DE2725209C3

DE2725209C3 - Gleit- und Formtrennmittel für härtbare Formmassen

Info

Publication number: DE2725209C3
Application number: DE2725209A
Authority: DE
Inventors: Armin Dr.-Ing. 3577 Neustadt Bauer
Original assignee: Rhein Chemie Rheinau GmbH
Current assignee: Rhein Chemie Rheinau GmbH
Priority date: 1977-06-03
Filing date: 1977-06-03
Publication date: 1981-01-29
Also published as: DE2725209A1; DE2725209B2

Description

1) Ausreichende Gleitwirkung bei hinreichender Dosierung (innere Gleitwirkung).

2) Formtrennwirkung (äußere Gleitwirkung).

3) Gute Oberflächenqualität an den gefertigten Formteilen.

4) Keine Beeinträchtigung der angestrebten physikalischen Eigenschaften der Formteile.

5) Keine Beeinträchtigung der Eigenschaften der Formteile im Langzeilgebrauch.

Allgemein gilt: wird eine besonders gute Gleitwirkung gefordert, so ist die Dosierung des Gleitmittels relativ hoch zu wählen. Dann ist in den meisten Fällen auch eine gute Formtrennwirkung gegeben. Mil relativ hoher Gleitmitteldosierung geht häufig eine schlechte Oberfläche der Formteile (Mattigkeit, Fleckigkeit, fehlender Glanz) einher. Das Polieren der Oberfläche der Formteile führt abgesehen von vermeidbarem Arbeitsaufwand selten zu befriedigenden Ergebnissen. Zu hoher Gleitmittelanteil kann auch ungünstigen Einfluß auf mechanische Eigenschaften der Formteile, z. B. den Martenswert (meßbar nach DIN 53 458), ausüben. Dosiert man das Gleitmittel sparsam, um die genannten Nachteile zu umgehen, so muß neben der geringeren Gleitwirkung eine schlechtere Abtrennung der Formteile von der Formwand hingenommen werden. Eine nicht ausreichende Formtrennwirkung ist besonders bei automatischer Fertigung störend, wenn bei der automatisierten Formentleerung Komplikationen auftreten, die zu Standzeiten der Verarbeitungsmaschine führen und manuell behoben werden müssen. Schließlich muß dem Einfluß des GleitmitHs auf das Langzeitverhalten der Formteile Beachtung geschenkt werden. So können z. B. beim langdauernden Einsatz von Formteilen bei höheren Temperaturen (z. B. in Elektroteilen) durch nachträgliche Migration von Gleitmittel an die Oberfläche des Formteils Störungen auftreten, z. B. Verfärbung von Sichtteilen bzw. Abfall von wichtigen Eigenschaften des Formteils, z. B. des Oberflächenwiderstandes (Messung nach DIN 53 482).

Die vorstehenden Ausführungen verdeutlichen die bekannte Tatsache, daß bei der Auswahl von Gleitmitteln für härtbare Formmassen eine Vielzahl von Gesichtspunkten berücksichtigt werden muß, die von der Zusammensetzung der Formmasse, den gewünschten Eigenschaften der Formteile und dem beabsichtigten Verarbeitungsverfahren abhängt. Obwohl häufig auch Mischungen verschiedener Gleitmittel eingesetzt werden, ist eine optimale Lösung nur selten zu erzielen.

Eine Übersicht über die Eigenschaften gebräuchlicher Gleitmittel vermittelt die folgende Tabelle, deren Aussagen naturgemäß nur empirischen Charakter haben können. Die Angaben gelten bevorzugt für Phenoplaste und Aminoplaste, weitgehend aber auch für die übrigen härtbaren Formmassen.

	I clNäureeslcr	Mctallslcunitc	Wachse	Langkcttige	Fctlsiiiirc,imide
				Fettsäuren
(ileitwiikting	•>ehr gut	gut	ausreichend*)	gul	sehr gut
lormtr c nn wirkung	ausreichend	gut	sehr gut	ausreichend	ausreichend
OberllacheiibeschaHen-	gul	ausreichend	ausreichend	unbefriedigend	gut
heit
lleeinlriichtiguiig von	hei huller	gering	grol.t	mittel	bei hoher
physikalischen	I)(ISkTUiIt;				Dosierung
I ig.'iischalleii	vorhanden				vorhanden
I ang/cilvcrhalkii	ausreichend	ausreichend	unbefriedigend	uiihcf'ricdigcnd	befriedigend

:a;ii μ IiI₁-; hler \ ;: li.iglk'hki-il nur μι'ringe

ii! moglidi

Ls wurde nun gedulden, dall Monoester von 1,2-DiCaTbOnSaUr(Mi mit aliphatischen Alkoholkomponcntcri iibefrasi'ieiid sowohl iil lief f ileitVv irkliiig als auch in der I οι !nirentiwirkimg sehr günstige Ergebnisse /eigen Darüber liiiian-> wurde eine überdurchschnittlich gut-- Oorrfliichcnqiialiiiil der I oriiiteile beobachtet. I ine πι iiiR'iisw(.Me llceir.trai htigiing der physikalischen l.igcrischaftcii der I ormtcilc .ils Folge des Gleitmittel-/usat/es konnte nicht festgestellt werden Besonders günstig ist das I ang/eitverh.ilten der erfindungsgcinaß hergestellten Formteile bei höheren Temperaturen zu beurteilen. Die genannten Effekte beziehen sich iiberwiopend auf Phemiplaste. Aminoplaste und Formmassen ;iiii Itasis ungesättigter Polyester, sind aber darüber hinaus bei den übrigen hiirtbaren Formmassen, wie /. U. Mpoxidhar/formmassen, /u beobachten.

Als Monoester von 1,2 Dicarbonsäuren seien bevor /ugl diejenigen Verbindungen genannt, die 8 bis JO C-Atome, besonders die 12 bis 18 C-Atome, in der Alkoholkomponentc des Fsters aufweisen.

Im einzelnen seien näher aufgeführt;
Maleinsäurederivate der Formel
R

HOOC-C = C-COOR₁

R
Bernsteinsäurederivate der Formel

HOOC —CRR-CRR-COOR,

und besonders
Phlhalsäureverbindungen der Formel

COOR₁

COOH

Die Substituentcn R in den Formeln bedeuten Wasserstoff, Halogenatome (wie Chror, Brom), geradkettige oder verzweigte Alkylgruppen mit 1 bis 30 C-Atomen, besonders mit 1 bis 18 C-Atomen, Aminogruppen oder aliphatische Äthergruppen mit 1 bis 5 C-Atomen.

Der Substituent R₁ stellt die Alkylgruppen der Alkoholkomponecten dar, Jie be;eits oben näher definiert ist Der Rest R₁ kann ii. beliebiger Stellung I bis 4 Hydroxygruppen aufweisen. Die beschriebenen Verbindungen können nach den üblichen, dem Fachmann bekannten Verfahren zur Herstellung von Carbonsäureestern erhalten werden.

Neben dem Gleitmittel benötigen einige Formmassen, z.B. Melamin-, Melaminphenolformmassen, z.T. Phenol- und Harnstoff-Formmassen, zur Unterstützung der Vernetzungsreaktion (Aushärtung) einen Zusatz von Säuren oder säurebildenden Substanzen. Diese Zusätze, auch Beschleuniger genannt, dürfen jedoch nicht bei gewöhnlicher Temperatur die Vernetzung des Harzes katalysieren. Dadurch würde die Formmasse ihre Lagerstabilität verlieren. Deshalb werden »latente« oder säurebildende Substanzen zugesetzt, die erst bei den Vcrarbeitungstemperaturen (120 bis 160°C) wirksam werden, indem sie in der Flitze mit der in der Formmasse vorhandenen Feuchtigkeit reagieren, z. B. Säureanhydride, Alkylhalogcnide, Halogenalkohole, Halogencarbonsäuren und ihre Derivate, z.B.Chlorazetiimid.

Die erfitulungsgemäli cinset/baren Halbester besitzen eine freie Carboxylgruppe und katalysieren die llärtungsreaktion bei Verarbeitungsbedingungen. In härtbaren Formmassen können auch Stoffe eingesetzt werden, die gleichzeitig Gleit- und llärtungsmittel sind. Bisher wurden in diesem Sinne nur Fettsäuren, z. B. Stearinsäure, verwendet, lliirtbnrc Formmassen, die fettsäuren als Gleitmittel enthalten, sind jedoch zum Teil nur begrenzt haltbar, da die freie Säuregruppe die l.agerstabilität ungünstig beeinflußt, da die Vernct-/iingsreaktion schon bei Raumtemperatur katalysiert werden kann. In den erfindungsgemäß einsetzbaren tlalbcslein hat die Carboxylgruppe offenbar latenten Charakter im oben beschriebenen Sinne, da eine Wasserstoffbrücke zur benachbarten Ester-Carbonylgruppe wirksam ist, andererseits die Säurekatalysewirkung der Carboxylgruppe durch den benachbarten Fettalkoholrest sterisch abgeschirmt wird. Trotzdem ist bei Verarbeitungstemperaturen ab 120" C die Carboxylgruppe in ihrer Beschleuniger-Funktion wirksam, da dann die Wasserstoffbrücke aufbricht.

Die Formmassen, die mit den erfindungstjemäßen Form- und Gleitmitteln versetzt werden köwnen,

lu enthalten neben den üblichen Füllstoffen als Harzkomponente Phenolformaldehydharz, Melaminformaldehydharz, Hamstofformaldehydharz, ungesättigtes Polyesterharz, Epoxidharz oder Mischungen der genannten Harze untereinander.

Η .Oie erfindungsgemäßen Gleit- und Formtrennmittel können in den für Formtrennmittel üblichen Mengen eingesetzt werden. Diese Mengen sind dem Fachmann geläufig. Besonders bevorzugt werden sie in Mengen von O₁I bis 10 Gew.-%, insbesondere in Mengen von 0,3 bis 2,0 Gew.-%, bezogen auf die Formmasse, zugesetzt

Die Erfindung wird durch folgende Beispiele näher erläutert:

Aus den Beispielen A und B ergibt sich mit dem erfindungsgemäßen Phthalsäuremonostearylester gegenüber Magnesium itearat eine Einsparung des Härtungsmittels Phthalsäureanhydrid.

Rezeptur A:	40,0 Teile
Melaminharz	51,35 Teile
Cellulosepulver	4.0 Teile
Titandioxid
Phthalsäuremonostearylester	1,5 Teile
(Gleit- u. Härtungsmittel)	3,0 Teile
Magnesiumoxid
Phthalsäureanhydrid	0,15 Teile
(Härtungsmittel
Rezeptur B:	40,0 Teile
Melaminharz	50,75 Teile
Cellulosepulver	4,0 Teile
Titandioxid
Magnesiumstearat	1,5 Teile
(Gleitmittel)	3,0 Teile
Magnesiumoxid
Phthalsäureanhydrid	0,75 Teile
(Härtiingsmittel)

Beide Mischungen wurden auf einem Laborwalzwerk 3 Minuten lang bei 80° homogenisiert und nach dem Abkühlen der Felle gemahlen. Die gemahlene Formmasse wurde mittels einer Presse in einer Form bei einer Formtemperatur von I6O°C (Preßdruck: 200 bar) zur Herstellung von Formteilen 3 Minuten (optimale Härtungszeit zwischen Über- und Unterhärtung) aushärten lassen. Die erhaltenen Formteile wurden folgender Prüfung unterzogen:

Die aus den Rezepturen A und B erhaltenen Formteile wurden 36 Stunden im Trockenschrank bei 220⁰C gelagert. Die dabei erhaltene Farbänderung wurde mittels einer in einem Blechrohr befindlichen Photozelle gemessen. Mit einer zwischen weilt (= 0) und schwarz (= 100) experimentell aufgestellten Vergleichsskala ergeben sich für

Rezeptur Λ

vor Lagerung:
nach Lagerung:

10,0 Skalenteile 12,5 Skalenteile

Rezeptur 3

vor Lagerung: nach Lagerung:

10,0 Skalenteile 15,5 Skalenteile

Die Dunkelfärbung der Formteile bei höheren Temperaturen ist also bei der Phthalsäuremonostearylester enthaltenden Rezeptur weniger stark ausgeprägt.

Bei weniger lagerstabilen Formmassen schreitet die HärtungsreiJction bei gewöhnlicher Temperatur lang-'sam fort In diesem Falle ergibt sich eine Verkürzung der Härtungszeit oder im ungünstigsten Fall ein unvollständiges Ausfüllen der ,Form. Die Herstellung von Formteilen war nach zweimonatiger Lagerung bei 30° C mit Rezeptur A als auch mit Rezeptur B reproduzierbar. Die optimale Härtungszeit betrug ebenfalls 3 Minuten.

Zur Verarbeitung der Formmassen nach den Spritzgußverfahren wurden folgende Rezepturen eingesetzt:

Rezeptur C:	45.0Tei!e
Melaminharz	4635 Teile
Cellulosepulver	4,0 Teile
Titandioxid	1,5 Teile
Phthalsäuremonostearylester	3,0 Teile
Magnesiumoxid	0,15 Teile
Phthalsäureanhydrid

Rezeptur D:

Melaminharz

Cellulosepulver

Titandioxid

Magnesiumstearat

Magnesiumoxid

Phthalsäureanhydrid

45,0 Teile
45,75 Teile
4,0 Teile
1,5 Teile
3,0 Teile
0,75 Teile

ίο Nach Herstellung der Formmassen aus den Rezepturen C und D auf dem Mischwalzwerk und Vermählen der erhaltenen Felle wurden je 1000 Formteile nach dem Spritzgußverfahren hergestellt. Die Werkzeugform stellte an die Fließfähigkeit der Formmasse hohe Anforderungen. Mit Rezeptur C waren alle Teile vollständig ausgebildet (Formtemperatur 160° C). Unzureichende Formtrennwirkung trat bei keinem Formteil auf.
Mit Rezeptur D waren unter gleichen Bedingungen keine vollständig ausgebildeten F'.-itnteile zu erhalten. Einwandfreie Verarbeitung war erst be^: einer Fonniemperatur von 170° C (Erhöhung der Viskosität der Formmasse) möglich. Die Formtrennwirkung war mit Rezeptur D bei 7% der Formteile gestört, so daß manueller Eingriff in den automatisierten Fertigungsablauf nötig wurde.

Claims

Patentanspruch:

Verwendung von Monoestern aus 1 ^-Dicarbonsäuren und aliphatischen Alkoholen als Gleit- und Formtrennmittel für härtbare Formmassen.

Härtbare Formmassen, wie z. B. Phenolharz-, MeI-aminharz. Harnstoffharz oder ungesättigte Polyesterharz (UP-Harz)-Formmassen werden nach dem Preß-, Spritzpreß- oder Spritzgußverfahren verarbeitet Dieser Formgebungsprozeß erfordert die Verwendung von Gleitmitteln als Bestandteil der Formmasse.

Als Gleitmittel für härtbare Formmassen werden z. B. verwendet Metaüstearate, Fettsäuren, Fettsäureester und Fettsäureamide sowie Wachse. Vom Formmassenhersteller werden an Gleitmittel verschiedene, in ihrer Wirkung gegenläufige Anforderungen gestellt.