DE2811475B2 - Verfahren zur Herstellung von porösen Behältern - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von porösen BehälternInfo
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Description
in der A, B und C gleich oder verschieden sind und jeweils ein Wasserstoff- oder Halogenatom
oder einen Kohlenwasserstoffrest bedeuten, und einem Aldehyd der allgemeinen Formel (II)
RCHO
(H)
(D -
darstellt, in der R' ein Wasserstoffatom oder einen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 8
Kohlenstoffatomen bedeutet, und
bb) eines Härters, enthaltend ein ,siges PoIyisocyanat mit mindestens zwei Isocyanatgruppen pro Molekül, mit
bb) eines Härters, enthaltend ein ,siges PoIyisocyanat mit mindestens zwei Isocyanatgruppen pro Molekül, mit
b) einem Silan,
c) anschließender Verformung und
d) Aushärten mit einem basischen Katalysator,
dadurch gekennzeichnet, daß als Komponente b) 0,0005 bis etwa 0,1 Gewichtsteile, bezogen
auf 100 Gewichtsteile Formstoff, eines Silans der allgemeinen Formel III
RO
\
R"O—SiR'"
R"O—SiR'"
/
RO
RO
(III)
in der R" einen Kohlenwasserstoffrest und vorzugsweise
einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und R'" eine Vinylgruppe oder einen gegebenenfalls
durch mindestens eine Alkoxy-, Acryloxy-, Epoxy-, Glycidoxy-, Mercapto-, Ureido- oder Alkylaminogruppe
substituierten Alkylrest mit jeweils 1 bis 6 Kohlenstoffatomen im Alkylrest bedeuten, oder
eines anderen als Haftverbesserer dienenden Silans mit organischen funktioneilen Gruppen eingesetzt
wird, das zusätzlich mit etwa 0,1 bis etwa 5 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile
Formstoff, eines Eisenoxids gemischt wurde, und der Härtungskatalysator d) ein Metallionen bildender
Katalysator, ein Amin oder eine andere basische Verbindung, darstellt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Bindemittel einsetzt, das als
Harzkomponente ein Kondensationsprodukt der allgemeinen Formel IV
CH2-O-CH2
R""
OH
(IV)
R""
enthält, in der R"" ein Wasserstoffatom oder einen in m-Stellung zur phenolischen Hydroxylgruppe
stehenden phenolischen Substituenten bedeutet, m und η Zahlen darstellen, deren Summe mindestens 2
und deren Verhältnis m: η mindestens 1 ist, und X ein Wasserstoffatom oder eine Methylolgruppe
bedeutet, wobei das Molverhältnis aus diesen Methylolgruppen und dem anstelle von X gebundenen
Wasserstoff mindestens 1 ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysator eine basische
Verbindung mit einem pKb-Wert von etwa 7 bis etwa 11 einsetzt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Eisenoxid ein natürliches oder
synthetisches rotes Eisenoxid, braunes Eisenoxid oder hydratisiertes gelbes Eisenoxid oder ein
Gemisch aus mindestens zwei dieser Eisenoxide einsetzt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daC man als Gemisch der Eisenoxide ein
Gemisch aus rotem Eisenoxid und hydratisiertem gelben Eisenoxid einsetzt.
6. Poröse Behälter, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
Die Erfindung betrifft den
gekennzeichneten Gegenstand,
die Erfindung ein Verfahren
gekennzeichneten Gegenstand,
die Erfindung ein Verfahren
in den Ansprüchen "insbesondere betrifft
zur Herstellung von Behältern zur Verwendung im Gartenbau, z. B. Blumentöpfen.
Die erfindungsgemäßen Behälter bestehen im we-
Die erfindungsgemäßen Behälter bestehen im we-
sentlichen aus einem Formstoff, ζ. Β. Sand, und einem
Polyurethan, insbesondere einem als Bindemittel dienenden Polvurethan, wie es in den US-PS 34 09 579,
34 32 457,34 85 797 und 36 76 392 beschrieben ist
Insbesondere aus der US-PS 34 09 579 sind Bindemittel
bekannt, die ein Phenolharz, das aus einem Phenol und einem Aldehyd erhalten worden ist, ein flüssiges
Polyisocyanat als Härter und ein tertiäres Amin als Katalysator enthalten. Gegebenenfalls kann in diesen
bekannten Formmassen auch ein Silan bestimmter Struktur vorliegen. Der Einsatz einer Kombination aus
speziellen Silanen und einem Metalloxid ist im Stand der Technik nicht bekannt Im übrigen beziehen sich diese
bekannten Bindemittel auf das besondere Anwendungsgebiet der Gießereiformmassen.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß Silane und andere zur Abhaltung von Wasser übliche
Stoffe sowie Eisenoxid der Formmasse aus Sand und Bindemittel zugegeben werden können und dabei
Behälter mit verbesserten physikalischen Eigenschaften erhalten werden. Diese vorteilhafte Wirkung des
erfindungsgemäßen Verfahrens und der dabei erhaltenen porösen Behälter war für einen Fachmann nicht zu
erwarten, der die Aufgabe zu lösen hatte, Blumentöpfe herzustellen. Da die bekannten Formmassen und ihre
Bindemittel auf dem speziellen Gebiet der Gießereitechnik eingesetzt werden und dort diese Bindemittel
durch die Einwirkung geschmolzener Metalle extremen Belastungen ausgesetzt sind und gleichzeitig besondere
Zerfallseigenschaften aufweisen müssen, kann dieses für Formmassen zwar bekannte, aber sehr spezielle
Anwendungsgebiet nicht zur Lösung von Problemen im Gartenbau, z. B. bei der Herstellung von Blumentöpfen,
herangezogen werden.
Im erfindungsgemäßen Verfahren können zur BiI-dung von Polyurethanen als Bindemittel Stoffe auf der
Basis von beispielsweise Phenolen, Polyäther und Alkydölen eingesetzt werden.
Zur Bildung des Bindemittels wird ein Gemisch aus einer Harzkomponente, einem Härter und einem
Katalysator eingesetzt, wobei die Harzkomponente eine Lösung eines nicht wäßrigen Phenolharzes in
einem organischen Lösungsmittel enthält und das Phenolharz ein Kondensationsprodukt aus einem
Phenol der allgemeinen Formel 1 und einem Aldehyd der allgemeinen Formel II enthält. Als Härter dient ein
flüssiges Polyisocyanat mit mindestens zwei Isocyanatgruppen pro Molekül, als Katalysator eine Metallionen
bildende Verbindung, ein Amin oder eine andere basische Verbindung, insbesondere eine basische Verbindung
mit einem pKt,- Wert von etwa 7 bis etwa 11.
Das erfindungsgemäß eingesetzte Kondensationsprodukt aus einem Phenol und einem Aldehyd kann
gemäß der US-PS 34 85 797 hergestellt werden. Vorzugsweise wird ein Kondensationsprodukt vom
Benzyläther-Typ der allgemeinen Formel IV eingesetzt. In der US-PS 36 76 392 ist beschrieben, daß derartige
Kondensationsprodukte mit aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen Polyisocyanaten sowie
Gießereiformsand zur Herstellung von Gießereiformen und -kernen kombiniert werden können.
Bevorzugte Isocyanate sind polyaromatische Isocyanate
vom Typ »4,4'-Methylenbis-(phenylisocyanat)«.
Das Härten der Formmassen kann auf verschiedene Weise erfolgen. Beispielsweise kann eine basische
Verbindung, vorzugsweise mit einem pKb-Wert von etwa 7 bis etwa 11, in das Bindemittel eingearbeitet
werden (vgl. US-PS 36 76 392). Das Härten kann auch
durch Einsatz eines Metallionen bildenden Katalysators in Form eines Metaüsalzes (vgl. US-PS 34 32 457) oder
durch Behandeln der geformten Formmasse mit einem Amin, vorzugsweise einem tertiären Amin (vgl. US-PS
34 09 579), erfolgen.
Als Formstoff dient vorzugsweise Quarzsand. Es können auch andere Formstoffe, wie Zirkon-, Chromi?-
und Aluminiumoxidsande oder andere natürliche Materialien mit einer geeigneten Korngrößenverteilung,
eingesetzt werden.
Erfindungsgemäß wird ein wasserabhaltender Stoff eingesetzt. Dazu dient ein Silan der allgemeinen Formel
III oder ein anderes als Haftverbesserer geeignetes Silanmit organischen funktioneilen Gruppen. Das Silan
wird in einer Menge von 0,0005 bis etwa 0,1 Gewichtsprozent (Lösungsmittel unberücksichtigt), vorzugsweise
etwa 0,01 bis etwa 0,03 Gewichtsprozent, bezogen auf den Formstoff, eingesetzt
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Behälter wird der Formstoff, z. B. Sand, als Hauptbestandteil und
das Bindemittel in einer Menge von im allgemeinen weniger als 10%, häufig 0,25 bis etwa 5%, jeweils
bezogen auf den Formstoff, eingesetzt.
Obwohl vorzugsweise trockener Sand verwendet wird, kann die Feuchtigkeit des Sandes ohne Nachteil
bis etwa 1 Gewichtsprozent, bezogen auf den Sand, betragen.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Behälter wird ein F.isenoxid eingesetzt. Dazu kann jedes
Eisenoxid mit der gewünschten Farbcharakteristik und der geeigneten Korngröße verwendet werden. Das
Eisenoxid wird gleichmäßig in der Formmasse verteilt und liegt in einer Menge von 0,1 bis 5 Gewichtsteilen,
vorzugsweise 0,25 bis 2 Gewichtsteilen, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Formstoff, vor. Als Eisenoxid wird
vorzugsweise natürliches braunes, gelbes oder rotes Eisenoxidpigment eingesetzt. Spezielle Beispiele hierfür
sind Eisenglanzerz oder Rotpigment, allgemein »Tamm's Eisenoxid« genannt, oder ein synthetisches
Eisenoxid, wie rotes Eisenoxidpigment Fe2O3 oder
gelbes hydratisiertes Eisenoxidpigment Fe2C>3 · H2O.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Behälter wird vorzugsweise zunächst das Silan mit dem
Formstoff, z. B. Sand, gemischt. Im allgemeinen wird dabei das Silan in einem Lösungsmittel gelöst, das
vorzugsweise flüchtig ist, wie Methanol, Methylenchlorid oder Trichloräthan. Bei Verwendung von Methylenchlorid
oder Trichloräthan müssen diese mit dem Silan gemischt werden, bevor das Zumischen des Sands
erfolgt, da sonst in der Lösung Fällungen auftreten können. Nach dem Mischen der Silanlösung mit dem
Sand und dem Verdampfen der Hautmenge des Lösungsmittels wird das Eisenoxidpigment zugegeben
und gründlich eingemischt. Anschließend wird das Gemisch mit dem Bindemittel, beispielsweise mit einem
Kondensationsprodukt vom Benzyläther-Typ und einem Polyisocyanat des vorgenannten Typs, sowie
einem der genannten Katalysatoren versetzt. Die erhaltene Formmasse wird dann in der gewünschten
Weise geformt. Das Härten erfolgt dadurch, daß man den zugesetzten Katalysator wirken läßt oder durch die
geformte Formmasse ein gasförmiges Amin führt.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Mischen des
Formstoffs mit dem Silan und nachfolgendes Einmischen von Eisenoxid und Bindemittel, wobei das Härten
durch Verwendung eines Amins erfolgt.
Die ungehärtete Formmasse wird durch Einbringen in
entsprechende Formen zu den gewünschten Behältern, z. B. zu Blumentöpfen, verformt. Anschließend wird die
Formmasse entweder durch Wirkung des Meta'ilionen bildenden Katalysators oder der basischen Verbindung
oder durch Behandeln mit einem Amin gehärtet Nach dem Härten werden die Behälter aus den Formen
entnommen.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
Dieses Beispiel erläutert die verbesserte Wasserbeständigkeit von erfindungsgemäßen Blumentöpfen.
Gleichzeitig werden hierbei zwei Arten des Härtens und der unerwartete Vorteil der Verwendung von Eisenoxid
in der Formmasse erläutert
100 Gewichtsteile Sand (Wedron 5010) werden mit 1 Gewichtsteil einer 1 Gewichtsprozent eines Silan
enthaltenden Lösung so lange behandelt bis der größte Teil des Methanols verdampft ist In den in der
nachfolgenden Tabelle 1 angegebenen Versuchen A, B, C und D wird als Silan y-Glycidoxypropyltrimethoxysilan,
in den Versuchen E und F y-Ajninopropyltriäthoxysilan
eingesetzt Der als Formstoff eingesetzte Sand enthält 99,88% Siliciumdioxid, 0,02% Eisenoxid, 0,10%
Aluminiumoxid, 0,015% Titandioxid, 0,01 % Calciumoxid
und 0,005% Magnesiumoxid und weist die folgende Korngrößenverteilung auf:
Siebmaschenweite
Siebrückstand
420
297
210
149
105
297
210
149
105
Feinkorn 66,92 (AFS).
0,4
11,2
35,2
37,4
10,8
0,4
0,8
0,8
0,2
In den Versuchen A, C und D wird Eisenoxid in einer Menge von 0,5 Gewichtsteilen, bezogen auf 100
Gewichtsteile Sand, eingearbeitet Als Eisenoxid wird hierbei ein Gemisch aus 4 Gewichtsteilen gelbem
Eisenoxidpigment (YLO 2288B) und 1 Gewichtsteil rotem Eisenoxidpigment (RO 8097) eingesetzt Nach
dem Einmischen des Eisenoxids werden jeweils 1,25 Gewichtsteile eines handelsüblichen aromatischen Polyisocyanats
(Komponente II in Tabelle I) und eines Benzylätherharzes (Komponente I in Tabelle I) in den
Versuchen A, B, C und D zugegeben. Die entsprechende Menge in den Versuchen D und E beträgt 1,5
Gewichtsteile. Bei den für die Komponenten I und Il angegebenen Mengen ist das anwesende Lösungsmittel
nicht berücksichtigt In den Versuchen E und F wird 4-Phenylpropylpyridin als katalytische basische Verbindung
eingesetzt.
Gemäß den Versuchen A bis D werden die Formmassen unter Verwendung einer Vorrichtung von
Redford International Minerals and Chemicals Company in Prüfkörper zur Bestimmung der Zugfestigkeit
überführt. Bei den Versuchen E und F werden entsprechende Prüfkörper (A.FS) von Hand hergestellt.
In den Versuchen A bis D werden die geformten Prüfkörper durch Hindurchleiten eines Gemisches aus Dimethyläthylamin und Kohlendioxid gehärtet. In den Versuchen C und D werden die Prüfkörper anschließend 24 Stunden auf eine Temperatur von 93° C erhitzt. Die erhaltenen gehärteten Prüfkörper werden anschlie-Bend auf ihre Zugfestigkeit und Kratzfestigkeit untersucht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle I zusammengefaßt. Daraus ist ersichtlich, daß die Zugabe von Eisenoxidpigment die Wasserbeständigkeit der Prüfkörper wesentlich erhöht. Auch das Erhitzen der Prüfkörper erhöht wesentlich deren Feuchtigkeitsbeständigkeit. In der Tabelle I beziehen sich die Mengenangaben jeweils auf 100 Gewichtsteile Sand.
In den Versuchen A bis D werden die geformten Prüfkörper durch Hindurchleiten eines Gemisches aus Dimethyläthylamin und Kohlendioxid gehärtet. In den Versuchen C und D werden die Prüfkörper anschließend 24 Stunden auf eine Temperatur von 93° C erhitzt. Die erhaltenen gehärteten Prüfkörper werden anschlie-Bend auf ihre Zugfestigkeit und Kratzfestigkeit untersucht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle I zusammengefaßt. Daraus ist ersichtlich, daß die Zugabe von Eisenoxidpigment die Wasserbeständigkeit der Prüfkörper wesentlich erhöht. Auch das Erhitzen der Prüfkörper erhöht wesentlich deren Feuchtigkeitsbeständigkeit. In der Tabelle I beziehen sich die Mengenangaben jeweils auf 100 Gewichtsteile Sand.
| Versuch | B | 1,25 | C | D | 1,25 | E | F | 1,5 | |
| A | 1.25 | 1.25 | 1.5 | ||||||
| Teile pro 100 Teile Sand | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | ||||
| Silan***) | 0,01 | - | 0,5 | - | 0,5 | - | |||
| Eisenoxidpigment | 0,5 | 1,25 | 1,5 | ||||||
| Komponente I | 1,25 | 1.25 | 1.5 | ||||||
| Komponente II | 1.25 | ||||||||
Fortsetzung
Versuch
A
A
Dimethyläthylamin
nein
nein
ja
ja
4-Phenylpropylpyridin
nein nein
nein nein
21,4 (80)
31,8(88)
31,8(88)
20,5 (80) 37,8 (87)
nicht bestimmt
50,9 (91) 50.1 (92)
Härtung
24 Stunden bei 93 t
24 Stunden bei 93 t
Zugfestigkeit, kg/cm2
(relative Kratzfestigkeit
in Klammern)
sofort
(relative Kratzfestigkeit
in Klammern)
sofort
Nach 24 Stunden Raumtemperatur und Raumfeuchtigkeit
Nach 24 Stunden Raumtemperatur und Raumfeuchtigkeit sowie 24 Stunden
100% relative Feuchtigkeit
Nach 24 Stunden Raumtemperatur und Raumfeuchtigkeit sowie 24 Stunden
Wasserlagerung
100% relative Feuchtigkeit
Nach 24 Stunden Raumtemperatur und Raumfeuchtigkeit sowie 24 Stunden
Wasserlagerung
*) Nach 24 Stunden Raumtemperatur und Raumfeuchtigkeit sowie 48 Stunden 100% relative Feuchtigkeit.
**) Nach 24 Stunden Raumtemperatur und Raumfeuchtigkeit sowie 48 Stunden Wasserlagerung.
***) Lösungsmittel unberücksichtigt.
24,6 (87) 12,3 (78) 36,2 (88) 30,8 (87)
45,7 (90) 46,6 (87)
30,8(99)*) 11,8(81)*)
30,8(99)*) 11,8(81)*)
12,3 (67) 9,7 (66) 35,7 (85) 24,6 (83) 19,2 (80)**) 10,0 (72)**)
Gemäß den Versuchen A bis D in Beispiel 1 werden Formmassen hergestellt jedoch werden die Konzentrationen
und die Zusammensetzung des Silans und des als Träger dienenden Lösungsmittels variiert, um die
optimale Konzentration und das optimale Lösungsmittel zu bestimmen. Als Lösungsmittel werden Methylenchlorid
(Versuche G, H und I), Trichloräthan
(Versuche j, K und L) und Methanol (Versuch M eingesetzt, wobei die Silankonzentrationen 2, 8 und 2(
Jj Gewichtsprozent betragen. Die Zugfestigkeit und di<
Kratzfestigkeit werden gemäß Beispiel 1 bestimmt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle II zusammengefaßt
Daraus ist ersichtlich, daß für ein optimales Ergebni; eine 20prozentige Silanlösung in Trichloräthan einge
setzt wird.
| Versuch | H | 8 | I | J | K | 8 | L | M | |
| G | Methylenchlorid | 0,25 | Trichloräthan | 0,25 | Methanol | ||||
| Lösungsmittel | 2 | 20 | 2 | 20 | 20 | ||||
| Silan in der Lösungs. % | 1 | 21,4 | 0,1 | 1 | 18,8 | 0,1 | 0,1 | ||
| Gewichtsteile Lösung pro 100 Gewichtsteile Sand |
41,5 (94) | 41,3 (91) | |||||||
| Zugfestigkeit kg/cm2 (relative Kratzfestigkeit in Klammern) |
18,3 | 47,4 (94) | 20,2 | 21,1 | 42,2 (91) | 22,1 | 27,0 | ||
| sofort | 41,5 (93) | 30,8 (91) | 42,0 (92) | 40,3 (91) | 31,5 (90) | 42,7 (92) | 35,3 (93) | ||
| Nach 24 Stunden Raum temperatur und Raum feuchtigkeit |
43,8 (88) | 43,1 (93) | 41,5 (91) | 46,9 (93) | 41,5 (93) | ||||
| Nach 48 Stunden Raum temperatur und Raum feuchtigkeit |
31,9(91) | 30,8 (90) | 30,1 (91) | 35,5 (94) | 33,2 (90) | ||||
| Nach 24 Stunden Raum temperatur und Raum feuchtigkeit sowie 24 Stunden 100% relative Feuchtigkeit |
ίο
Fortsetzung
Versuch
G Il I JKLM
Zugfestigkeit kg/cm2
(relative Kratzfestigkeit
in Klammern)
(relative Kratzfestigkeit
in Klammern)
Nach 24 Stunden Raum- 22,8 (82) 20,2 (84) 22,3 (86) 26,3 (83) 22,8 (84) 25,6 (88) 26,0 (87)
temperatur sowie 24 Stunden
Wasserlagerung
Nach 10 Minuten bei 204 C 58.5(92) 59,4(90) 62,1(91) 56,4(92) 58,9(92) 59,4(91) 56,9(92)
cQvyjg 24 Stunden Räumtemperatur
und Raumfeuchtigkeit
Nach 10 Minuten bei 204 C 40,7(90) 47,4(91) 39,5(92) 45,5(90) 51,9(90) 50,8(90) 48,8(91)
sowie 24 Stunden 100%
relative Feuchtigkeit
relative Feuchtigkeit
Nach 10 Minuten bei 204 C 41,8(87) 44,6(93) 42,2(92) 44,3(92) 47,8(91) 51,6(93) 43,8(90)
sowie 24 Stunden Wasserlagerung
Claims (1)
1. Verfahren zur Herstellung von porösen Behältern durch Mischen von
a) bis zu 10 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile Formstoff,
aa) einer Harzkomponente, enthaltend eine Lösung eines nicht wäßrigen Phenolharzes in
einem organischen Lösungsmittel, wobei das Phenolharz ein Kondensationsprodukt aus
einem Phenol der allgemeinen Formel I
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US77829377A | 1977-03-16 | 1977-03-16 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2811475A1 DE2811475A1 (de) | 1978-09-21 |
| DE2811475B2 true DE2811475B2 (de) | 1980-04-30 |
| DE2811475C3 DE2811475C3 (de) | 1981-01-08 |
Family
ID=25112859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| US3432457A (en) * | 1967-07-12 | 1969-03-11 | Ashland Oil Inc | Resinous composition comprising benzylic ether resin,polyisocyanate,and tertiary amine |
| US3676392A (en) * | 1971-01-26 | 1972-07-11 | Ashland Oil Inc | Resin compositions |
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