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Verfahren zur Herstellung von Presstoffen mit gutem Oberflächenwiderstand
und guter Wärmebeständigkeit Es ist bekannt, Faserstoffe mit alkoholischen Lösungen
härtbarer Phenol-Aldehyd-Harze zu imprägnieren. Die Presstoffe, die nach diesem
bisher gebräuchlichen Verfahren hergestellt wurden, zeigen jedoch den Nachteil,
das sie keine genügende Wasserfestigkeit und demzufolge einen nur mangelhaften elektrischen
Oberflächenwiderstand aufweisen, da der beim Trocknen des imprägnierten Materials
entstehende Harzfilm nur sehr schlecht auf der Faser haftet und, was am mikroskopischen
Bild gut festzustellen ist, leicht abblättert.
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Es ist ferner bekannt, zur Herstellung von Faserstoffpreßmassen mit
härtbaren Phenol-Formaldehyd-Harzen als Bindemittel einem wäßrigen Faserbrei unter
anderem Gemische von Phenolen und Formaldehyd, die ersten Reaktionsprodukte von
Phenolen und Formaldehyd, entsprechende Zwischenkondensationsprodukte;-alkalische
Lösungen von Phenolen und Formaldehyd oder alkalische Lösungen der entsprechenden
Zwischenkondensationsprodukte zuzusetzen, den Faserbrei zu entwässern, zweckmäßig
in Form von Bahnen, die Fasermasse oder die Bahnen zu trocknen und heiß zu verpressen.
Es kann hierbei unterstellt werden, dat bei diesem Verfahren auch
wäßrige
Lösungen von härtbaren Phenolalkoholen, welche die ersten Kondensationsprodukte
aus 1 1o1 Phenol und mindestens 1 Mol Formaldehyd in neutralem oder alkalischem
lfedium darstellen, gemeint sind. Bei diesem Verfahren wird eine durchgehende Tränkung
der Fasern erreicht, jedoch treten beim Trocknen und Heißpressen der Fasermasse
oder Bahnen erhebliche Verluste an Formaldehyd auf.
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Erfindungsgemäß verwendet man nun als Tränkungsmittel wäßrige Lösungen
von nicht bis zur Schichtentrennung kondensierten, unbeschränkt wasserlöslichen,
härtbareri Phenolalkoholen in Gemeinschaft mit anderen für Formaldehyd noch aufnahmefähigen,
an sich oder erst nach Bindung weiterer Mengen Formaldehyd härtbaren Phenol-Formaldehyd-Kondensationsprodukten,
gegebenenfalls in Gegenwart von Katalysatoren. Mit einem solchen Tränkungsmittel
werden nicht nur die Fasern vorzüglich getränkt, es werden auch die bei der Tränkung
und nachfolgenden Härtung mit Phenolalkoholen allein auftretenden mehr oder minder
großen Formaldehy dv erluste vermieden.
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Man kann zu diesem Zweck beispielsweise so verfahren, daß man das
Faserstoffmaterial mit einer alkoholischen Lösung eines aus i Mol Phenol und
0,7 Mol Formaldehyd hergestellten Harzes tränkt, die imprägnierte Masse hierauf
zweckmäßig trocknet und mit einer wäßrigen Lösung von Phenoldialkohol, der man Ammoniak
zugesetzt hat, nachimprägniert und schließlich so lange trocknet, bis das 1Taterial
preßfähig ist. Man kann aber auch so arbeiten, daß man in umgekehrter Reihenfolge
den Faserstoff zuerst mit der wäßrigen Phenoldialkohollösung vortränkt und dann
erst mit der alkoholischen Harzlösung fertigtränkt und trocknet. Schließlich kann
man auch die Tränkung des Faserstoffes mit der Mischung einer wäßrigen Phenolalkohollösung
und einer alkoholischen Lösung eines geeigneten Phenolharzes direkt durchführen.
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Über die Wirkung des Verfahrens geben die folgenden Beispiele, bei
denen ein und dasselbe Fasermaterial und die gleiche Menge Gesamtharz angewendet
wurden, ein gutes Bild:-Nach Arbeitsweise A wurde das Fasermaterial nacheinander
mit 28% eines in Alkohol gelösten, für Formaldehyd noch aufnahmefähigen Phenolformaldehydharzes
aus 1 Mol Phenol und 0,7 Mol Formaldehyd und mit i2% einer wäßrigen, Ammoniak
enthaltenden Phenoldialkohollösung imprägniert und nach dem Trocknen in bekannter
Weise heiß verpreßt. Der erhaltene Preßstoff hatte folgende Werte für den Oberflächen-,v
iderstand: unbehandelt 1,8 X i04 MS2 (Vergleichszahl d.b), nach 2.4 Stunden Lagern
in Wasser @.@ X 1o3 MS) (Vergleichzahl 3 a) ; die Wärmebeständigkeit war
182 Martensgrad.
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Der entsprechende, nach Arbeitsweise B durch Imprägnieren des Faserstoffes
gleichzeitig mit 19% des in Alkohol gelösten Pllenolformaldehydharzes und 19% des
in Wasser gelösten Phenoldialkohols erhaltene Preßstoff hatte für den Oberflächenwiderstand
folgende Werte: unbehandelt 2,8 X 1o1 M_Q (Vergleichszahl 4b), nach 24 Stunden Lagern
I in Wasser 1,9 X io3 112 (Vergleichszahl 3 a) ; i seine Wärmebeständigkeit
war 172 lfartensgrad.
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Ein zum Vergleich mit der gleichen Gesamtmenge (etwa 4o"/o-) eines
in Alkohol gelösten härtbaren Phenolformaldehv dharzes und dem-" selben Fasermaterial,
jedoch ohne llitverwendung von Phenoldialkohol hergestellter Preßstoff zeigte für
den Oberflächenwiderstand die Werte: unbehandelt 1,d. X 10= l£ f2 (Vergleichszahl
3 b), nach 24 Stunden Lagern in Wasser 8,9 X 1o0 M .Q , (Vergleichszahl
2b) seine Wärmebeständigkeit war nur 136 Martensgrad. Durch die Mitverwendung
der wäßrigen Phenoldialkohollösung wird somit sowohl der Oberflächenwiderstand wie
die Wärmebeständigkeit der erhaltenen Endkörper in überraschender und nicht vorauszusehender
Weise verbessert. Gleichzeitig damit tritt eine erhebliche Verbesserung der Wasserbeständigkeit
ein, die vor allem dann zum Ausdruck kommt, wenn die hergestellten Preßlinge mit
kochendem Wasser behandelt werden. Dabei quellen die nach den bisher bekannten Verfahren
mittels alkoholischer Harzlösungen allein hergestellten Preßstoffe sehr rasch an
der Oberfläche, während die nach dem neuen Verfahren unter Verwendung einer wäßrigen
Lösung von beispielsweise Phenoldialkohol erhaltenen Körper sich nur wenig verändern.
Der gleiche Unterschied tritt auch in Erscheinung, wenn die Preßlinge etwa einen
Tag in kalter Akkumulatorenschwefelsäure aufbewahrt werden.
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Es ist zwar bereits ein Verfahren bekannt, bei dem das zur Herstellung
von Hartpapier o. dgl. anzu-,vendende Phenol-Formaldehyd-Kondensationsprodukt noch
ein verhältnismäßig hohes Lösevermögen für Wasser besitzen soll. Es ist jedoch nicht
wasserlöslich, da es nach dem üblichen Verfahren, nämlich durch Erhitzen der Reaktionsteilnehmer
bis zur Schichtentrennung und nachfolgendes Abtrennen des Kondensationsproduktes
von der wäßrigen Schicht hergestellt wird.
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Mit einem solchen Kondensationsprodukt soll ebenfalls bereits eine
gründliche Tränkung der Fasern erzielt werden. Auch hat man schon dieses Kondensationsprodukt
in Gemeinschaft mit einem Resol in alkoholischer
Lösung zur Tränkung
verwendet. Mit diesem Tränkungsmittelgemisch können jedoch nicht die hohen Werte
für Biegefestigkeit, Schlagbiegefestigkeit, Wärmefestigkeit und Oberflächenwiderstand
bei den Faserstoffpreßkörpern erreicht werden wie mit dem beanspruchten Tränkungsmittel,
wie die folgenden Vergleichsversuche zeigen: i. Das Fasermaterial (Pappe) wird mit
einer Harzmischung aus 28 Teilen nicht härtbarem, für Formaldehyd .noch aufnahmefähigem
Phenol-Novolak und 12 Teilen wasserlöslichem Phenolalkohol .aus i Mol Phenol und
43 Mol Formaldehyd imprägniert.
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2. Dasselbe Fasermaterial. wie in i wird finit einer Harzmischung
wie in i, die hier aber aus 28 Teilen nicht härtbarem Phenol-Novolak wie in i und
12 Teilen härtbarem wasserunlöslichem Phenolharz, das in demselben Molverhältnis
wie der Phenolalkohol in i hergestellt ist, besteht, imprägniert.
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3. Dasselbe Fasermaterial wie in- i wird mit einer Harzmischung aus
gleichen Teilen des wasserlöslichen Phenolalkohals aus i Mol Phenol und 1,3 Mol
Formaldehyd und einer 5o%igen alkoholischen Lösung des Phenol-Novolaks imprägniert.
4. Das Fasermaterial wie in i wird mit einer Harzmischung aus einer 5oo/oigen alkoholischen
Lösung des Phenol-Novolaks wie in 2 und einer 5oo/oi.gen alkoholischen Lösung des
härtbaren wasserunlöslichen Phenolharzes wie in 2 in demselben Harzverhältnis wie
in 2 imprägniert.
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Bei dem Vergleich der imprägnierten Faserstoffe wird folgendes festgestellt:
| Gewicht des Gewicht des 0/0 |
| Fasermaterials imprägnierten aufgenommenes |
| vor der Fasermaterials Harz im |
| Imprägnierung I Std. bei iso° imprägnierten |
| getrocknet Fasermaterial |
| 1. 2,879 5,0 1 g 42,7 |
| 2. 3,009 5,289 43,3 |
| 3. 2,61 g 5,129 49,0 |
| 4. 2,92 g 5,659 48,3 |
Aus der Zusammenstellung geht hervor, daß auch hier die Harzaufnahme bei den jeweils
zusammengehörigen Versuchen i und 2 bzw. 3- und 4 praktisch gleich ist.
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Nach der Verpressung wurden folgende Prüfwerte erhalten:
| Biegefestigkeit Schlagbiege- Wärmefestigkeit Oberflächenwiderstand |
| festigkeit unbehandelt nach 24 Std. in H20 |
| kg/cm2 emkg/em2 Martensgrade ' M S2 V: Z. I M S2 V. Z. |
| 1480 14,79 198 >x06 5 5 x103 3a |
| 1398 10,47 169 >1o" 5 7,8x102 3b |
| 1738 17,81 210 6 x 1o5 4a 8 x 1o3 3a |
| 1277 11,84 151 2,8x 104 4b 4 x 103 3a |
Bei den Prüfwerten, die den Durchschnitt mehrerer, im allgemeinen von fünf Bestimmungen
darstellen, zeigen die mit Hilfe des wasserlöslichen Phenolresols hergestellten
Preßkörper allgemein ein deutlich besseres Verhalten.