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Verfahren zur Herstellung von härtbaren, harzartigen Kondensationsprodukten
aus Phenolen und Formaldehyd. Es ist bereits ein Verfahren gemäß Patent 414959 zur
Herstellung von Kunstharz beschrieben, bei welchem die Kondensation zwischen Phenol
und Formaldehyd in zwei Phasen durchgeführt wird. Man erhält hierdurch Harze verschiedener
Natur, die teils schmelzbar, teils unschmelzbar sind und vielfache Verwendungsmöglichkeiten
in der Technik bieten.
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Das Härten und Überführen der schmelzbaren Harze in den Endzustand,
d. h. in den unschmelzbaren Zustand, erfordert jedoch eine sehr sorgfältige Behandlung
und führt stets, sofern nicht dem Harzprodukt vor der Härtung Füllstoffe einverleibt
sind, zu durchscheinenden bernstein- oder hornartigen Farbeffekten.
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Die Härtung der bekannten Kunstharze fand bisher in der Weise statt,
daß man die in Formen gefüllten schmelzbaren Harze in Trockenschränke, welche iin
Anfang nur auf niedrige Temperaturen von etwa 4o° C erwärmt waren, einstellte und
die Temperatur ganz allmählich während eines Zeitraums von 16 bis 24 Stunden je
nach Größe und Stärke der Gegenstände bis auf etwa i5o bis i6o° C steigerte.
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Nach einem anderen Verfahren werden die Kunstharze in beheizten Druckgef<Ißen
innerhalb weniger Stunden in der Weise gehärtet, daß man gleichzeitig Druck und
allmählich gesteigerte Hitze auf die Kunstharze einwirken läßt. Noch andere bekannte
Kunstharze werden unter der Wirkung von hydraulischem Druck in Verbindung mit Hitze
in feste Körper übergeführt; jedoch ist bei diesem Härtungsvorgang Bedingung, daß
das Preß- und Härtungsgut einen gewissen Prozentsatz von Füllstoffen enthält, da
sonst die Harze infolge der Wärme dünnflüssig und durch die Öffnungen der Formen
hindurchgepreßt werden, ehe das Harz eine feste plastische Gestalt angenommen hat.
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Die vorstehend beschriebenen bekannten Härtungsmethoden ergeben jedoch
bei der Neigung aller bisher bekannten Harze, während der Härtung nachzureagieren,
d. 11. in der Form sich erheblich auszudehnen und Blasen, Risse, Sprünge
usw. zu bilden, keine einwandfreien Endresultate, so daß oft trotz sorgsamster Beachtung
der Vorschriften erliebliche Mengen von Ausschuß entstehen.
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Es wurde nun gefunden, daß der Grund für die vorstehend geschilderten
Mißerfolge keinesfalls in den Härtungsmethoden, son-<lern in der Herstellungsweise
der Harze begründet ist.
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Kunstharze, welche nach den bekannten einphasigen Verfahren hergestellt
sind, zeigen schon bei Beginn ihrer Fabrikation lebhafte Reaktionserscheinungen,
und es bedarf stets besonderer Aufmerksamkeit, um Verluste schon im Anfangsstadium
durch vorzeitiges Unschmelzbarwerden zu vermeiden. Je weiter die Reaktion während
der Fabrikation fortschreitet,
um so mehr liegt bei diesen Produkten
die Gefahr vor, daß dieselben innerhalb weniger Sekunden schon im Reaktionsgefäß
unlöslich und unschmelzbar werden. Beim zweiphasigen Verfahren wirkt indessen das
in der ersten Phase entstandene saure Harz reaktionsdämpfend auf die Harzbildung
in der zweiten Phase. Dies macht sich auch dadurch bemerkbar, daß die zweiphasig-hergestellten
Harze nicht so schnell erhärten als die einphasig erzeugten Harze, ein Umstand,
der bei gewissen Verwendungen der Harze von erheblichem Vorteil ist.
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Bei dem nachstehenden Verfahren werden diese Übelstände vermieden,
und man erhält mit größter Regelmäßigkeit Phenol-Formaldehvd-Kondensationsprodukte,
die sich ohne Bildung von Ausschuß auf einfache Weise in Wasserbädern oder Trockenschränken
härten lassen.
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Weiterhin können die erhaltenen Produkte je nach der Menge des angewendeten
Formaldehyds (bzw. mit oder ohne Anwendung von Eisessig) in durchscheinende bernstein-
und hornartige oder elfenbeinfarbige gehärtete Endprodukte übergeführt werden.
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Die Weiterverarbeitung der auf diesem Wege entstandenen Härtungsprodukte
ist infolge der Elastizität dieser Körper für Gebrauchsartikel aller Art für den
Drechsler, Dreher, Polierer usw. eine wesentlich leichtere als bei den bekannten
Phenol-Formaldehyd-Kondensationsprodukten.
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Das Kondensationsverfahren zwischen Phenol und Formaldehyd wird in
der gleichen Weise wie bei dem älteren Verfahren zweiphasig ausgeführt. Die nachstehenden
Beispiele geben die Einzelheiten des Verfahrens näher an. Beispiel I. o,2ookg Phenol
verflüssigt (o,2ookg reines Phenol vom Schmelzpunkt 39/4o° C -f- 20 g Wasser), o,2oo
kg Formalhedyd 30 Prozent, 5 g Säure (5 g Salzsäure spez. Gew. i,i5 bzw.
5 g Oxalsäure) werden bis zur Harzbildung gekocht.
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Dann werden weiter zugegeben: o,8oo kg Phenol verflüssigt (o,8oo kg
Phenol 39/4o° C 4- 8o g Wasser), 2,8oo kg Formaldehyd 30 Prozent, o,o5o kg
NaOH in Gestalt von Natronlauge 4o° B6.
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Dann wird nochmals bis zur erneuten Harzbildung gekocht.
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Vorstehender Ansatz ist maßgebend für undurchsichtige elfenbeinartige
Farbeffekte und erfordert noch, wie weiter unten angegeben, einen Zusatz von Eisessig.
Beispiel II.
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o,2oo kg Phenol verflüssigt (o,2oo kg Phenol 39/4o° C -j- 20 g Wasser),
o,2oo kg .Formaldehyd 30 Prozent und 5 g Säure (Salz- bzw. Oxalsäure) werden
bis zur Harzbildung gekocht.
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Dann werden weiter zugegeben: o;8oo kg Phenol verflüssigt (Phenol
39/4o° C =I- Wasser wie vorher), o,8oo kg Formaldehyd 30 Prozent und o,o
i o kg N H3 ' in Gestalt einer wässerigen Lösung von 25prozentigem Ammoniak und
nochmals bis zur erneuten Harzbildung gekocht.
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Vorstehender Ansatz ohne späteren Zusatz von Eisessig führt zur Erzielung
bernstein-bzw. Hornartiger _Farbeffekte. _ Dann läßt man das Gemisch je nach dem
gewünschten Effekt nach Beispiel i oder 2 zusammengesetzt bis zur restlosen Wasserabscheidung
mehrere Stunden in einem Kühlgefäß in Ruhe stehen, gießt das überstehende Wasser
ab und wäscht das nun gewonnene flüssige Harz zuerst mit angesäuertem Wasser und
dann mit reinem destillierten Wasser gut aus.
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Darauf wird das gewaschene Harz mit einem Gemisch von 25 g Amylalkohol
(Fuselöl), 15 g Kampf eröl und bzw. oder io g Glyzerin versetzt und erneut
bis -zum Sieden gekocht. -Wünscht man durchscheinende Härtungsprodukte zu erhalten,
so wird das noch gießfähige Harzgemisch bis zur. vollständigen Austreibung
des Wassers eingedampft und in Formen gefüllt.
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Will man einen undurchsichtigen, dem Elfenbein ähnlichen Effekt erzielen,
so setzt man dem flüssigen Harz kurz vor dem letzten Eindampfen, und zwar noch vor
dem Gießen in die Formen, etwa 3 Prozent Eisessig vom Gewicht des angewandten Phenols
hinzu.
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Weitere Zusätze vor dem Gießen von Füll-und Farbstoffen gestatten
die Herstellung und Imitation diverser Farb- und Materialeffekte, wie Koralle, Schildpatt
usw.
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Das Härten, also das Überführen des nach dem Gießen in die Formen
noch schmelzbaren und löslichen Harzes in den unlöslichen, unschmelzbaren und festen
Zustand, findet in Wasserbädern oder Trockenschränken bei atmosphärischem Druck
satt.
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Man sorgt im Moment der Beschickung des Bades oder Trockenschranks
für eine Innentemperatur von etwa ioo° C und achtet für die Dauer der Härteoperation
darauf, daß auf keinen Fall 9o° C unterschritten und ioo° C überschritten werden.
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Die Dauer der Härtezeit hängt von dem Umfang bzw: Durchmesser des
Gußstückes ab und schwankt zwischen 8 bis 36 Stunden.
Die auf diesem
Wege hergestellten festen Körper lassen sich leicht bearbeiten mit de i gleichen
Werkzeugen und Arbeitsmethoden wie Elfentein, Knochen, Horn, Hartgummi, Bernstein
usw.