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Verfahren zur Härtung von Natur- und Kunstharzen, Pechen, Goudron
u. dgl. Substanzen. Es wurde gefunden, daß beliebige Harze, und zwar Natur- und
Kunstharze, Peche, Goudron u. dgl. Substanzen einen höheren Schmelzpunkt erhalten,
wenn man sie in rohem oder gereinigtem Zustand in Gegenwart von Furfurol mit Säuren
als Kondensationsmittel am Rückflußkühler unter Druck behandelt.
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Es ist wohlbekannt, daß bei der Behandlung von Furfuroi mit Kondensationsmitteln,
z. B-. Schwefelsäure, ein dunkelbrauner, harzartiger Körper entsteht. Um diesen
bekannten Vorgang handelt es sich aber in vorliegendem Falle nicht; in Gegenwart
von Harzen muß eine andere Reaktion vor sich gehen. Bei Verwendung gewöhnlichen
Fichtenharzes z. B. entsteht ein tiefschwarzer Körper, ein neues Harz mit anderen,
besseren Eigenschaften als das Ausgangsprodukt. Dies bedeutet einen gewerblichen
Fortschritt, denn man ist in der Lage, billige Rohprodukte auf einfache Weise veredeln
zu können.
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Als Kondensationsmittel können Mineral-oder organische `Säuren, insbesondere
Oxysäuren, dienen, und statt Furfurol kann man Methylfurfurol oder Substanzen, welche
während der Reaktion Furfurol bilden können, verwenden.
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Durch die folgenden Beispiele wird das Verfahren näher erläutert Beispiel
r: Zu ioo Teilen geschmolzenem Rohkolophonium werden io bis 2o Teile Furfurol und
danach 5 bis io Teile 50prozentige Schwefelsäure zugegeben, gut durchgemischt und
das Ganze am Rückflußkühler erhitzt, bis der Furfurolgeruch völlig beseitigt ist.
In dieser Zeit hat sich das Kolophonium mit dem Furfurol kondensiert, und es hinterbleibt
nach dem Neutralisieren, Auswaschen und Trocknen eine feste Harzmasse, deren Schmelzpunkt
höher liegt als der der Ausgangssubstanz. Erhitzt man diese Schmelze auf 25o bis
30o° C unter Anwendung von Vakuum, so wird der Schmelzpunkt noch höher und die Härte
größer. Dasselbe wird auch durch Einblasen von Luft oder Sauerstoff erzielt. Beispiele:
ioo Teile Pech werden mit 3o Teilen Furancarbonsäure und 3o bis 5o Teilen einer
50prozentigen Mineralsäure, wie im Beispiel x, am besten unter einem Druck von 2
bis 5 Atm. und einer Temperatur von Zoo bis 30o ° C zur Reaktion gebracht. Der Druck
kann auch durch indifferente Gase hervorgerufen werden.
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Hierbei zersetzt sich die Furancarbonsäure unter teilweiser Bildung
von Furfurol, das sich mit dem Pech zu einem Kondensationsprodukt vereinigt. Dasselbe
stellt ein ausgezeichnetes Harz von schwarzer Farbe dar, welches nicht mehr als
Pech bezeichnet werden kann.
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Durch Erhitzung unter Vakuum oder bei Bearbeitung mit Luft oder Sauerstoff,
wie im Beispiel =, oder durch Zusatz der Oxyde des Calziums, Magnesiums, Zinks,
Bleis, Mangans, Cobalts u. dgl. erhält das Harz einen noch höheren Schmelzpunkt,
und es resultiert ein glänzendes, schwarzes Harz mit kopalartigen Eigenschaften,
welches sich für die Lackfabrikation
sehr gut eignet. Die Mengenverhältnisse
können weitgehend verändert werden. So kann man z. B. durch Erhöhung des Furancarbonsäuregehaltes
die Eigenschaften des Produkts noch verbessern. Beispiel 3:
Zoo Teile Säureharz
oder gepulvertes Goudron werden mit Zoo Teilen Laubholzmehl oder einem Kohlehydrat
der Pentosengruppe gemischt, mit 60o bis 70o Teilen 13- bis 25prozentiger Salzsäure
übergossen und darauf unter Rückflußkühlung oder in einem salzsäurefesten Druckgefäß
2 bis 5 Stunden gekocht. In dieser Zeit hat der Säuregoudron 12 bis 18 Prozent an
Gewicht zugenommen. Von der überschüssigen wässerigen Säurelösung trennt man nun
das Feste durch Abnutschen, wäscht aus, trocknet und extrahiert das gewonnene neue
Harz mit einem Lösungsmittel (Chlorkohlenwasserstoff usw.). Nach dem Abdampfen des
Lösungsmittels erhält man ein 15 bis 30 Prozent höher als der Ausgangsstoff
schmelzendes Harz von guter Härte sowie höherer Zähigkeit. Das Produkt hat ein um
i2 bis 18 Prozent höheres Gewicht als der Ausgangsstoff und ist in verschiedenen
Lösungsmitteln löslich. Es gibt einen sehr brauchbaren, schwarzen Harzlack.
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Durch Weiterbearbeitung unter Vakuum bei Zoo bis 300° C oder durch
Einblasen von Luft usw., wie im Beispiel i, wird der Schmelzpunkt noch höher, und
das Produkt kann auch als Klebemittel für plastische Massen verwendet werden. Wenn
man z. B. das erzeugte Harz nicht extrahiert, sondern das Sägemehl mit ihm vereinigt
läßt, so kann man die Masse nach dem Neutralisieren, Auswaschen und Trocknen in
auf i25 bis 18o° C vorgewärmten Formen bei einem Druck von Zoo bis -50o Atm. auf
das Quadratzentimeter zu beliebigen Gegenständen pressen. Dieselben besitzen gutes
Aussehen, sind bruch-und wasserfest und lassen sich leicht bearbeiten und auf Hochglanz
polieren.
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Beispiel.: Zoo Teile technische Wein- oder Zitronensäure werden mit
5o bis 6o Teilen Furfurol und Zoo Teilen terpentinreichem, rohem Tannenharz direkt
oder unter Zusatz von =o- bis 50prozentiger Schwefelsäure so lange auf eine Temperatur
von i80 bis 2500 C erhitzt, bis sich eine gleichmäßige homogene Masse bildet
und der Furfurolgeruch verschwunden ist. Nach dem Entsäuren, Auswaschen und Trocknen
kann das Harz sofort verbraucht werden. Durch weitere Erhitzung unter Vakuum auf
25o bis 3z0° C oder durch Einblasen von Luft und Sauerstoff, wie in Beispiel i,
wird sowohl der Schmelzpunkt als auch die Härte und Zähigkeit noch erhöht.
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Veränderungen der Mengenverhältnisse sowie der Temperatur sind nach
beiden Richtungen hin möglich, je nachdem ein weicheres, härteres oder zäheres Kunstharz
gewünscht wird.
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Statt Wein- oder Zitronensäure kann Milchsäure oder Glykolsäure oder
auch Oxalsäure verwendet werden. Statt eines Zusatzes von Schwefelsäure kann man
Salzsäure oder Phosphorsäure oder deren Mischungen verwenden. Kleine Mengen organische
Anhydride sind zulässig und wirken als Reaktionsbeschleuniger.