DE539473C - Process for the production of a pressable powder by condensation of carbonic acid amide and its derivatives and formaldehyde - Google Patents
Process for the production of a pressable powder by condensation of carbonic acid amide and its derivatives and formaldehydeInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung eines preßfähigen Pulvers durch Kondensation von Kohlensäureamid und -seinen Derivaten und Formaldehyd . Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung eines preßfähigen Pulvers durch die bekannte Kondensation von Harnstoff oder dessen Abkömmlingen mit Formaldehyd und auf die Verarbeitung dieses Pulvers zu Kunstmassen durch Einwirkung von Druck und Hitze.Process for the production of a pressable powder by condensation of carbonic acid amide and its derivatives and formaldehyde. The invention relates on the production of a pressable powder by the known condensation of urea or its derivatives with formaldehyde and processing this powder into artificial masses through the action of pressure and heat.
Bei der Kondensation von Harnstoff mit Formaldehyd bildet sich je nach Art der Kondensationsführung ein mehr oder weniger hydrophobes Harz, das in heißem Zustande gußfähig ist und in der Kälte zu einer zusammenhängenden Gallerte erstarrt.When urea condenses with formaldehyde, each is formed a more or less hydrophobic resin, depending on the type of condensation, which in can be poured when hot, and into a coherent jelly when cold stiffens.
Für die Herstellung von Formstücken auf dein Gußwege wird die heiße mehr oder weniger hoch viskose Masse in Formen eingefüllt, gelatinieren gelassen und schließlich durch Zufuhr von Wärme. gehärtet. Um Preßpulver zu erhalten, die in der Heißpresse unter Hitze und Druck zu Formstücken verpreßt werden sollen, mußte man bisher die auf irgendeine Weise hergestellte Harzmasse durch Abkühlung gelatinieren lassen und die zusammenhängende Gallerte mechanisch zerkleinern.For the production of fittings on your Gußwege the hot more or less highly viscous mass poured into molds, left to gelatinize and finally by adding heat. hardened. In order to obtain molding powder that to be pressed into molded pieces in the hot press under heat and pressure so far, the resin composition produced in any way has been gelatinized by cooling and mechanically crush the coherent jelly.
Die zur Herstellung von Preßpulver not-,vendige weitgehende Zerkleinerung der Gallerte ist wirtschaftlich unrationell und bietet beträchtliche technische Schwierigkeiten, da sie ohne Verunreinigung der ziemlich empfindlichen Masse nicht durchführbar ist. Alle diese Nachteile haften auch einem anderen Vorschlag an, der dahin geht, aus Dimethylolharnstoff durch Einwirkung von Säuren ein porzellanartiges Kondensationsprodukt herzustellen, welches alsdann gepulvert,- getrocknet und durch Heißpressung in die Kunstmasse übergeführt werden soll.The extensive comminution necessary for the production of press powder the jelly is economically inefficient and offers considerable technical Difficulty as it does not pollute the rather delicate mass is feasible. All of these drawbacks are attached to another proposal, the then, through the action of acids, dimethylolurea becomes porcelain-like Produce condensation product, which then powdered, - dried and through Hot pressing is to be transferred into the artificial mass.
Es wurde nun die überraschende Beobachtung gemacht, daß sich ein Preßpulver direkt aus der Kondensationslösung gewinnen läßt. Im wesentlichen besteht das Verfahren darin, daß das Harz aus einer Kondensationslösung, die so weit verdünnt ist, daß keine Gelatinierung eintreten kann, durch Zusatz von Flockungsmittel (z. B. Elektrolyte oder Eiweißfällungsmittel) als flockiger Niederschlag ausgefällt wird, der nach dem Trocknen ein zu homogenen Formstücken v erpreßbares Pulver ergibt.The surprising observation has now been made that a molding powder can be obtained directly from the condensation solution. Essentially, the procedure consists in that the resin from a condensation solution which is so diluted that no gelatinization can occur due to the addition of flocculants (e.g. electrolytes or protein precipitants) is precipitated as a flaky precipitate, which after drying results in a powder that can be compressed into homogeneous shaped pieces.
Um eine Richtschnur für die Verdünnungen zu geben, die erforderlich sind, um statt der zur Gelatinierung neigenden Lösung eine solche zu erhalten, die durch Elektrolyte gefällt wird, wird angeführt, daß man die -Lösung zweckmäßig so weit verdünnt, daß in i ooo Vol.-Teilen Flüssigkeit ungefähr 150 Gew.-Teile Carbamid enthalten sind.To give a guideline for the dilutions that are required in order to obtain a solution which tends to gelatinize instead of the solution which Is precipitated by electrolytes, it is stated that the solution is expediently so far thinned that in i ooo parts by volume of liquid about 150 Parts by weight of carbamide are included.
Als Flockungsmittel kommen vor allem Säuren und sonstige Verbindungen, welche in der Lösung jYasserstoffionen abspalten, wie saure Salze, saure Ester o. dgl., in Betracht, ferner auch Verbindungen, die in der Lösung mit Stoffen, welche bereits in der Lösung sich befinden Wasserstoffionen bilden, wie z. B. Wasserstoffsuperoxyd, welches sich mit dem vorhandenen Formaldehyd zu Ameisensäure umsetzt. Ebenso wirken solche Verbindungen flockend, welche Hydroxylionen abspalten, wie Basen, basisch reagierende Salze o. dgl., ein Umstand, der mit den bisherigen Erfahrungen über die Elektrolytfällung von Solen in Übereinstimmung steht. Als dritte Gruppe von Flockungsmitteln kommen sämtliche Eiweißfällungsmittel, wie beispielsweise Gerbstoffe natürlicher und synthetischer Herkunft, ferner Phosphorwolframsäure u. dgl., in Betracht. Die Wirkung aller dieser Flokkungsmittel kann durch lyotrope Neutralsalze gesteigert werden. Es können sich die Wirkungen von Flockungsmitteln dieser verschiedenen Gruppen natürlich auch übergreifen.Acids and other compounds are used as flocculants, which split off hydrogen ions in the solution, such as acidic salts, acidic esters, etc. Like., Consider, also compounds that are in solution with substances, which are already in the solution are hydrogen ions, such. B. hydrogen peroxide, which reacts with the existing formaldehyde to formic acid. Work in the same way such compounds, which split off hydroxyl ions, such as bases, are basic reacting salts o. The like., a fact that with previous experience over the electrolyte precipitation of brines is in agreement. As the third group of All protein precipitants, such as tannins, can be used as flocculants of natural and synthetic origin, also phosphotungstic acid and the like, in Consideration. The effects of all of these flocculants can be achieved by lyotropic neutral salts can be increased. It can affect the effects of these various flocculants Groups also overlap, of course.
Ist die verdünnte Xolloidlösung mit einem der vorerwähnten Flockungsmittel versetzt, so tritt die Ausflockung entweder sofort oder erst in einiger Zeit ein; sie kann auch durch Erwärmung der Lösung beschleunigt werden. Hierbei wird das Reaktionsgemisch zweckmäßig gerührt. Der Eintritt der Koagulation macht sich durch eine Trübung bemerkbar, worauf sich nach kurzer Zeit ein grobflockiger, voluminöser Niederschlag abscheidet. Beginn und Dauer bis zur Erreichung der vollständigen Flockung hängen außer von der Flockungstemperatur und der Intensität des Rührens von der Art und Menge des Flokkungsmittels ab.Is the diluted xloid solution with one of the aforementioned flocculants offset, flocculation occurs either immediately or after a while; it can also be accelerated by heating the solution. Here, the reaction mixture appropriately stirred. The onset of coagulation is noticeable by a cloudiness, whereupon a coarse, voluminous precipitate separates out after a short time. The start and time until complete flocculation is achieved also depend on the flocculation temperature and the intensity of stirring on the type and amount of Flocculant off.
Statt von verdünnten Lösungen des fertigen Sols auszugehen, kann man auch die entsprechend verdünnte Mischung der Ausgangsprodukte oder die durch kurze Erwärmung dieser Mischung primär entstehenden Kondensationsprodukte nach entsprechender Verdünnung mit Flockungsmitteln in geeigneten Mengen versetzen, so daß beim Weitererhitzen der dehydratisierte, flockige Niederschlag in einem Zuge entsteht, das Sol also gewissermaßen in statu nascendi ausgeflockt wird.Instead of starting from dilute solutions of the finished sol, one can also the appropriately diluted mixture of the starting products or the short one Heating this mixture primarily resulting condensation products after appropriate Add suitable amounts to dilution with flocculants, so that when heating continues the dehydrated, flaky precipitate is created in one go, i.e. the sol is flocculated to a certain extent in statu nascendi.
Die Weiterbehandlung des durch Flockung ausgefällten Niederschlages ist in allen Fällen dieselbe.The further treatment of the precipitate precipitated by flocculation is the same in all cases.
Der weiche, leicht zerdrückbare Niederschlag, der frisch geronnenem Käsestoff ähnlich ist, wird von dem Medium, aus dem er ausgeflockt wurde, möglichst vollständig durch Waschen mit Wasser befreit. Dieses Waschen wird so lange fortgesetzt, bis alle löslichenBeimengungen, wieFlockungsmittel, unveränderte Anfangs- bzw. Zwischenreaktionsprodukte, entfernt sind. Nach kurzem Waschen verliert der Niederschlag seine flockige Beschaffenheit und geht in ein äußerst leichtes Pulver über, dessen Feinheit so. groß ist, daß die einzelnen Teilchen erst bei 3iofacher Vergrößerung sichtbar werden. Nach kurzem Lagern an der Luft oder nach dem Waschen mit Sprit und Äther erhält man das wasserfreie Kondensationsprodukt als feines, blendend weißes, scheinbar amorphes Pulver.The soft, easily crushable precipitate, the freshly coagulated Cheese material is similar, is made possible by the medium from which it was flocculated completely freed by washing with water. This washing continues for so long until all soluble admixtures, such as flocculants, unchanged initial or intermediate reaction products, are away. After a short wash, the precipitate loses its flaky texture and turns into an extremely light powder, the fineness of which is so. big is that the individual particles only become visible at threefold magnification. After a short time Storage in the air or after washing with fuel and ether gives the anhydrous one Condensation product as a fine, dazzling white, apparently amorphous powder.
Dieses Pulver ist in der Kälte in den gewöhnlichen Lösungsmitteln, insbesondere in Wasser, unlöslich. In Säuren löst es sich leicht auf und kann aus diesen Lösungen durch Ausflockung wieder abgeschieden werden. In der Hitze, namentlich unter gleichzeitiger Anwendung von erhöhtem Druck, löst es sich sowohl in Formaldehyd als auch in den meisten hydroxylhaltigen Lösungsmitteln mit hohem Siedepunkt, wie insbesondere in Glycerin, Chlorhydrinen, Benzylalkohol o. dgl., auf. Das gewonnene Pulver läßt sich leicht, insbesondere, wenn man es mit geringen Mengen von Dispersionsmitteln versetzt, unter Hitze und Druck zu glasklaren Preßlingen verarbeiten. Es kann aber auch zusammen mit faserigen oder pulverigen Füllstoffen aller Art, organischer oder anorganischer Herkunft, vermengt, verpreßt werden. Die Vermischung mit den Füllstoffen geschieht zweckmäßig derart, daß man die letzteren in der wässerigen Kolloidlösung verteilt und gemeinsam mit dem Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationsprodukt ausfällt. Man kann aber auch in jeder sonst für derartige Mischungen üblichen Art und Weise -@Terfahren. Beispielsweise kann man einzelne Schichten von Papier, Cellulose oder eines Gewebes mit dem Pulver bestreuen und heiß aufeinanderpressen, bis ein einheitlicher Preßkörper entstanden ist. Auf diese Weise entstehen Werkstoffe von besonders hoher mechanischer und elektrischer Festigkeit. Die elektrische Isolationsfähigkeit von Preßstücken, welche unter Verwendung isolierender Füll- und Faserstoffe mit Cellulose, Asbest, Chinaclay usw. hergestellt werden, ist gleichfalls außerordentlich groß.This powder is in the cold in the common solvents, especially in water, insoluble. It dissolves easily in acids and can trigger these solutions are separated again by flocculation. In the heat, especially with simultaneous application of increased pressure, it dissolves both in formaldehyde as well as in most hydroxyl-containing solvents with a high boiling point such as in particular in glycerine, chlorohydrins, benzyl alcohol o. The like. On. The won Powder is easy to use, especially when mixed with small amounts of dispersing agent processed into crystal-clear pellets under heat and pressure. But it can also together with fibrous or powdery fillers of all kinds, organic or of inorganic origin, mixed and pressed. Mixing with the fillers is expediently done in such a way that the latter is in the aqueous colloid solution distributed and precipitates together with the urea-formaldehyde condensation product. But it can also be done in any other way that is customary for such mixtures - @ Terfahren. For example, you can have individual layers of paper, cellulose or Sprinkle a tissue with the powder and press together hot until a uniform Press body has arisen. In this way, materials of particularly high quality are created mechanical and electrical strength. The electrical insulation capacity of Pressed pieces, which are made using insulating fillers and fibers with cellulose, Asbestos, Chinaclay, etc. are produced, is also extremely large.
Die Färbung des verwendeten Preßpulvers kann entweder noch vor oder während der Ausfällung desselben oder auch erst innerhalb der Preßform durch Zusatz löslicher Farbstoffe oder Pigmentfarben erzielt werden.The coloring of the molding powder used can either be before or during the precipitation of the same or only within the mold by addition soluble dyes or pigment colors can be achieved.
Als Trübungsmittel dienen feinpulverige oder faserige oder in dem Kolloid unlösliche flüssige Substanzen, z. B. können Oxyde seltener Erden, wie Titanoxyd, Zirkonoxyd, Öle u. dgl., Verwendung finden. Man kann auch behufs Erreichung besonderer Effekte Leuchtfarben, radioaktive Substanzen usw. zumischen. Auch alle sonstigen hier etwa in Frage kommenden Wirkungen, beispielsweise die Herstellung wolkiger, gemaserter halbtrüber, fluoreszierender oder irisierender Massen sind natürlich bei Anwendung dieses Verfahrens möglich. Es erübrigt sich, auf alle erreichbaren Effekte im einzelnen einzugehen.Finely powdered or fibrous or in the serve as opacifiers Colloid insoluble liquid substances, e.g. B. Oxides can be used less frequently Earth, such as titanium oxide, zirconium oxide, oils and the like, are used. One can also use it To achieve special effects, add fluorescent paints, radioactive substances, etc. Also all other possible effects here, for example the production cloudy, grained, semi-cloudy, fluorescent or iridescent masses of course possible when using this procedure. There is no need to be attainable at all Effects in detail.
Es ist ferner selbstverständlich, daß die erhaltenen feinpulverigen Massen nach ihrer Lösung auch für sieh oder gemischt mit Füll-oder Färbemitteln aller Art als Lacke, Kleb-, Binde- oder Imprägniermittel in üblicher Weise Verwendung finden können. Hierbei ist eine Nacherhitzung überflüssig.It is also understood that the fine powdery ones obtained Masses after their solution also for look or mixed with fillers or coloring agents of all kinds as paints, adhesives, binders or impregnants in the usual way can find. Reheating is not necessary here.
Ausführungsbeispiel i 3o Gew.-Teile reinen neutral reagierenden Harnstoffs werden mit ioo Gew.-Teilen einer säurefreien oder neutralisierten oder schwach alkalischen 30 °/oigen wässerigen Formaldehydlösung versetzt und am Rückflußkühler zum Sieden erhitzt. Nach kurzem Aufkochen werden zum Reaktionsgemisch 5 Gew.-Teile Borsäure, in wenig Wasser gelöst, zugesetzt, worauf man die ganze Mischung am Rückflußkühler weiterkocht. 5o Gew.-Teile des so hergestellten flüssigen Zwischenproduktes werden mit 5o Gew.-Teilen Wasser verdünnt und mit 3 Gew.-Teilen einer 2n-Salzsäure versetzt und unter Umrühren auf etwa 9o° C gehalten. Nach etwa einer halben Stunde beginnt die Abscheidung eines flockigen Niederschlages. Nach einer weiteren halben Stunde werden ioo Gew.-Teile Wasser zugesetzt. Der entstandene flockige Niederschlag wird hierauf von der Mutterlauge getrennt, auf das Sorgfältigste von allen löslichen Beimengungen gereinigt und von anhaftendem Wasser mit Sprit befreit. Nach kurzer Trocknung ist das Pulver zur Verwendung fertig.Embodiment i 3o parts by weight of pure, neutrally reacting urea are with 100 parts by weight of an acid-free or neutralized or weakly alkaline 30% aqueous formaldehyde solution is added and the mixture is brought to the boil on the reflux condenser heated. After a short boil, 5 parts by weight of boric acid, dissolved in a little water, added, whereupon the whole mixture is refluxed continues to cook. 5o parts by weight of the liquid intermediate produced in this way diluted with 50 parts by weight of water and mixed with 3 parts by weight of a 2N hydrochloric acid and kept at about 90 ° C. with stirring. After about half an hour it starts the separation of a flaky precipitate. After another half an hour 100 parts by weight of water are added. The resulting flaky precipitate is then separated from the mother liquor as carefully as possible from all soluble ones Admixtures cleaned and freed from adhering water with fuel. After short Drying the powder is ready for use.
Ausführungsbeispiel e An Stelle der nach Ausführungsbeispiel i verwendeten 2n-Salzsäure kann die gleiche Menge 2n-Ameisensäure oder die entsprechende Menge eins sauren Salzes, insbesondere von Alaun, als Flockungsmittel dienen.Embodiment e instead of the one used according to embodiment i 2N hydrochloric acid can contain the same amount of 2N formic acid or the corresponding amount an acid salt, especially of alum, serve as a flocculant.
Ausführungsbeispiel 3 ioo Ge-,v.-Teile der nach AusführungSbeispiel i hergestellten verdünnten Lösung werden mit 1,6 Gew.-Teilen von festem Natriumhydroxyd versetzt und 2 Stunden bei 9o° belassen. Nach dieser Zeit ist ein grobflockiger Niederschlag abgefallen, welcher genau, wie im Beispiel i beschrieben, weiterbehandelt werden kann.Embodiment 3 ioo Ge, v. Parts of the according to the embodiment example i diluted solution prepared with 1.6 parts by weight of solid sodium hydroxide added and left at 90 ° for 2 hours. After this time it is a coarse flake Precipitated, which exactly as described in Example i, treated further can be.
Ausführungsbeispiel 4 1 3r2 Gew.-Teile 40 °1oigen Formaldehyds werden mit 1888 Gew.-Teilen Wasser, i2 Gew.-Teilen io °/oiger Natronlauge und 48o Gew.-Teilen Carbamid versetzt. Nach kurzem Aufkochen werden 8o ccm 2 -n-Salzsäure zugesetzt, worauf man die Mischung mehrere Stunden am Rückflußküliler kochen läßt. Hierbei bildet sich zufolge der gleich im Ansatz zugesetzten großen Wassermengen ein flockiges Niederschlag, der in oben beschriebener Weise aufgearbeitet und getrocknet werden kann.Embodiment 4 1 3r2 parts by weight of 40 ° 10% formaldehyde with 1888 parts by weight of water, 12 parts by weight of 10% sodium hydroxide solution and 48o parts by weight Carbamide added. After a short boil, 80 ccm of 2N hydrochloric acid are added, whereupon the mixture is allowed to reflux for several hours. Here As a result of the large amounts of water added at the beginning, a flocculent one forms Precipitate, which is worked up and dried in the manner described above can.
Ausführungsbeispiel 262 Gew.-Teile 40 °/oiger Formaldehydlösung werden mit 698 Gew.-Teilen Wasser, 2 Gew.-Teilen io °1Qiger Natronlauge und 96 Gew.-Teilen Carbamid versetzt. Nach kurzem Kochen dieser Mischung werden i Gew.-Teil konzentrierter Ameisensäure und 32 Gew.-Teile Thioharnstoff zugesetzt und die gesamte Mischung weitererhitzt. Nach Stunde beginnt das siedende Reaktionsgemisch zu opalisieren. Nach i'/2 Stunden ist sehr starke Flockenbildung eingetreten, da die Lösung schon im Ansatz so stark verdünnt wurde, daß keine zusammenhängende Gallerte entstehen kann. Nach dem Abkühlen wird @ der Niederschlag, genau wie im Beispiel i beschrieben, gewaschen und getrocknet.Embodiment 262 parts by weight of 40% formaldehyde solution with 698 parts by weight of water, 2 parts by weight of 10% sodium hydroxide solution and 96 parts by weight Carbamide added. After briefly boiling this mixture, 1 part by weight becomes more concentrated Formic acid and 32 parts by weight of thiourea were added and the entire mixture further heated. After one hour the boiling reaction mixture begins to opalesce. After one and a half hours, very strong flake formation has occurred, since the solution has already been was diluted so much at the beginning that no coherent jelly was formed can. After cooling, @ the precipitate, exactly as described in example i, washed and dried.
Ausführungsbeispiel 6 Das nach den Ausführungsbeispielen i bis 5 hergestellte Pulver wird mit einem spezifischen Druck von goo kg/crn' bei einer Temperatur von i2o bis 13o° C verpreßt. Hierbei entstehen glasklare, vollkommen durchsichtige Preßkörper, welche im Gegensatz zu den Erzeugnissen der bisher bekannt gewordenen Verfahren zur Herstellung von Kunstmassen aus Harnstoff und Formaldehyd durch und durch absolut homogene Massen darstellen.Embodiment 6 That produced according to the examples i to 5 Powder is produced with a specific pressure of goo kg / crn 'at a temperature of i2o to 13o ° C pressed. This creates crystal-clear, completely transparent pressed bodies, which in contrast to the products of the previously known processes for the production of synthetic compounds from urea and formaldehyde through and through absolute represent homogeneous masses.
Von Harnstoffderivaten kommt insbesondere Thioharnstoff für das Verfahren in Betracht.From urea derivatives, in particular, thiourea comes for the process into consideration.
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