DE3728846A1 - Verfahren zur herstellung eines poroesen materials mit offenen poren - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines poroesen materials mit offenen porenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Herstellung eines porösen Materials mit offenen Poren.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur
Herstellung eines porösen Materials mit offenen Poren
aus einer Mischung, die einen Hauptbestandteil, ein
Polyamidhärtungsmittel, ein Füllmittel und Wasser umfaßt,
wobei der Hauptbestandteil ein Epoxidharz vom
Bisphenoltyp umfaßt, zugegeben mit einem oder mehreren
reaktiven Verdünnungsmitteln, die jeweils ein oder
mehrere Epoxyringe pro Molekül aufweisen und in einer
Menge von 18 bis 50 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-% des
Epoxyharzes vom Bisphenoltyp, zugegeben werden.
Zur Herstellung eines porösen Materials mit offenen
Poren zur Verwendung als Filtermedium, Luftdiffusionsmedium,
Gießform, Träger für Katalysatoren usw., wurden
bisher verschiedene Verfahren vorgeschlagen, wie das
Sintern eines Metallpulvers, das Sintern eines pulvrigen
thermoplastischen Harzes, das Sintern eines anorganischen
Pulvers, das Hydratationsabscheiden von Zement
oder dgl., das Pressen oder Stanzen einer Mischung aus
einem wärmehärtbaren Harz und einem Füllmittel, das
Härten einer Harzflüssigkeit, enthaltend ein porenbildendes
Mittel, gefolgt von der Entfernung des porenbildenden
Mittels durch Auflösen, Extraktion oder Verdampfung,
Verwendung eines Schaummittels und Polymerisation
zur Härtung einer W/O-Emulsion, beispielsweise
eines Polyesterharzes, gefolgt von Verdampfen des
Wassers aus der gehärteten Masse.
Diese bekannten Verfahren zur Herstellung von porösem
Material mit offenen Poren besitzen jedoch verschiedene
Nachteile bezüglich des Herstellungsverfahrens. Zunächst
begrenzen diese bekannten Verfahren die Form und
Größe des Produkts. Zusätzlich erfordern diese Verfahren
oft eine Wärmebehandlung bei hoher Temperatur als
auch eine Druckbehandlung bei hohem Druck. Das Verfahren,
das das porenbildende Mittel verwendet, erfordert
eine Erwärmungsstufe oder Vakuumbehandlung zur Entfernung
des porenbildenden Mittels durch Verdampfung.
Weiterhin besitzen diese bekannten Verfahren die Nachteile,
daß es schwierig ist, die Porengröße oder den
Porendurchmesser zu kontrollieren oder daß die Herstellungsstufen
im allgemeinen kompliziert und schwierig
durchzuführen sind.
Um die vorstehend genannten Probleme zu lösen und in
großem Maßstab ein poröses Material mit offenen Poren
und relativ komplizierter Form herzustellen, wurde ein
verbessertes Verfahren in der japanischen Patentanmeldung
2464/1978 vorgeschlagen, worin ein poröses
Material mit genauen Dimensionen und offenen Poren
eines gewünschten Durchmessers hergestellt werden kann.
Dieses verbesserte Verfahren umfaßt die Stufen der Herstellung
einer O/W-Emulsionsaufschlämmung aus einer
Mischung, enthaltend ein Epoxyharz vom Glydidyltyp, ein
polymeres Fettsäurepolyamid-Härtungsmittel, ein Fülltmittel
und Wasser, des Gießens der Aufschlämmung in eine
wasserundurchlässige Form, des Härtens der Aufschlämmung
während sie Wasser enthält, und das Dehydratisieren der
gehärteten Masse, wodurch das gewünschte Produkt erhalten
wird. Die US-PS 44 64 485 offenbart ein Verfahren
zur Herstellung eines porösen Materials, das die vorstehenden
Nachteile nicht aufweist und zur Herstellung
eines porösen Materials geeignet ist, das als Filtermedium,
Luftdiffusionsmedium oder Gießform usw. geeignet
ist, durch Einstellen des Durchmessers der offenen Poren
innerhalb des Bereichs von 0,5 bis 10 µm. Bei diesem bekannten
Verfahren wird die Aufgabe durch die Verwendung
eines Epoxyharzes vom Bisphenoltyp in Kombination mit
einem speziellen Härtungsmittel, das entweder
- (a) eine Mischung aus
- (i) einer Amidverbindung, die durch eine Reaktion zwischen einer monomeren Fettsäure und einem Ethylenamin, dargestellt durch die Formel H₂N-(CH₂-CH₂NH) n -H, worin n 3 bis 5 ist, erhalten wird, und
- (ii) einem polymeren Fettsäurepolyamid, erhalten durch eine Reaktion zwischen einer polymeren Fettsäure und dem vorstehend genannten Ethylenamin, oder
- (b) eine Reaktionsmischung, erhalten durch Mischen der vorstehend genannten monomeren Fettsäure, der vorstehend genannten polymeren Fettsäure und dem vorstehend genannten Ethylenamin,
ist, gelöst.
Das poröse Material mit offenen Poren, das durch das
vorstehend genannte Verfahren des Gießens einer Emulsions
aufschlämmung, umfassend eine Mischung aus einem
Epoxyharz vom Bisphenoltyp, ein Polyamidhärtungsmittel,
ein Füllmittel und Wasser, hergestellt wird, besitzt
jedoch eine maximale Naßbiegefestigkeit von nur etwa
60 bis 70 kg/cm². Wenn das so hergestellte poröse Material
als Filtermedium verwendet wird, verursachen der
Filterdruck und der Rückwaschdruck, die wiederholt
angewandt werden, eine Rißbildung, da die Festigkeit des
Filtermediums niedrig ist. Da es erforderlich ist, einen
hohen Druck anzuwenden, um die Filtergeschwindigkeit aus
wirtschaftlichen Gründen zu erhöhen, muß das poröse
Material, das als Filtermedium verwendet wird, eine hohe
Festigkeit aufweisen.
Es wurde versucht, den Wassergehalt in der Aufschlämmung
zu verringern, um dadurch die Porosität des gehärteten
porösen Materials zu erniedrigen und die Festigkeit des
porösen Materials zu erhöhen. Dies führt jedoch zu den
folgenden zwei Nachteilen. Der erste Nachteil besteht
darin, daß die Viskosität der Aufschlämmung erhöht wird,
wenn der Wassergehalt darin erniedrigt wird, mit dem
Ergebnis, daß eine Form mit einer komplizierten Form
nicht vollständig mit der Aufschlämmung in der Gießstufe
gefüllt werden kann. Der zweite Nachteil besteht darin,
daß eine Verringerung der Porosität eine Erniedrigung
der Fließrate eines Fluids, das durch das poröse
Material fließt, ergibt, so daß das Material vom wirtschaflichen
Standpunkt her gesehen verschlechtert wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorstehend
genannten Probleme zu lösen und ein Verfahren zur
Herstellung eines porösen Materials mit offenen Poren
und mit einer großen Größe und einer komplizierten Form
mit sehr genauen Dimensionen und hoher Naßbiegefestigkeit
ohne Erhöhung der Viskosität der Aufschlämmung oder
Verringerung der Filterwirksamkeit des erhaltenen
porösen Materials zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung
eines porösen Materials mit offenen Poren gelöst, bei
dem eine Emulsionsaufschlämmung durch heftiges Rühren
einer Mischung, umfassend einen Hauptbestandteil, ein
Polyamidhärtungsmittel, ein Füllmittel und Wasser,
hergestellt wird, die Emulsionsaufschlämmung in eine
wasserundurchlässige Form gegossen wird, die Aufschlämmung,
während sie Wasser enthält, gehärtet wird, wobei
der Hauptbestandteil ein Epoxyharz vom Bisphenoltyp,
zugegeben mit einem oder mehreren reaktiven Verdünnungsmitteln,
die jeweils eine oder mehrere Epoxyringe pro
Molekül aufweisen und in einer Menge von 18 bis
50 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 45 Gew.-%, bezogen auf
100 Gew.-% des Epoxyharzes vom Bisphenoltyp, zugegeben
werden, ist.
Bei den bekannten Verfahren, wie beispielsweise in der
japanischen Patentanmeldung 2464/1978 und der US-PS
44 64 485 offenbart, wird kein reaktives Verdünnungsmittel
zu der Hauptkomponente des Epoxyharzes zugegeben
oder ein solches Verdünnungsmittel wird nur in einer
Menge von etwa 10 bis 18%, bezogen auf das Gewicht der
Hauptkomponente des Epoxyharzes, zugegeben zur Erniedrigung
der Viskosität der Harzmischung oder zur Einstellung
der Porosität des gehärteten Materials. Im allgemeinen
wird bei anderen Verfahren als der Herstellung
eines porösen Materials ein reaktives Verdünnungsmittel
normalerweise in eine Menge von 5 bis 15 Gew.-% zu einer
Epoxyharzkomponente zur Erniedrigung der Viskosität des
verwendeten Epoxyharzes zugegeben, und es wird angenommen,
daß die Eigenschaften, wie die mechanische Festigkeit,
des gehärteten Materials durch die Zugabe des
reaktiven Verdünnungsmittels mehr oder weniger verschlechtert
werden.
Im Gegensatz zu der vorstehend genannten technischen
Lehre wurde nun gefunden, daß die Eigenschaften,
einschließlich der mechanischen Festigkeit, eines gehärteten
porösen Materials mit offenen Poren durch die
Zugabe eines reaktiven Verdünnungsmittels mit einem oder
mehreren Epoxyringen pro Molekül verbessert werden und
daß die Verbesserung der Eigenschaften der gehärteten
Masse verstärkt wird, wenn die zugegebene Menge des reaktiven
Verdünnungsmittels bis zu einer maximalen Menge von 30
bis 50 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-%, der Epoxyharz-
Hauptkomponente, erhöht wird. Mit Bezug auf diese überraschende
Wirkung wurde die Änderung oder Verbesserung
der Eigenschaften der gehärteten porösen Massen mit
offenen Poren durch Verwendung verschiedener reaktiver
Verdünnungsmittel mit jeweils einem oder mehreren Epoxyringen
pro Molekül und durch Verwendung verschiedener
Kombination daraus untersucht.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung
eines porösen Materials mit offenen Poren zur
Verfügung, bei dem eine Emulsionsaufschlämmung durch
heftiges Rühren einer Mischung, umfassend einen Hauptbestandteil,
ein Polyamidhärtungsmittel, ein Füllmittel
und Wasser, hergestellt wird, die Emulsionsaufschlämmung
in eine wasserundurchlässige Form gegossen wird, die
Aufschlämmung, während sie Wasser enthält, gehärtet wird,
wobei der Hauptbestandteil ein Epoxyharz vom Bisphenoltyp,
zugegeben mit einem oder mehreren reaktiven Verdünnungsmitteln,
die jeweils einen oder mehrere Epoxyringe
pro Molekül aufweisen und in einer Menge von 18
bis 50 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-% des Epoxyharzes
vom Bisphenoltyp, zugegeben werden, ist.
Es ist bevorzugt, daß das erfindungsgemäß verwendete
Epoxyharz vom Bisphenoltyp bei normaler Temperatur
flüssig ist und eine niedrige Viskosität besitzt, um die
Herstellung einer Aufschlämmung, die leicht handhabbar
ist, zu ermöglichen. Bevorzugte Epoxyharze vom Bisphenoltyp
schließen Epoxyharze vom Bisphenol-A-Typ, Bisphenol-
AD-Typ und Bisphenol-F-Typ ein. Besonders bevorzugt
sind solche mit einer Epoxyäquivalenz von 160 bis
200.
Die reaktiven Verdünnungsmittel, die erfindungsgemäß
verwendet werden können, schließen Epoxyverbindungen mit
jeweils einem oder mehreren Epoxyringen pro Molekül ein
und besitzen jeweils eine niedrige Viskosität. Beispiele
für bevorzugte Epoxyverbindungen, die erfindungsgemäß
als reaktive Verdünnungsmittel verwendet werden können,
sind reaktive Monoepoxyverdünnungsmittel, wie Allylglycidylether,
Butylglycidylether, Phenylglycidylether,
Butylphenylglycidylether, Cresylglycidylether, 3-(Pentadecyl)-
phenylglycidylether, Octylenoxid, Cyclohexenvinylmonooxid,
Styroloxid, Dipententmonooxid, Pinenoxid und
tert.-Carbonsäureglycidylester; reaktive Diepoxyverdünnungsmittel,
wie Diglycidylether, Butandiodiglycidylether,
Diethylenglykoldiglycidylether, Bis-(2,3-epoxy-
cyclopentyl)ether, Resorcindiglycidylether, 2-Glycidyl-
phenylglycidylether, Butadienoxid, Dimethylpentandioxid,
Limonendioxid und Vinylcyclohexendioxid; und reactive
Triepoxyverdünnungsmittel, wie Trimethylolpropantriglycidylether
und 2,6-Diglycidylphenylglycidylether.
Das erfindungsgemäß verwendete Polyamidhärtungsmittel
ist ein Reaktionsprodukt einer Carbonsäure und eines
Polyamins. Bevorzugte Polyamidhärtungsmittel sind Reaktionsprodukte
von monomeren Fettsäuren und/oder polymeren
Fettsäuren mit Alkylenpolyaminen.
Besonders bevorzugte monomere Fettsäuren sind solche mit
10 bis 22 Kohlenstoffatomen pro Molekül. Insbesonders
bevorzugte monomere Fettsäuren sind Oleinsäure, Linolsäure
und eine Mischung daraus. Die bevorzugten polymeren
Fettsäuren sind hauptsächlich aus dimeren Säuren
zusammengesetzt, die aus Talgoleinsäure, Tallölfettsäure,
Sojaölfettsäure usw. hergestellt werden. Eine
oder mehrere monomere Fettsäuren können mit einer oder
mehreren polymeren Fettsäuren gemischt werden, und die
Mischung kann mit Polyaminen umgesetzt werden, um ein
Polyamidhärtungsmittel herzustellen. Alternativ dazu
kann eine Polyamidhärtungsmittelmischung durch Zugabe
einer oder mehrerer Amidverbindungen, die durch Reaktionen
zwischen monomeren Fettsäuren und Polyaminen
erhalten werden, zu einem oder mehreren Polyamiden, die
getrennt durch die Reaktion zwischen polymeren Fettsäuren
und Polyaminen erhalten werden, hergestellt werden.
Bevorzugte Alkylenpolyamine sind Ethylenamine, dargestellt
durch die Formel H₂N-(CH₂-CH₂NH) n -H, worin n vor
zugsweise 3 bis 5 beträgt. Die am meisten bevorzugten
Alkylenpolyamine sind Tetraethylenpentamin, dargestellt
durch die vorstehend genannte Formel, worin n 4 ist, und
Pentaethylenhexamin, dargestellt durch die vorstehend
genannte Formel, worin n 5 ist.
Jedes bekannte Füllmittel kann erfindungsgemäß ohne spezielle
Beschränkung verwendet werden. Es ist jedoch bevorzugt,
daß das verwendete Füllmittel durch das verwendete
Glycidylepoxyharz gebunden werden kann und daß es
ein anorganisches Material ist, welches die Kontrolle
der Teilchengröße gestattet, wobei bevorzugte Beispiele
Pulver von Siliciumdioxidstein und Silikasand sind.
Die Emulsionsaufschlämmung, die in dem erfindungsgemäßen
Verfahren verwendet wird, kann mit einem Aminhärtungsmittel
und/oder einem modifizierten Polyaminhärtungsmittel
versetzt sein.
Das Aminhärtungsmittel, das der Emulsionsaufschlämmung
zugegeben werden kann, ist eine Verbindung mit einer
oder mehreren Amingruppen in einem Molekül. Bevorzugte
Beispiele sind Härtungsmittel von primären Aminen, wie
Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin,
Pentaethylenhexamin, Diethylaminopropylamin,
Menthendiamin, N-Aminoethylpiperazin, m-Xylylendiamin,
m-Phenylendiamin, o-Phenylendiamin, Diaminodiphenylmethan
und Diaminodiphenylsulfon; Härtungsmittel von
sekundären Aminen, wie N-Methylpiperazin, Hydroxyethylpiperazin,
Piperidin, Pyrrolidin und Morpholin; und
Härtungsmittel von tertiären Aminen mit jeweils einem
ungesättigten Ring, wie 1-Hydroxyethyl-2-heptadecyl-
glyoxalidin, Pyridin, Pyrazin und Chinolin.
Das modifizierte Polyaminhärtungsmittel ist ein Härtungsmittel,
hergestellt durch Modifizieren eines Polyaminhärtungsmittels
mit zwei oder mehreren Amingruppen
in einem Molekül mit einem Modifikationsmittel. Bevorzugte
Polyaminhärtungsmittel schließen Härtungsmittel
von primären Aminen, wie Diethylentriamin, Triethylentetramin,
Tetraethylenpentamin, Pentaethylenhexamin,
Iminobispropylamin, Bis(hexamethylen)triamin, Dimethylaminopropylamin,
m-Xylylendiamin, Methtendiamin,
Isophorondiamin, N-Aminoethylpiperadin, m-Phenylendiamin,
Diaminodiphenylmethan und Diaminodiphenylsulfon,
Härtungsmittel von sekundären Aminen, wie N-Methylpiperadin
und Hydroxyethylpiperadin, ein. Bevorzugte
Modifikationsmittel schließen Epoxyverbindungen, wie
Allylglycidylether, Butylgycidylether, Styroloxid,
Propylenoxid, Phenylglycidylether, Cresylglycidylether,
Ethylenglykoldiglycidylether, Bisphenol-A-diglycidylether
und Trimethylolpropantriglycidylether, Acrylnitril
und Mischungen aus Phenolen mit Formaldehyd ein.
Es ist bevorzugt, daß das vorstehend genannte Aminhärtungsmittel
und/oder modifizierte Polyaminhärtungsmittel
zu der Emulsionsaufschlämmung in einer Menge von
nicht mehr als 100 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-
Teile des Polyamidhärtungsmittels, gegeben wird.
Die erfindungsgemäß verwendete Emulsionsaufschlämmung
kann einen Härtungsbeschleuniger enthalten. Bevorzugte
Härtungsbeschleuniger schließen tertiäre Amine mit
aromatischen Ringen, wie Benzyldimethylamin, Methyl
benzyldimethylamin, 2-(Dimethylaminomethyl)phenol und
2,4,6-Tris(dimethylaminomethyl)phenol, und Salze von
tertiären Aminen und Säuren, wie ein Salz von 2,4,6-
Tris(dimethylaminomethyl)phenol und Tri-2-ethylhexansäure,
ein.
Da das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte
poröse Material mit offenen Poren durch Dispergieren
eines Füllmittels in einer Emulsion, umfassend ein Harz
und Wasser, gefolgt von Härten der Emulsion, hergestellt
wird, kann die erfindungsgemäß verwendete Emulsionsaufschlämmung
ein Dispergiermittel zum Stabilisieren der
Suspension des Füllmittels, ein oberflächenreformierendes
bzw. umwandelndes Mittel (surface reforming agent)
zum Reformieren der Oberfläche des Füllmittels zur Verbesserung
der Bindung an der Zwischenfläche zwischen dem
Harz und dem Füllmittel, einen Emulgator zur Bildung
einer stabilen Emulsion und andere Zusätze, wie oberflächenaktive
Mittel, enthalten.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend näher beschrieben.
Tabelle 1 zeigt eine Zusammensetzung einer Aufschlämmung,
hergestellt durch Zugabe von 30 Gew.-% eines
reaktiven Verdünnungsmittels zu 100 Gew.-% Epikote 828,
ein typisches Epoxyharz vom Bisphenol-A-Typ. Versuche
Nr. 1 bis 8 in Tabelle 2 zeigen die Eigenschaften der
gehärteten porösen Massen mit offenen Poren, hergestellt
durch die Verwendung verschiedener reaktiver Verdünnungsmittel
und jeweils mit der in Tabelle 1 angegebenen
Zusammensetzung. Alle in den Versuchen Nr. 1 bis 8 in
Tabelle 2 verwendeten reaktiven Verdünnungsmittel besitzen
Epoxyringe. Versuch Nr. 9 in Tabelle 2 zeigt die
Eigenschaften einer gehärteten porösen Masse mit offenen
Poren, erhalten aus einer Zusammensetzung, wie sie in
Tabelle 1 angegeben ist, mit der Ausnahme, daß kein
reaktives Verdünnungsmittel zugegeben wird.
Wie aus der Tabelle 2 ersichtlich ist, bilden die Zusammensetzungen,
bei denen 30% reaktive Verdünnungsmittel
jeweils mit einem oder mehreren Epoxyringen pro
Molekül zu dem Epoxyharz vom Bisphenoltyp gegeben werden,
gehärtete Massen mit jeweils einer Naßbiegefestigkeit
von etwa 90 bis 150 kg/cm², was beträchtlich höher
ist als die Naßbiegefestigkeit (69 kg/cm²) der gehärteten
Masse, die aus der Zusammensetzung, die kein reaktives
Verdünnungsmittel enthält, hergestellt worden ist.
Es wurde somit gefunden, daß die Festigkeit einer gehärteten
Massse durch die Zugabe eines reaktiven Verdünnungsmittels
mit einem oder mehreren Epoxyringen pro
Molekül verbessert wird. Um die Beziehung zwischen der
zugegebenen Menge an reaktivem Verdünnungsmittel und den
erhaltenen Eigenschaften festzustellen und eine Kombination
aus mehreren Verdünnungsmitteln, durch deren Verwendung
die prozentuale Kontraktion bzw. Zusammenziehung
in der Härtungsstufe verringert wird, zu finden, wurden
die folgenden Versuche durchgeführt.
Tabelle 3 zeigt die Eigenschaften von gehärteten porösen
Massen mit offenen Poren, hergestellt durch Verwendung
von m,p-Cresylglycidylether (eine Mischung aus m-Cresylglycidylether
und p-Cresylglycidylether in einem
Mischungsverhältnis von etwa 6 : 4) als reaktivem Verdünnungsmittel
und durch Änderung der zugegebenen Menge
an m,p-Cresylglycidylether. In den in Tabelle 3 gezeigten
Versuchen sind die Gewichtsverhältnisse der Komponenten,
die von Epikote 828 und m,p-Cresylglycidylether
verschieden sind, die gleichen wie in Tabelle 1, und das
Gesamtgewicht an Epikote 828 plus m,p-Cresylglycidylether
ist das gleiche wie das Gesamtgewicht von Epikote
828 und dem reaktiven Verdünnungsmittel in Tabelle 1.
Wie aus Tabelle 3 ersichtlich ist, wird die Naßbiegefestigkeit
der gehärteten Massen allmählich erhöht, wenn die
zugegebene Menge an m,p-Cresylglycidylether zu Epikote
828 bis zu etwa 39 Gew.-% erhöht wird. Wenn die zugegebene
Menge an m,p-Cresylglycidylether 39 Gew.-% übersteigt,
wird die Naßbiegefestigkeit erniedrigt und die
prozentuale Kontraktion bzw. Zusammenziehung erhöht.
Wenn die zugegebene Menge an m,p-Cresylglycidylether
55 Gew.-% erreicht, erhöht sich die prozentuale Zusammenziehung
abrupt aufgrund der Trennung von Wasser von
der Aufschlämmung, und der Durchmesser der Poren nimmt
bis zu einem Ausmaß ab, daß es schwierig wird, die erhaltene
gehärtete Masse als poröses Material zu verwenden.
Die Wirkung, die durch Variieren der Kombination aus
mehreren reaktiven Verdünnungsmitteln erreichbar ist,
wird mit Bezug auf die Kombination von m,p-Cresylglycidylether
und Styroloxid gezeigt. Tabelle 5 zeigt die
Eigenschaften von gehärteten porösen Massen mit offenen
Poren, hergestellt aus der in Tabelle 4 angegebenen Zusammensetzung,
wobei das Mischungsverhältnis der zwei
reaktiven Verdünnungsmittel wie in Tabelle 5 angegebenen
variiert wird.
Material | |
Gew. (g) | |
Epikote 828 | |
605 | |
Gemisch aus m,p-Cresylglycidylether und Styroloxid | 236 |
Tohmide 245S | 248 |
TAP | 20 |
pulvriger Silikasand | 3040 |
Wasser | 1189 |
Wie aus Tabelle 5 ersichtlich ist, kann die prozentuale
Zusammenziehung durch Ersatz eines Teils von m,p-Cresyl
glycidylether durch Styroloxid erniedrigt werden.
Um die Wirkung, die durch Zugabe eines Oberflächenreformiermittels
erreichbar ist, zu zeigen, gibt Tabelle 6
die Ergebnisse von Versuchen an, worin die Oberfläche
von Pulvern aus Silikasand durch die Zugabe von α-Amino
propyltriethoxysilan, das ein Silankupplungsmittel ist, reformiert
wird. Wenn es gewünscht ist, einen porösen Materialblock
mit scharfen Kanten zu formen, ist es erforderlich,
daß die Rißbildung an den Kantenteilen so
gering wie möglich ist. Der in Tabelle 6 angegebene Ausdruck
"Rißbildung an den Kantenteilen" betrifft die Rißbildung
aufgrund von Zugbelastung an den Kantenteilen in
der Stufe der Aushärtung der Aufschlämmung.
Wie aus den Ergebnissen der Tabelle 6 ersichtlich ist,
kann die Rißbildung an den Kantenteilen während der
Härtungsstufe aufgrund von Zugbelastung durch die Zugabe
eines Oberflächenreformiermittels unterdrückt werden.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Jede der in Tabelle 7 angegebenen Zusammensetzungen
wurde in einen Behälter aus nichtrostendem Stahl ohne
Deckel gegeben und bei Raumtemperatur über 10 min heftig
gerührt, um eine gleichmäßige Emulsionsaufschlämmung zu
erhalten. Die Emulsionsaufschlämmung wurde in eine geeignete
wasserundurchlässige Form gegossen, um eine
Wasserverdampfung zu verhindern. Die bedeckte Form wurde
über 20 h in einem Raum bei 25 bis 30°C stehengelassen,
um die in der Form enthaltene Aufschlämmung auszuhärten,
während das Wasser in der Aufschlämmung gehalten wurde.
Die gehärtete Masse wurde dann aus der Form entfernt und
in einen Trockner bei 50°C über 24 h gegeben, um das in
der gehärteten Masse enthaltene Wasser zu verdampfen,
wodurch ein geformtes poröses Produkt mit offenen Poren
erhalten wurde. Die Eigenschaften des erhaltenen porösen
Produkts sind in Tabelle 8 angegeben. In den Tabellen 7
und 8 wurde ein Vergleichsbeispiel gemäß dem aus der
US-PS 44 64 485 bekannten Verfahren hergestellt, und die
Beispiele 1 bis 11 wurden nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellt.
Die in Tabelle 8 angegebenen Eigenschaften wurden durch
die folgenden Testverfahren bestimmt.
Ein 15 mm × 15 mm × 120 mm Polyvinylchloridbehälter
wurde als wasserundurchlässige Form verwendet, und die
gehärtete Masse wurde mit Wasser gesättigt, um als Teststück
verwendet zu werden. Das Teststück wurde einem
Biegetest, durchgeführt bei einer Spannweite von 100 mm
und einer Kopfgeschwindigkeit von 2,5 mm/min, ausgesetzt.
Ein FRP-Behälter mit einer Größe von 50 mm (Länge) ×
50 mm (Breite) × 500 mm (Höhe) und mit Kontraktionsmarkierungen,
gebildet in Abständen von 450 mm, wurde
als wasserundurchlässige Form verwendet. Das gehärtete
Produkt wurde aus dem Behälter entnommen und die
höhenweise lineare Kontraktionsrate wurde aus den
Kontraktionsmarkierungen, die auf dem gehärteten porösen
Material verblieben, gemessen. Die prozentuale Kontraktion
wurde aus der so gemessenen Kontraktionsrate berechnet.
Ein Polyvinylchloridbehälter mit einer Größe von 60 mm⌀
× 20 mm (Höhe) wurde als wasserundurchlässige Form verwendet,
in die die Aufschlämmung gegossen wurde, um ein
gehärtetes Produkt zu erhalten. Das gehärtete Produkt
wurde mit Wasser gesättigt, und ein Luftdruck von
2 kg/cm² wurde durch das gehärtete Produkt, gesättigt
mit Wasser, angewandt. Die Fließrate von Luft nach Ablauf
von 5 min wurde gemessen, um die Luftdurchlässigkeit
zu bestimmen.
Die Viskosität der Aufschlämmung direkt nach Abschluß
des Rührens wurde unter Verwendung eines Viskosimeters
vom B-Typ (Nr. 4-Rotor, 30 UpM) gemessen, um die Viskosität
jeder Aufschlämmung zu bestimmen.
Wie aus den Ergebnissen der Tabelle 7 und 8 ersichtlich
ist, wurde die Naßbiegefestigkeit des gehärteten Produkts,
das nach den Beispielen 1 bis 11 hergestellt wurde,
um mehr als das etwa Zweifache gegenüber dem Vergleichsbeispiel
verbessert, ohne eine Erhöhung der prozentualen
Kontraktion, Verringerung der Luftdurchlässigkeit
oder Erhöhung der Viskosität der verwendeten Aufschlämmung
zu bewirken.
Ein geformtes poröses Produkt mit offenen Poren und mit
großer Größe und komplizierter Form mit genauer Dimension
und hoher Naßbiegefestigkeit kann erfindungsgemäß
ohne Nachteile, wie eine Erhöhung der Viskosität der
verwendeten Aufschlämmung oder Verringerung der Luftdurchlässigkeit
des gehärteten Produkts, erhalten werden.
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung eines porösen Materials mit
offenen Poren, dadurch gekennzeichnet, daß eine Emulsionsaufschlämmung
durch heftiges Rühren einer Mischung,
umfassend einen Hauptbestandteil, ein Polyamid-
Härtungsmittel, ein Füllmittel und Wasser, hergestellt
wird, die Emulsionsaufschlämmung in eine
wasserundurchlässige Form gegossen wird, die Aufschlämmung,
während sie Wasser enthält, gehärtet
wird, wobei der Hauptbestandteil ein Epoxyharz vom
Bisphenoltyp, dem ein oder mehrere reaktive Verdünnungsmittel
mit jeweils einem oder mehreren Epoxyringen
pro Molekül in einer Menge von 18 bis 50 Gew.-%,
bezogen auf 100 Gew.-% des Epoxyharzes vom Bisphenoltyp,
zugegeben werden, ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Polyamidhärtungsmittel entweder
- (a) eine Mischung aus
- (i) einer Amidverbindung, die durch eine Reaktion zwischen einer monomeren Fettsäure und einem Ethylenamin, dargestellt durch die Formel H₂N-(CH₂-CH₂NH) n -H, worin n 3 bis 5 ist, erhalten worden ist, und
- (ii) einem polymeren Fettsäurepolyamid, erhalten durch eine Reaktion einer polymeren Fettsäure und dem Ethylenamin, oder
- (b) eine Reaktionsmischung, erhalten durch Mischen der monomeren Fettsäure, der polymeren Fettsäure und des Ethylenamins,
ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung
weiterhin ein zusätzliches Härtungsmittel, gewählt aus der
Gruppe, bestehend aus Aminhärtungsmitteln, modifizierten
Polyamin-Härtungsmitteln und Mischungen
deraus, umfaßt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung
weiterhin einen Härtungsbeschleuniger umfaßt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Mischung weiterhin ein Oberflächenreformiermittel
umfaßt.
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