Kolbenschneckenspritzgußmaschine unter Verwendung folgender Formung sbedingungen geformt:

Formtemperatur 17CC

Zylindertemperatur 10OT

Spritzdruck 703 kg/cm

(10 00Ö psi)

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Die Formteile ergeben Zugfestigkeiten im Bereich von 490 bis 635 kg/cm (7 000 bis 9 000 psi) bei ausgezeichneter Oberflächenbeschaffenheit.

Beispiel 2

Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 wurde mit der Aufnahme wiederholt, daß der Abfall auf eine Teilchengröße im Bereich von 5 bis 70 /u mit einer Durchschnittsgröße von etwa 20/u gesiebt wurde. Die wie in Beispiel 1 geformten Tei-

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Ie ergaben Zugfestigkeiten im Bereich von 420 bis 565 kg/cm (6 000 bis 8 000 psi) bei guter Oberflächenbeschaffenheit.

Beispiel 3

- Uns gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß der Abfall auf Teilchengrößen im Bereich von 5 bis 150/U bei einer mittleren Größe von 45/u gesiebt wurde. Die Formteile ergaben Zugfestigkeiten im Bereich von 280 bis 425 kg/cm² (4 000 bis 6 000 psi) mit rauhen Oberflächen.

Beispiel 4

Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 wurde mit der Aufnahme wiederholt, daß Abfall mit ungefülltem IJovolakharz im Gew.i chtsverliältnis von 1:3 vermischt wurde. Die Formtei- !Ie ergaben Zugfestigkeiten im Bereich von 490 bis 635 kg/cm (7 (JOO bis 9 000 psi) mit ausgezeichneter Oberflächenbeschafi'onhe-it..

Beispiel 5

I'as gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 wurde mit der Aufnahme v/iederholt, daß etwa 5 Gewichtsteile des pulveri-

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eierten Abfalls mit etwa 95 Gewichtsteilen ungefülltem Novolakharz trocken vermischt wurden.

Beispiel 6

Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß etwa 10 Gewichtsteile des pulverisierten Abfalls mit etwa 90 Gewichtsteilen teilvreise gefülltem Kovolakharz, das etwa 15 Gewichts/ό Holzmehl enthielt, trocken vermischt wurden, das Extrudat gemahlen und in der Kugelmühle auf einen mittleren Teilchenduirchmesser von etwa 10/u vermählen und das erhaltene Pulver bei einer Temperatur von etwa 204'C (400⁰F) unter einem Druck von etwa 140 kg/cm' (2 000 psi) preßverformt wurde.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand bevorzugter Ausfiihruripsformen beschrieben, ohne darauf begrenzt zu sein.

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Claims

Pat entansprüch e

1,7 Verfahren zur Herstellung von Formgegenständen aus hitzegehärtetem Material, dadurch gekennzeichnet, daß holzmehlhaltiges hitzegehärtetes Material auf einen mittleren Teilchendurchmesser unter etwa 70/U pulverisiert wird, das hitzegehärtete pulverisierte Material mit teilchenförmigen! hitzehärtbaren Phenol-Formaldehyd-Movolakharz mit einem mittleren Teilchendurchmesser unter etwa 70/u trocken vermischt wird und das erhaltene Gemisch bei einer Temperatur im Bereich von etwa 149 bis 204⁸C (300 bis 400°F) unter einem Druck von über .etwa 105 kg/cm (1 500 psi) geformt wird, wobei der gesamte teilchenförmige Füllstoff in dem erhaltenen geformten Produkt im Bereich von etwa 5 bis etwa 50 Gewichts^ beträgt, wobei das hitzegehärtete pulverisierte Material wenigstens 50 Gewichts^ des teilchenförmigen Füllstoffes ausmacht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennz e i c h net', daß ein hitzegehärtetes pulverisiertes I-'aterial und ein teilciieniormiges hitzehärtendes Phenol-Formaldehyd-ilovolakharz verwendet wird, das jeweils einen mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von etwa 5 bis etwa 20/u aufweist und das ein Phenol-Formaldehyd-Novolak-

harz mit einem Molekulargewicht im Bereich von etwa 600 bis etwa 2 000 -ixad einem Sctaelzpunkt im Bereich von etwa 85' bis etw«? 11 σ-; (185 bis 230⁰F) verwendet wird.
3. Verfahren zur Herstellung von Formgegenständen aus hitzegehärtetem Material," dadurch gekennzeich net, daß holzmehUialtiges hitzegehärtetes Material auf

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einen mittleren Teilchendurchmesser unter 70/u pulverisiert wird, das hitzegehärtete pulverisierte Material mit teilchenförmigen! hitzehärtbaren Phenol-Formaldehyd-Novolakharz mit einem mittleren Teilchendurchmesser unterhalb etwa 70/u trocken vermischt wird, das erhaltene trockene Geraisch durch einen auf eine Maximaltemperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Hovolakharzes und im Bereich von etwa 90 bis etwa 116^CC (194 bis 240⁰F) erhitzten Extruder geführt wird, das erhaltene Extrudat zu Teilchen zerkleinert wird und das teilchenförmige Extrudat bei einer Temperatur im Bereich von etwa 150 bis etwa 22CTC (300 bis 425⁰F) unter eine ■ Druck über etwa 105 kg/cm (1 500 psi) geformt wird, wobei der gesamte teilchenförmige Füllstoff in dem erhaltenen geformten Produkt im Bereich von etwa 5 bis etwa 50 Gewichts?i liegt» wobei das hitzegehärtete pulverisierte Material wenigstens 50 Gewichts?» des teilchenförmigen Füllstoffes liefert.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß ein hitzegehärtetes pulverisiertes Material und ein teilchenförmiges hitzehärtbares Fhenol-Formaldehyd-IJovolakharz verwendet werden, die jeweils einen mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von etwa 5 bis etwa 20/U aufweisen und wobei das Phenol-Formaldehyd-Uovolalcharz ein Molekulargewicht im Bereich von etwa 600 bis etwa 2 000, insbesondere von etwa 600 bis etwa 1200 und einen Schmelzpunkt im Bereich von etwa 85 bis etwa 1ΐσο (185 bis 23O⁰P) besitzt.

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5. Verfahren nach Anspruch 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das teilchenförmige Extrudat bei einer Temperatur im Bereich von etwa 163 bis etwa 204*1!! (325 bis 400°F) und einem Druck im Bereich von etwa 140 bis 1050 kg/cm² (2 000 bis 15 000 pel) preßverformt wird.

(·>. Verfahren nach Anspruch 3 bis 4 _# dadurch gekennzeichnet , daß das teilchenförmige Kxtrudat

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bei einer Temperatur im Bereich von etwa 163 Ms etwa 204⁰C (325 bis 400°F) und bei einem Druck im Bereich von etwa 700 bis etwa 1 410 kg/cm² (10 000 bis 20 000 psi) durch Spritzguß verformt wird.

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