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Verfahren zur Darstellung von Kunstmassen Gegenstand vorliegender
Erfindung ist ein Verfahren zur Darstellung von Kunstmassen, darin bestehend, daß
man Furfurol und Carbamide, insbesondere Harnstoff, in An- oder Abwesenheit von
Kondensationsmitteln bis zur Bildung fester, unschmelzbarer Massen aufeinander einwirken
läßt und die erhaltenen Formstücke wäscht und trocknet.
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Es wurde gefunden. daß durch Kondensation von Furfurol mit Harnstoff
mit oder ohne Lösungs- bzw. Verdünnungsmitteln und mit oder ohne Kontaktstoffe schließlich
feste, schwarze, unschmelzbare, in den üblichen Harzlösungsmitteln unlösliche. gegen
Lauge und verdünnte Säuren beständige Produkte: von hartguinmiähnlichem _Äußeren
erhalten werden.
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Statt Furfurol können auch Mischungen von Furfurol mit anderen Aldehyden
und statt Harnstoff Mischungen mit anderen Aminoverbindungen verwendet werden.
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Auch kann man Derivate und Kondensationsprodukte von Furfurol oder
Harnstoff benutzen, wie Furfuramid, Thioliarnstoff, flienylharnstoff u. d-1., ebenso
wie Salze von 1-larnstoff bzw. der betreffenden Aminoverbindungen.
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Selbstverständlich können auch Zusetze wie eon Farbstoffen, Füllmitteln,
Erweichungsmitteln usw. vorgenommen werden, wie z. B. Mineral- und Teerfarbstoffe,
Sägemehl, Korkinelil, Ledermehl, Schwerspat, Asbest, Glycerin, Kampfer, Naphthalin,
Ketone, Phenole, Amine oder deren Kondensationsprodukte usw.
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Endlich kann man die Reaktionsprodukte nachträglich mit Imprägnierungsmitteln
behandeln.
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je nach Art und Menge der Lösungs-bzw. Verdünnungsmitteln entstehen
harzartige Produkte, die leichter oder schwerer als Wasser sind. 'Man kann auch
die Reaktionstemperatur durch die Menge des Verdünnungsmittels regulieren.
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Die Reaktion kann auch stufenweise vorgenommen werden, indem man zuerst
Furfurol und Harnstoff ohne Katalysatoren oder in Gegenwart von neutralen oder allcalisclicn
Stoffen zusammenbringt und dann diese ersten Phasen nach Zusatz von sauren Elektrolyten
oder ähnlich wirkenden Stoffen, wie Amnionsalzen, in das schwarze Endprodukt überführt.
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Es ist bekannt, daß sich beim Versetzen einer Lösung von Harnstoff
in konzentrierter Furfurollösung mit geringen Mengen Salzsäure eine braunschwarze
Masse abscheidet. Es handelt sich jedoch hierbei nicht, wie hei vorliegendem `'erfahren,
um zusammenhängende harzartige, sondern um lockere, kohleartige Massen.
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Es ist ferner bekannt, Methylolliarnstoff für sich oder im Gemisch
mit andern Komponenten, wie z. B. Furfurol-1iiiliii-Koiiclensationsprodukten, zu
verpressen. Demgegenüber
werden gemäß vorliegender Erfindung die
Komponenten in flüssiger Form bzw. in Lösung oder Suspension bis zur Bildung fester,
urschmelzbarer Massen aufeinander zur Einwirkung gebracht.
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Beispiel i Eine Mischung von 3 Teilen Harnstoff (i Mol.) mit 3 Teilen
Salzsäure (38prozentig) und i bis 3 Teilen Wasser werden mit 5 Teilen Furfurol (etwa
i Mol.) versetzt. Die Mengenverhältnisse können innerhalb weiter Grenzen schwanken.
Die erhaltene Flüssigkeit färbt sich bald dunkler. Sie wird in Formen gegossen.
Nach kurzer Zeit setzt eine heftige Reaktion ein. Es ist zweckmäßig zu kühlen, so
daß die Temperatur nicht zu hoch steigt und erst nach Abklingen der ersten heftigen
Reaktion, wobei die ganze Masse fest wird, das Ganze langsam weiterzuerhitzen, bis
schließlich auf über ioo°. Nach Beendigung der Reaktion wird die Masse neutral gewaschen
und getrocknet.
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Es entsteht ein hartgummiähnliches, schön schwarzes, teilweise glänzendes
Harz, welches in üblichen Lösungsmitteln unlöslich ist, urschmelzbar und beständig
gegen Laugen und verdünnte Säuren. Durch Kochen mit Imprägniermitteln, wie Leinöl,
Furfurol usw., kann man die Masse noch etwas zäher machen.
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Statt Salzsäure können auch andere saure Elektrolyte, wie Mineralsäuren,
organische Säuren, saure Salze usw., verwendet werden.
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Ersetzt man Wasser ganz oder teilweise durch Alkohol, Glycerin, Aceton
usw., so entstehen Produkte, die gewöhnlich schwerer sind als Wasser und noch glänzender
aussehen.
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Die durch Mischung erhaltene Reaktionsflüssigkeit kann man, bevor
die Reaktion eingesetzt hat, auch zum Imprägnieren von Holz, Gellulose usw. benutzen.
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Beispiel z -2o Teile Harnstoff und 3 Teile Anilin werden in .1o Teilen
konzentrierter Salzsäure gelöst und mit 65 Teilen Furfurol versetzt. Die Lösung
färbt sich sofort braun und wird unter Erwärmung rasch, dunkler und schließlich
schwarz. Schon nach wenigen Minuten bildet sich eine Gallerte, welche zu einelr
festen Messe erstarrt. Steigt die Temperatur über 4o', so werden die Produkte rissig
und verblasen, so daß man durch genügende Kühlung die Temperatur am besten unter
g 5° hält. Nach einigen Stunden wird die Masse aus der Form genommen und neutral
gewaschen. Nach dem langsamen Trocknen erhält man sehr dichte, schön schwarz glänzende,
liartgummi,#i.linliclie Fornilinrie. Sic sind in den üblichen Lösungsmitteln unlöslich
und beständig gegen verdünnte Laugen und Säuren.
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Das Verhältnis zwischen Anilin und Harnstoff kann in weiten Grenzen
schwanken, ohne daß die Produkte sich äußerlich merklich unterscheiden. Je mehr
Anilin verwendet wird, desto langsamer verläuft die Reaktion. Auch die Menge Furfurol
kann man stark verändern, wobei die Produkte schließlich etwas poröser werden. Die
letztere Eigenschaft ist auch vom Verdünnungsmittel abhängig. Wasser z. B. liefert
weniger homogene Massen, weil sich Furfurol nur in konzentrierter Salzsäure löst.
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Beispiel3 6 Teile Harnstoffchlorhydrat werden in 3 Teilen Wasser gelöst,
mit 6 Teilen Furfurol versetzt und die Mischung in Formen gegossen. Nach, wenigen
Minuten erstarrt der ganze Inhalt unter starker Erwärmung zu verblasenen Massen.
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Kühlt man aber die braune, schließlich schwarzbraune Flüssigkeit,
so erhält man in wenigen Minuten oder nach längerer Zeit, je nach der Temperatur,
die zweckmäßig unter 35° gehalten wird, die üblichen schwarz glänzenden Formlinge.
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Beispiel. 6 Teile Harnstoff werden in i o Teilen konzentrierter Salzsäure
gelöst und sodann mit 5 Teilen 38prozentiger Formaldeliydlösung vermischt. Es tritt
starke Erwärmung auf. Nach dem Abkühlen auf mindestens Zimmertemperatur werden 7
Teile Furfurol zugegeben. Die Temperatur steigt neuerdings auf 4.o° und mehr. Nach
etwa 1!t Stunde bildet sich eine weiche, schwarze Gallerte, welche später hart wird,
wobei die Temperatur noch einmal ansteigt. Nach 12 bis 2q. Stunden wird der schwarze,
schön glänzende Formling aus der Form genommen, neutral gewaschen und getrocknet.
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B,eispiel5 5 Teile Furfurolharnstoff worden mit io Teilen konzentrierter
Salzsäure verrührt. Es bildet sich eine dunkelbraune, flüssige Masse, die bald schwarz
wird und schon nach wenigen Minuten zu einer weichen Gallerte erstarrt. Die Temperatur
steigt auf ;o bis 35". Nach einigen Sauiden wird die Gallerne im Wasserbad bei 8o
bis go' erwärmt, wobei sie so fest wird, daß sie ans der Form herausgenommen werden
kann. Die. erhaltene glänzende schwarze, unlösliche Masse wird gewaschen und getrocknet.
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Man kann auch zu der obigen Flüssigkeit noch weitere: Mengen Furfurol
vor der Kondensation
zufügen. Es entstehen dann etwas dichtere
Massen.
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Beispiel 6 5 Teile Harnstoff werden in 15 Teilen konzentrierter Salzsäure
gelöst und dazu 5 Teile Furfurarnid gemischt. Die dunkle, fast schwarze Lösung erwärmt
sich von selbst auf etwa .1o und erstarrt nach wenigen Minuten zu einer schwarzen,
«eichen Gallerte, welche nach einem Tag so fest wird, daß sie aus der Form genommen
werden kann. Sie wird entweder direkt neutral gewaschen und getrocknet oder vorher
noch im Wasserbad erwärmt. Das erhaltene Produkt stellt eine schwarz glänzende Masse
dar.
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Beispiel ; 3 Teile Harnstoff, 5 Teile Furfurol und 5 Teile Natronlauge
(3oprozentig) werden langsam auf i oo bis i 2o' erwärmt. Aus der dunkelbraunen Lösung
scheidet sich ein weiches, lösliches Harz aus, das durch Kondensieren, z. B. mit
saurein Elektrolyten, in ähnliche schwarze, unlösliche Produkte übergeht. Statt
Natronlauge können auch andere Basen, basich reagierende Salze usw. Verwendung finden.
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Beispiel 3 Teile Harnstoff und i Teil cc-\aplithylanlin werden in
einem Gemisch von 5 Teilen 36prozentiger Salzsäure und 1o Teilen Alkohol aufgenommen
und das Gemisch mit 9 Teilen Furfurol versetzt. Die entstehende Lösung, die sich
unter Selbsterwärmung rasch dunkel färbt, wird mit Wasser gekühlt. Nach kurzer Zeit
erstarrt das Ganze zu einer festen Gallerte. Diese wird nach etwa eintägigem Stehen
aus der Form genommen, auf dem Wasserbad erwärmt und hierauf mit Wasser neutral
gewaschen und getrocknet. Das erhaltene Produkt stellt eine schwarz glänzende, unschmelzbare,
in den üblichen Lösungsmitteln unlösliche, gegen Lauge und verdünnte Säuren beständige
Masse von muscheligem bis glasigem Bruch dar.
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Beispiel 9 3,8 Teile Thioharnstoff werden in _9 Teilen Salzsäure
suspendiert. Dazu werden '5 Teile Furfurol gegeben. Unter geringer Er«°ärmung färbt
sich das Gemisch erst rot, dann braunschwarz. Nach etwa 1/2 Stunde tritt Erstarrung
ein. Durch Erhitzen auf ioo' entsteht ein fester Formling, der bei 13o'' gehärtet,
dann mehrere Tage gewässert und schließlich an der Luft getrocknet wird. Man. erhält
so tiefschwarze, harte, poröse Formstücke. Zu einem ähnlichen Produkt gelangt man,
indem man die Kondensation in Gegenwart eines Lösungs- bzw. Verdünnungsmittels,
z. h. Alkohol oder Wasser, vornimmt. Beispiel 1o 13,6 Teile Phenylharnstoff werden
suspendiert in 6 Teilen Alkohol und 6 Teilen konzentrierter Salzsäure. Dazu i o
Teile Furfurol. Es entsteht sofort eine tief dunkelbraune, sandig feste Masse. Sie
wird nach zweistündigem Stehen auf ioo" erhitzt und dann 6 Stunden bei 130' gehärtet.
Nachher wird die Masse gewaschen und getrocknet wie in Beispiel 9. Man erhält so
tiefschwarze, ziemlich feste, harte Formstücke.
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Ein ,gleiches Produkt wird erhalten, indem man die Kondensation mit
konzentrierter Schwefelsäure allein vornimmt.