DE2617414A1

DE2617414A1 - Verfahren zur herstellung von gegenstaenden aus formol-phenol-harz in einer form

Info

Publication number: DE2617414A1
Application number: DE19762617414
Authority: DE
Inventors: Pierre Jean Ernest Medevielle
Original assignee: GMT SA; G M T SA
Current assignee: GMT SA; G M T SA
Priority date: 1974-02-07
Filing date: 1976-04-21
Publication date: 1977-11-10
Also published as: FR2288610A1; FR2288610B1; BE840923A

Description

Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus Formol-Phenol-
Harz in einer Form.
Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von verschiedenen Gegenständen aus Formol-Phenol-Harz und findet eine besonders interessante Anwendung bei der Herstellung von In der Form vorgeformten Dachdeckungselementen, was gestattet, die Dachelemente selbst und ein sie tragendes Gestell in einem Stück herzustellen und sie mit dem Gerippe eines Gebäudes zu verbinden, und zwar mit der Besonderheit, dap das eigentliche Dachdeckungselement sehr genau die üblichen Materialien wiedergibt, wie Schiefer, Dachziegel u.a., und auperdem eine widerstandsfähige, undurchlässige und abriebfeste integrierte Haut besitzt.
Bei der Erzielung des obigen Ergebnisses besitzt ausserdem der Dachdeckungsteil der hergestellten Elemente eine sehr grobe mechanische Festigkeit sowie infolge des Vorhandenseins der Haut eine sehr grope Widerstandsfähigkeit gegen atmosphärische Einflüsse. Ferner haben die Dachdeckungselemente eine unbedingte Dichtigkeit und sind unbrennbar. Diese Ergebnisse sind besonders überraschend, wenn man bedenkt, dap die Elemente gemäp dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Ausgang von Formol-#enol-Harzen hergestellt werden, welche in der Technik hauptsächlich für ihre Brüchigke it und Porosität bekannt sind.
Srfindungsgemäp ist das Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus Formol-Phenol-Harz in einer Form dadurch gekennzeichnet, dap man zu dem Harz vor dem Zusatz eines sauren basischen Katalysators wenigstens einen Füllstoff zusetzt, welcher ein mineralisches Pulver und mineralische, pflanzliche oder synthetische Fasern enthält, daß das Harz, die Füllstoffe und hierauf der Katalysator durch Durchrühren vor dem Zusatz eines Quellmitte ls mit niedrigem Siedepunkt homogenisiert werden, und daß man die zubereitete Masse in eine differenziert erwärmte Form einspritzt, derart, daß das Harz sich zu Schaum mit geschlossenen Zellen entwickelt, welche von der erwärmten Zone bis zu der kalten Zone abnehmen, welche an dem unteren Teil der Form angeordnet ist und dem Teil des geformten Gegenstands mit der grössten Dichte und der die ganze Oberfläche bedeckenden festen Haut entspricht Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.
Fig. 1 ist eine von oben gesehene schaubildliche Ansicht eines erfindungsgemäp hergestellten Dachdeckungselements.
Fig. 2 ist eine schaubildliche Ansicht des gleichen Elements von unten.
Fig. 3 ist ein schematischer Schnitt zur Erläuterung des erfindungegemäpen Verfahrens.
Fig. 1 und 2 zeigen von den zahlreichen Produkten, welche gemäp dem erfindungsgemä#n Verfahren hergestellt werden können, ein sich selbst tragendes vorgefertigtes Dachelement mit einer Schiefertafeln 2 nachbildenden Sichtfläche 1, welche natürlich undurchlässig sein und die verschiedenen Wetterunbilden aushalten können muß. Die Sichtfläche 1, welche die Form einer Tafel geringer Dicke hat, um die Schiefertafeln 2 nachzubilden, ist unten fest mit einem Gestell 3 verbunden. Fig. 2 zeigt, daß das Gestell 3 zweckmässig einen Umfaagskasten 4 abgrenzt, welcher durch innere Wände 5 unterteilt ist.
Die die Vorderfläche bildende Sichtfläche 1 kann auch so geformt sein, da sie Dachziegel oder andere übliche, für die Fachung von Gebäuden benutzte Produkte oder auch beliebige, sich wiederholende Ziermotive as2iildet. ErfindungsgemäP ist das gesamte oben beschriebene Element unter Ausgang von Formol-Phenol-Harzen in einem einzigen Stück hergestellt, das Gefüge dieser Harze ist jedoch vorzugsweise in dem ganzen Element nicht homogen, wobei die die Schiefertafeln oder anderen Elemente 2 bildende Tafel der Sichtfläche starr, dicht und für die Wetterunbilden widerstandsfähig ist, während das Gestell 3 zwar starr und nicht brüchig ist, aber innere Zellen aufweist, deren Abmessungen von dem mit der Apfel verbundenen Teil dieses Gestells bis zu dem unteren kunde zunehmen.
Zur Erzielung dieses Ergebnisses wird ein Hormol-Phenol-uarz in der üblichen Weise hergestellt, d.h. durch eine chemische Reaktion, deren allgemeine formel folgenderma~en dargestellt werden kann: Man erhält so die bildung von Formol-Phenol-Alkohol 0RTHO und PARA.
Infolge des durch die obige Formel dargestellten Oxhydrilradikals OH, welches eine Richtwirkung hat, erfolgen die Zusätze nur in ORTHO und PARA, und diese beiden Verbindungen kondensieren untereinander unter Ausscheidung von Wasser, so daß man erhält: Durch aufeinanderfolgende Kondensation in u#TH0 und PARA erhält man dann Makromoleküle von fadenförmigem und dann verzweigtem Aussehen. Es wird im allgemeinen angenommen, da man auf diese Weise eine theoretisch unbegrenzt entwickelbare Struktur mit folgendem Aussehen erhält: 8 ist ferner bekannt, daß ein derartiges liarz mit sich kreuzenden Bindungen in den meisten l~osungsmitteln unlöslich ist, was im allgemeinen der Verflechtung der Ketten mit dreidimensionaler Struktur zugeschrieben wird. Derartige Harze besitzen die Eigenschaft, dap sie zu Schaum entwickelt und als unlöslich angesehen werden können, dieser Schaum ist aber äusserst brüchig, insbesondere wenn er eine geringe Dichte hat.
Um das zur Herstellung der oben beschriebenen Gegenstände erforderliche Produkt zu erhalten, rührt man das Grundharz in einem sich mit 1500 Umdrehungen in der Minute drehenden Rührwerk durch, wobei man dem Harz einen Füllstoff in einem Anteil zusetzt, welcher zwischen 5 und 50 Gewichtsprozenten liegen kann. Dieser Füllstoff enthält mineralische Produkte und mineralische, pflanzliche oder synthetische Fasern. Der mineralische Füllstoff kann z.B. durch Pulver von Schiefer oder Terrakotta gebildet werden, dessen Korngrö~e zweckmässig größenordnungsmäpig 4 bis 5 beträgt. Die Fasern können Glas-, Kieselerde-, Jutefasern, Polyamid-, Polyesterfasern usw. sein, und ihre länge ## zweckmässig zwischen 2 und 15 mm. Auerdem enthält der Füllstoff zweckmässig auch einen Farbstoff, z.B. Kohlenschwarz, und ein Produkt, welches die Widerstandsfähigkeit der Harze gegen das Altern erhöht und auch einen Schutz gegen ultraviolette Strahlen bewirkt. Dieses Produkt kann z.B. Titanoxyd sein.
Der Zusatz der die Füllstoffe bildenden Produkte kann gleichzeitig oder nacheinander erfolgen, und das Verhältnis zwischen den Mengen dieser Produkte kann in weiten Grenzen schwanken. Es ist jedoch zu bemerken, daß es besonders zweck mässig ist, in folgender Weise vorzugehen: Vor dem Zusatz des sauren oder basischen Katalysators, z.B. Salzsäure 6 N oder Ätznatron, setzt man unter Durchrühren den mineralischen Füllstoff in einem Anteil von 3 bis 15 Gewichtsprozenten des Harzes und hierauf das Titanoxyd in einem Anteil von 3 bis 10 Gewichtsprozenten des Harzes und hierauf die Fasern in einem Anteil von 5 bis 20 Gewichtsprozenten des Harzes und schlielich den Farbstoff in eina Anteil von 2 bis 10 Gewichtsprozenten des Harzes zu.
In dem obigen Fall der aufeinanderfolgenden Zusätze der den Fiillstoff bildenden Produkte wird bei einer Temperatur von unter oder gleich 250 C gearbeitet. Das Durchrühren wird dann während des Zusatzes des Katalysators nährend möglichst kurzer Zeit fortgesetzt, z.B. während 40 bis 50 Sekunden.
Ein nächster Vorgang des erfindungsgeiäpen Verfahrens besteht darin, mit der zubereiteten Masse ein Quellmittel zu mischen, welches z.B. Benzin oder Trichlor-Tifluor-Äthan oder ein beliebiges anderes Produkt sein kann, dessen Siedeteiperatur verliältnismäpig niedrig #wählt werden kann, z.B. unter 500 C, oder auch Chloroform, dessen Siedetemperatur 610 C beträgt, und welches in groper Menge benutzt werden kann, z.B. bis zu 25 Gewichtsprozenten des Grundherzes, da sich gezeigt hat, daß große Mengen von Chloroform gestatten, die Viskosität der zubereiteten Masse beträchtlich zu senken und infolgedessen die Füllstoff#enge, insbesondere die Fasermenge, zu vergrössern.
Außerdem zersetzt sich im Augenblick der eigentlichen Eerstellung des Werkstücks bei Erwärmung des Harzes das Chloroform teilweise zu Salzsäure, welche die Polymerisation beschleunigt.
Auperdem wird angenommen, dap die Zersetzung des Chloroformadie Bildung von Carbonylchlorid bewirkt, welches sich mit den Oxhydrilradikalen OH der Phenole des Harzes wahrscheinlich zu Polykarbonaten verbindet, deren physikalische und nechanische Eigenschaften zu denen der Phenoplaste hinzutreten.
Der letzte Vorgang des Verfahrens besteht darin, die das Quellmittel enthaltende Harzmasse in eine Fors einsuspritzen, z.B. die Form 6 der Fig. 3. Diese Form wird wenigstens in ibrem der Oberseite des herzustellenden Slemants entsprechenden Teil 6a erwärmt.
Bei dem betrachteten Beispiel entspricht der Abschnitt 6a der Unterseite des Gestells 4 und erstreckt sich über die Seitenflächen desselben. Die Heizelemente 7, mit welchen der Abschnitt 6a der Form versehen ist, sind so angeordnet, d# die Temperatur bis zu der Sichtseite 1 des herzustellenden Werkstücks abnimmt.
Die dem oberen Teil der Form erteilte Temperatur liegt z.B. zwischen 90 und 1200 C, während die Temperatur des unteren Teils der Form höchstens auf der Verdampfungstemperatur des Quellmittels gehalten wird, wobei der untere Teil außerdem dem Teil des zu formenden Werkstücks entsprechen mu, welcher keine Porositäten besitzen und auperdem dichter sein soll.
Die auf diese Weise vorgenommene Formung bewirkt eine Erzielung einer Dichte des Werkstoffs, welche von dem oberen Teil nach dem unteren Teil der Form zunimmt, und verschiebt auch gewisse Bestandteile des Füllstoffs, insbesondere die pulverförmigen mineralischen Füllstoffe, welche in dem die Vorderfläche, d.h. die Sichtfläche 1, bildenden Teil stärker konzentriert sind. Dagegen bleiben bei dem gewählten Beispiel die faserigen F~ullstoffe etwa gle ichnässig in allen Teilen des hergestellten Gegenstands verteilt, so daß der das Gestell 4 bildende Teil trotz seiner geringeren Dichte sehr widerstandsfähig bleibt.
Nachstehend ist eine Zusammensetzung angegeben, welche für die Herstellung von Dachdeckungselementen besonders befriedigende Ergebnisse ergeben hats Gewichtsanteile Harz 100 Katalysator 15 ei°2 5 Schieferpulver 5 Farbstoff 5 Fasern 20 Quellmittel (C C1 a 10 Die obige Misofling wurde in eine der Form der Fig. 3 entsprechende Form eingespritzt, deren Oberseite auf eine Temperatur von 9000 erwärmt wurde, während sich der untere Teil etwa auf Raumtemperatur befand. Nach der Ausformung besap das erhaltene Stuck eine mittlere Dichte von 0.75, und der die Haut des Stucks bildende Abschnitt hatte folgende kenngrößen: Zugfestigkeit (h Bar) 2 Druckfestigkeit (h Bar) 10 Biegungsfestigkeit (h Bar) 10 Elastizitätsmodul (h Bar) 10.000 Rockwell Härte (ASTM, D 785) M 120 Wärme leitfähigkeit (104 cal. cm/cm2:s/00) 3 H#tzebe ständ igke it 0 ( C bei ständiger Aussetzung) 300 Widerstandsfähigkeit gegen atmosphärische Einflüsse: sehr gut Entzündlicbkeit Null Die Erfindung kann natürlich abgewandelt werden. So kann z.B. der obere Teil der erwärmten Form durch eine nachgiebige Hülle aus synthetischem Gummi ersetzt werden, welche durch auf 1500 gebrachten Dampf aufgeblasen wird (sogenannte Sackformung), was die Herstellung von Hohlkörpern mit den oben erläuterten physikalischen und mechanischen Eigenschaften gestattext.
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Claims

PATENTANSPRÜCH# (I.i Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus Formol-Phen -Harz in einer Form, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Harz vor dem Zusatz eines sauren oder basischen Eatalysators wenigstens ein Füllstoff zugesetzt wird, welcher ein mineralisches Pulver und mineralische, pflanzliche oder synthetische Fasern enthält, das das harz, die Füllstoffe und hierauf der Katalysator durch Durchrühren vor dem Zusatz eines Quellmittels mit niedrigem Siedepunkt homogenisiert werden, und dap die vorbereitete Masse in eine differenzi3* erwärmte Form eingespritzt wird, derart, daß das Harz sich zu Schaum mit geschlossenen Zellen entwickelt, welche von der warmen none bis zu der kalten Zone abnehmen, welche sich an dem unteren Teil der Form befindet und einem Abschnitt des geformten Gegenstands entspricht, welcher die grösste Dichte hat, wobei seine ganze Uberfläche von einer widerstandsfähigen Haut überzogen ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff außerdem Mittel zum Schutz gegen die Alterung, die ultravioletten Strahlen und andere das Harz angreifende Reagenzien enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dap das ,Schutznittel durch ßl'itanosyd gebildet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff zusätzlich einen çarbstoff enthält.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dap der mineralische Füllstoff durch ein Pulver aus Schief er, Terrakotta oder dgl. mit einer Korngröße von größenordnungsmäßig 4 bis 5 gebildet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dap das Quellmittel Trichlor- Trifluor-Äthan ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Quellmittel Chlomftmn ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, da# die Füllstoffmenge zwischen 5 und 50 Gewichtsprozenten des Grundharzes beträgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dap der mineralische E~ullstoff in einem Anteil von 3 bis 15 Gewichtsprozenten des Harzes, das Schutzmittel in einem Anteil von 3 bis 10 Gewichtsprozenten des Harzes, die Fasern in einem Anteil von 5 bis 20 Gewichtsprozenten des Harzes und der Farbstoff in einem Anteil von 2 bis 10 Gewichtsprozenten des Harzes vorhanden sind.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dap das Durc#ühren des Harzes, des Füllstoffs, des Katalysators und des Quellmittels in dieser Reihenfolge bei Raumtemperatur von unter 250 C erfolgt, worauf die durchgerührte Masse in die differenziert erwärmte Form e ingespritzt wird, deren oberer Teil schnell auf eine zwischen 90 und 1200 C liegende Temperatur gebracht wird, während der untere Teil in der Nähe der Verdampfungstemperatur des Quellmittels gehalten wird.