CH134624A - Verfahren zur Herstellung von Presskörpern aus Kondensationsprodukten von Kohlensäureamidverbindungen und Formaldehyd. - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Presskörpern aus Kondensationsprodukten von Kohlensäureamidverbindungen und Formaldehyd.Info
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Description
Verfahren zur Herstellung von Presskörpern aus Kondensationsprodukten von Kohlensäureamidverbindungen und Formaldebyd. Die Erfindung bezieht sich auf ein -Ver fahren zur Herstellung von Presskörpern aus Kondensationsprodukten von Kohlensäure- amidverbindungen und Formaldehyd.
Bei der Herstellung von Kunstmassen durch Kondensation von Kohlensäureamid- verbindungen und Formaldehyd haben bis her zwei grundsätzlich verschiedene Metho den Anwendung gefunden. Nach der einen Methode werden die Arbeitsbedingungen derart gewählt, dass das ganze Reaktions gemisch ohne Bildung bemerkbarer Zwi schenstufen zu einer das gesamte Wasser einschliessenden Kunstmasse erstarrt, aus der das Wasser erst nach sehr langem Lagern langsam entweicht, oder dass durch Abküh lung des Reaktionsgemisches mit dem ge samten Wasser erstarrende Zwischenprodukte gewonnen werden,
welche man durch Er hitzen oder Auspressen in der Wärme ent- wässert. Die andere Methode bedient sich zur Herstellung der Kunstmassen eines un unterbrochenen Erhitzungsprozesses, bei dem das Wasser teilweise vor der Erstar rung des Reaktionsgemisches entfernt wird. Es entstehen hierbei zunächst wasserlösliche Zwischenprodukte, die beim Einengen immer viskoser werden und später unter Einschluss des noch vorhandenen Wassers zu halbfesten Produkten gelatinieren. Durch Vertreibung des restlichen Wassers entstehen dann die harten Kunstmassen.
In weiterer Ausbil dung dieser Methode ist hernach auch die Möglichkeit geschaffen worden, dem sich bildenden Ei mulsionskolloid hydrophobe Eigenschaften zu verleihen, so dass sich in einem gegebenen Augenblick ein harziges Xondensationsprodukt ausscheidet, von dem die Hauptmenge des mit den Ausgangs produkten eingebrachten und des bei der Reaktion entstehenden Wassers vor der Weitererhitzung abgezogen werden kann.
Auch bei der Weiterbehändlung dieses Har zes tritt aber zunächst Gelatinierung unter Einschluss des noch vorhandenen Disper- sionsmittels ein, so dass immerhin dieser Rest aus der mdabenförmig aufgebauten Gallerte nach ihrer Erstarrung herausgebracht wer den muss, ein Vorgang, der auch bei den besten Arbeitsbedingungen immer noch einige Monate beansprucht.
Es hat auch nicht an Versuchen gefehlt, zu möglichst wasserfreien harten Kunst massen auf einem andern, kürzeren Wege zu gelangen. So ist zum Beispiel vorgeschlagen worden, die gelatinierten Reaktionsprodukte zu trocknen und heiss zu verpressen. Die für dieses Verfahren unerlä,ssliche weit gehende Zerkleinerung der Gallerten oder gehärteten Endprodukte bietet aber be trächtliche Schwierigkeiten und ist bei den Endprodukten ohne Verunreinigung durch Metalle überhaupt nicht durchführbar.
Ausserdem enthält das gelatinierte Produkt: durch den Einschluss des Dispersionsmittels in die Gallerte mit. hineingeratene, für die Beschaffenheit des Kunstmasse abträgliche, fremde Beimengungen. Alle diese Nachteile haften auch einem andern 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 über geführt werden soll.
Es wurde nun die Beobachtung gemacht., dass beim; Verdünnen des bei der Einwirkung von Formaldehyd auf Kohlensäureamid- verbindungen und Formaldehyd gebildeten Sols durch Flockungsmittel, zum Beispiel Elektrolyte, oder Eiweissfä.llungsmittel, ein dehydratisierter, scheinbar amorpher, flocki ger Niederschlag ausgeflockt werden kann, der sich, vorteilhaft nachdem er getrocknet wurde, durch Einwirkung von Hitze und Druck in eine völlig homogene Kunstmasse überführen lässt.
Es hat sich gezeigt, dass sich die für das vorliegende Verfahren ver wendeten Sole ähnlich verhalten wie das Hydrosol der Kieselsäure. Ein gut gereinig- tes, nicht zu verdünntes Hydrosol der Kie selsäure stellt bekanntlich ein instabiles System dar, das stets der Gelatinierung zu strebt, wobei der Übergang in eine Gallerte unter Einschluss des vorhandenen Disper- sionsmittels um so schneller erfolgt., je kon zentrierter die Lösung ist.
Hingegeit wer den verdünnte Lösungen durch gewisse Elektrolyte sofort ausgeflockt. Die durch K .ondensation von Formaldehyd und Kohlen- sä.ureamidverbindungen entstehenden Emul- sionskolloide wurden bisher nur als instabile. zur Gelatinierung neigende Systeme herge stellt. Dass das Kolloid aus verdünnten Lö sungen durch Elektrolyte als dehydratisier ter, scheinbar amorpher, flockiger Nieder schlag ausgefällt werden kann, war bisher unbekannt.
Die sich aus dieser neuen Beob achtung ergebende Regel zum technischen Handeln hat eine grosse Tragweite. Klan kann zum Beispiel durch Heisspressen cle ausgeflockten und getrockneten Nieder- schlages die gewünschten Formlinge in we nig mehr Minuten erzeugen,
als der abschliF- ssende Härtungsvorgang der nach den besten Methoden gewonnenen Endprodukte der Reaktion bisher Monale erforderte. Dabei kann ma.n bergkrista.llartige Gläser, wie nach bisher bekannten Methoden, herstellen, ja. die Beschaffenheit dieser Erzeugni@sf@ übertrifft sogar bisher gewonnene in ver schiedener Hinsicht.
Die Forrnlinge können ferner vollkommen rein erhalten werden, weil man die fein verteilt ausgeflockten Niederschläge vollkommen auswaschen kann. Die erhaltenen Presskörper zeichnen sich fer ner meist durch eine besondere Widerstands fähigkeit gegen Schwankungen der Feueh- tigkeit und der Temperatur aus.
Der Schwellenwert des Flockungsmittels ist von dem Grad; der Verdünnung abhängig. wie Versuche ergaben, indem mit steigender Menge des K olloicles im gleichen Volumen des Sols die Menge des erforderlichen Flok- kungsmittels steigt.
Es lassen sich wegen dieses elastischen Zusammenhanges weder für die Verdünnung, noch für die Schwellen werte der verschiedenen Flockungsmittel feste Zahlen geben; ,jedoch kann niau den Schwellenwert jedes Flockungsmittels für jede Konzentration durch einen einfachen Versuch ermitteln.
Lrm eine Richtschnur für die Verdünnungen zu geben, die erforder lich sind, um statt des zur (lelatinierurin neigenden instabilen Systems ein Sol zu er halten, (las durch Elektrolyte gefällt wird, sei angeführt, dass' man das Sol zweckmässig so weit verdünnt, dass in 1000 Volumteilen Flüssigkeit ungefähr 15(1 Gewichtsteile ('arbamid enthalten sind.
Als Floel@tingsmittel kommen vor allein Säuren und sonstihe Verbindungen, welche in der Lösung Wasserstoffionen abspalten, wie saure Salze, saure Ester usw., in Be- tra.cht:, ferner a:ueh Verbindungen., die in der Lösung durch Umsetzung mit Stoffen, welche zum Beispiel sich bereits in der Lö sung befinden, V;
'asserstoffionen bilden, bei- spiels-,veise Wasserstoffsuperoxyd, welches sieh mit dem bereits vorhandenen Formal- dehyd zu Ameisensäure umsetzt.
Ebenso wirken solche Verbindungen flockend, wel che Hydroxylionen abspalten, wie Fasen, basisch reagierende Salze usw., ein Umstand, rler mit den bisherigen Erfahrun-en über die Elektrolyt-fä.llung von Solen in Über- einstimmung steht.
Als dritte (-,irtippe von Floekungsmitteln kommen Eiweissfällungs- inilfel, wir, beispielsweise Gerbstoffe natür licher und ST7nthetischer- Herkunft, ferner Plnosphorwolfrarusiiure usw.,
in Betracht. Die Wirkung aller dieser Flockungsmittel kann (lunch Neutralsalze besteigen \werden. Ew können sich die Wirkungen von Flok- kungsmitteln dieser verschiedenen Gruppen :natürlich auch übergreifen.
Ist die verdünnte Kolloi(llösung mit einem der vorerw;ihnten Floekungsmrttel versetzt, so tritt die Ausflocliunsr entweder sofort oder erst in einiger Zeit ein; sie kann auch durch Erwärmung der Lösung be- @;e.hleuni@-t werden. Hierbei wird das, Re aktionsgemisch zweckmässig gerührt.
Der Eintritt der Koagulation macht sich durch eine Trübung bemerkbar, worauf sich nach kurzer Zeit ein grobflockiger, voluminöser N N iederschlag abscheidet. Beginn und Dauer bis zur Erreichung der vollständigen Flok- kung hängen ausser vor der Flockungsterxipe- ratur und der Intensität des Rührens von der Art und lidenge des Flockungsmittels ab.
Statt das Flockungsmitfel einer verdünn ten Lösung des fertigen Sols zuzugehen, kann man auch eine entsprechend verdünnte Mischung der Ausgangsprodukte oder eine durch kurze Erwärmung dieser 'Mischung primär entstehenden Kondensationsprodukt lösung nach entsprechender Verdünnung mit:
Flockungsmitteln versetzen, so da.ss beim Weitererhitzen der dehydratisierte, flockige Niederschlag in einem Zuge entsteht, das Sol also gewissermassen in statu na.#cendi ausgeflockt wirrt. Dieser zweite Weg emp fiehlt sich insbesündere (larllrr,
wenn man sich der früher vorgeschlagenen Methode zur Herstellung eines hydraphoben Harzes (Verfahren de4 schweizerischen Patentes Nr.<B>12</B>2<B>601)</B> in entsprechender Abänderung bedienen will.
Gemäss diesem schweizerischen Patent Nr. 122601 scheidet sieh ein hv rlro- phobes Harz aus, wenn die durch kurze Er wärmung der Mischung der Ausgangspro- t' primär entstehenden Kondensations- produkte unter Zusatz organischer Stoffe, die mit dem Formaldehyd in saurem Medium Ko,ndensationsl@rodul@te zu bilden vermögen, wie Thioharustoff of>r Phenol, weiter erhitzt; werden..
Verdünnt man hingegen. die Mi schung der Ausgangsprodukte (oder die pri mär entstehenden Kon(lensationsprodukte vor der Einwirkrmg von Thioharnstoff. Phenol oder dergleichen) so weit, dass bei der nachfolgenden Behandlung keine Gela- tinierung eintreten kann.
und setzt man ausserdem geeignete Mengen von Flockungs- mitteln zu,, so tritt beim Weitererhitzen statt der Ausscheidung des hydrophoben Harzes die Ausflockung des Kolloids als deliz-drati- sierter, flockig-er Niederschlag ein.
Iri die sem Falle ist man auf die Ausflockung durch Säuren oder saure Salze angewiesen, weil ja nach dem Verfahren des schweize rischen Patentes NTr. 122601 der Zusatz von Thioharn4off oder Phenol zur Kondensa- tionslösung und das Weitererhitzen derselben nur in saurem Medium vor sich geht.
Hilfs weise können aber auch Eiweissfällungsmit- tel als Flockungsmittel neben den die Was serstoffionenkonzentration erhöhenden Zu sätzen von Säuren oder sauren Salzen mitver- wendet werden.
Die Weiterbehandlung des durch Flok- kung ausgefälltes Niederschlages ist in allen Fällen dieselbe.
Der weiche, leicht zerdrückbaxe Nieder schlag, 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 zweckmässig so. lange fort gesetzt, bis alle löslichen Beimengungen, wie Flockungsmittel, unveränderte Anfangs- bezw. Zwischenreaktionsprodukte entfernt sind.
Nach kurzem Waschen verliert der Niederschlag, wie Versuche ergaben, seine flockige Beschaffenheit und geht in ein äusserst leichtes Pulver über, dessen Fein heit so gross ist, dass die einzelnen Teilchen erst bei 410facher Vergrösserung sichtbar werden. Nach kurzem Lagern des Pulvers an der Luft oder nach dem Waschen mit Sprit und Äther erhält man das wasserfreie Kondensationsprodukt, als feines, blendend weisses, scheinbar amorphes Pulver.
Dieses Pulver ist, wie Versuche ergaben, in der Kälte in den gewöhnlichen Lösungs mitteln, 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 hy- droxylhaltigen Lösungsmitteln mit hohem Siedepunkt, wie insbesondere in Glyzerin, Chlorhydrinen, Benzylalkohol usw., auf.
Dieses Pulver wird gemäss dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung von Presskörpern verwendet. Es hat sich her ausgestellt, dass das Pulver, insbesondere wenn man es mit geringen Mengen von quellend wirkenden Flüssigkeiten, zum Bei spiel Benzylalkohol, versetzt, unter Hitze und Druck zu glasklaren Körpern geformt -werden kann.
Die so erhaltenen glasklaren Presskörper besitzen dieselben optischen und mechanischen Eigenschaften (hoher Bre chungsexponent, Durchlässigkeit für ultra violette Strahlen, ausserordentlich hohe Festigkeit bezw. Elastizität) wie nach be kannten Verfahren erhaltene Produkte und können als solche auf Grund ihrer optischen und mechanischen Eigenschaften für die mannigfaltigsten Zwecke verwendet werden. Hierbei kann man entweder das Rohmaterial für weitere mechanische Verarbeitung oder auch gebrauchsfertige Gegenstände aller Art in einem Pressvorgange erzeugen.
Dieses Pulver 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, da.ss man die letzteren in der wässerigen Kolloidlösung verteilt und gemeinsame mit dem Harnstoff-FormaIdehyd- Kondensationsprodukt ausfällt. Man kann aber auch in jeder sonst für derartige Mi schungen üblichen Art und Weise verfahren.
Beispielsweise kann man einzelne Schichten von Papier, Zellulose oder eines Gewebes mit dem Pulver bestreuen und heiss a.ufein- anderpressen, bis ein einheitlicher Presskör- per entstanden ist. Auf diese Weise entste hen, wie Versuche ergaben, Werkstoffe von besonders hoher mechanischer und elektri scher Festigkeit.
Die elektrische Isolations fähigkeit von Pressstücli:en, welche unter Ver wendung isolierender Füll- und Faserstoffr@ mit Zellulose, Asbest, Chinaclay etc. her gestellt werden, ist, wie sich zeigte, ausser ordentlich gross.
Das Verfahren bietet aber, wie schon oben erwähnt wurde, vor allem die Möglichkeit, auch zu durchsichtigen bezw. durchscheinen den Presskörpern zu gelangen. In diesser Weise lassen sich Ersatzkörper für solche aus Bergkristall, Porzellan, Glas, Halbedel steine, Bernstein, Alabaster und dergleichen herstellen, wie sie in der Drechslerwaren- industrie usw. gesucht werden. Zum Bei spiel können direkt in der Heisspresse ge formte Gebrauchsgegenstände vom Aussehen der genannten natürlichen Materialien her gestellt werden.
Nach dem vorliegenden Ver fahren lassen sich auch Hohlkörper, wie Trinkgläser, Schalen, Lampenschirme, Rohre usw.,, herstellen.
Eine Färbung des Konderrsationsproruk- tes kann entweder noch vor oder während der Ausfällung desselben oder auch erst innerhalb der Pressform durch Zusatz lös licher Farbstoffe oder Pigmentfarben erzielt werden.
Als Trübungsmittel können feinpulverige oder faserige oder in dem Kolloid unlösliche flüssige Substanzen, zum Beispiel Oxyde seltener Erden, wie Tita.noxyd, Zirkonoxyd, Ole usw., Verwendung finden. Man kann auch behufs Erreichung besonderer Effekte Leuchtfarben, radioaktive Substanzen usw. zumischen. Auch alle sonstigen hier etwa in Frage kommenden Wirkungen, beispiels weise die Herstellung wolkiger, gemaserter, halbtrüber, fluoreszierender, oder irisieren der Massen, können natürlich bei Anwen dung dieses Verfahrens erzielt werden.
Ausf ühr-ungsbeispiel <I>1:</I> 30 Gewichtsteile von reinem, neutral reagierenden Harnstoff werden mit 100 Ge wichtsteilen einer säurefreien oder neutra lisierten oder schwach alkalischen 30 %igen wässerigen Formaldehydlösung versetzt und am Rückflusskühler zum Sieden erhitzt.
Nach kurzem Aufkochen werden zum Re aktionsgemisch 5 Gewichtsteile Borsäure, in wenig Wasser gelöst, zugesetzt, worauf man die ganze Mischung am Rückflusskühler weiterkocht. 50 Gewichtsteile des so herge- stellten flüssigen Zwischenproduktes werden mit 50 Gewichtsteilen Wasser verdünnt und mit ä Gewichtsteilen einer 2n. Salzsäure als F'lockungsmittel versetzt und unter Um rühren auf etwa.<B>90'</B> C gehalten. Nach etwa einer halben Stunde beginnt die Abscheidung eines flockigen Niederschlages. Nach einer weiteren halben Stunde werden 100 Ge wichtsteile Wasser zugesetzt.
Der entstan dene flockige Niederschlag wird hierauf von der Mutterlauge getrennt, auf das sorgfäl tigste von allen löslichen Beimengungen ge reinigt und von anhaftendem Wasser mit Sprit befreit. Nach kurzer Trocknung wird das Pulver unter Einwirkung eines Druckes von zirka 900 kg pro cm2 und einer Tem peratur- von 120 bis 130 C verpresst.
<I>Ausführungsbeispiel 2</I> An Stelle der nach Ausführungsbeispiel 1 verwendeten 2n. Salzsäure kann als Flok- kungsmittel die gleiche Menge 2n. Ameisen- säure oder die der freien Säure entsprechende Menge eines sauren Salzes, insbesondere von Alaun, als Flockungsmittel dienen.
Ausführungsbeispiel <I>3</I> 100 Gewichtsteile des nach Ausführungs beispiel 1 hergestellten, mit der gleichen Ge wichtsmenge Wasser verdünnten Zwischen produktes werden mit 1,6 Gewichtsteilen von festem Natriumhydroxyd, das in mög- fichst wenig Wasser gelöst wurde, versetzt und mit diesem Flockungsmittel zwei Stun den bei<B>90'</B> belassen. Nach dieser Zeit ist ein grobflockiger Niederschlag ausgefallen, welcher, wie im Beispiel 1 beschrieben, wei terbehandelt wird.
Ausf ührungsbeispiel <I>4</I> 1312 Gewichtsteile 40 %iger Formal dehyd werden mit 1888 Gewichtsteilen Was ser, 12 Gewichtsteilen 10 %iger Natron lauge und 480 Gewichtsteilen Carbamid ver setzt. Nach kurzem Aufkochen werden 80 cm' 2n. Salzsäure als Flockungsmittel zugesetzt, worauf man die Mischung mehrere Stunden am Rückflusskühler kochen lässt. Hierbei bildet sich eine grosse 2fenge flocki gen Niederschlages, der in oben beschriebe ner Weise aufgearbeitet, getrocknet und presst wird,.
Ausführungsbeispiel <I>5:</I> 262 Gewichtsteile 40 iöiger Forma.ldehycl- lösurrg werden mit 698 Gewichtsteilen Was ser, 2 Gewichtsteilen 10 %iger Natronlauge und 96 Gewichtsteilen Carbamid versetzt. Nach kurzem Kochen dieser Mischung wer den 1 Gewichtsteil konzentrierter Ameisen säure als Flockungsmittel und 32 Crewichts- teile Thioharnstoff zugesetzt und die ge samte Mischung weiter erhitzt.
Nach einer Viertelstunde beginnt das siedende Reak tionsgemisch zu; opalisieren. Nach l1Stun- den ist sehr starke Flockenbildung eingetre ten. Nach dem Abkühlen wird der Nieder schlag, wie im Beispiel 1 beschrieben, ge waschen, getrocknet und gepresst.
Die nach den Ausführungsbeispielen 1 bis 5 hergestellten Presskörper sind glasklar und vollkommen durchsichtig und stellen, im Gegensatz zu den Erzeugnissen bisher bekannt gewordener Verfahren zur Herstel lung von Kunstmassen aus Harnstoff und Formaldehyd, homogene Massen dar.
Von Harnstoffderivaten kommt insbe sondere Thiolia.rnstoff für das .Verfahren in Betracht:.
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Press- körpern aus Kondensationsprodukten von Kohlensäureamidverbindungen und Formal dehyd. dadurch gekennzeichnet, dass man die Kondensationslösung, spätestens unmit telbar vor der Abscheidung des Harzes aus der Lösung, so weit verdünnt, dass bei der ria,chfolgenden Behandlung keine Gelatinie- rung eintreten kann, das Harz aus der ver dünnten Lösung mittelst Flockungsmitteln als wenig hydratisie-rl,en @;M aus flocht, den Niederschlag auswäscht und sehliesslich durch Einwiihung von Hitze und Druck in Formstücke überführt. UNTERANSPRL\CHE 1. Verfahren gemäss Patentanspruch, d ei- durch gekennzeichnet, dass die Anfangs- Kondensationslösung aus einem Gemisch von Harnstoff und Thioliarnstoff konden- siert wird. 2.Verfahren gemäss Patentanspruch. da durch gekennzeichnet, dass man den aus geflockten Niederschlag nach dem Aus waschen in: Gegenwart von geringen Alen- gen quellend wirkender Flüssigkeiten zu Formstücken verpresst. Verfahren gemäss Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man den aus- geflochten Niederschlag unter Zusatz von Füllstoffen zu Formstücken verpresst..
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|---|---|---|---|
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| CH134624D CH134624A (de) | 1926-05-15 | 1927-05-03 | Verfahren zur Herstellung von Presskörpern aus Kondensationsprodukten von Kohlensäureamidverbindungen und Formaldehyd. |
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1927
- 1927-05-03 CH CH134624D patent/CH134624A/de unknown
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