Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers und eine formbare Masse zur Verwendung in diesem Verfahren.
Die in verhältnismässig neuerer Zeit hins, ichtlich der Qualität ausgehärteter Kunstharzmaterialien erzielten Fortschritte haben den Anstoss dazu gegeben, Kunstharze für Zwecke brauchbar zu machen, für welche diese Stoffe bisher als ungeeignet erschienen. Zur Herstellung von Kunstharzgussstücken ist jedoch eine Form erforderlich, die normalerweise nicht vor Ablauf einer ziemlich langen Zeit abgenommen werden kann, das heisst erst dann, wenn das Harz infolge Aushärtung in den selbsttragenden, nichtklebrigen Zustand übergegangen ist. Wenn das Kunstharzgussstück eine kompliziertere Form aufweist oder übermässig grosse Ausmasse besitzt, so kann die zum Giessen solcher Guss stück erforderliche Form teuer zu stehen kommen.
Da für eine wirtschaftliche Produktion eine grössere Zahl solcher Formen erforderlich sein kann, ist der finanzielle Aufwand unter Umständen sehr bedeutend. Man kann zwar die Produktionsgeschwindigkeit durch Beschleunigung der Aushärtung des Harzes mittels Wärme erhöhen, dies bedingt jedoch anderseits den Bau von Formen, die dem wiederholten Erhitzen und Abkühlen standhalten.
Wenn immer ein Material in einer Form ausge härtet wird, um in einen festen, harzartigen Zustand übergefühfl zu werden, stellt sich die Schwierigkeit des Ablösens der Form ein. In zahlreichen Fällen genügt es, die Form innenseitig von Zeit zu Zeit mit einem Trenn- oder Gleitmittel auszukleiden. Gelegentlich aber löst sich das Kunstharzgussstück nicht sauber ab, so dass infolge der Notwendigkeit umständlicher Ausräumungsarbeiten Produktionsstokkungen auftreten.
Eine weitere Schwierigkeit, die sich bei den herkömmlichen Verfahren für die Herstellung ausgehärteter Kunstharzgegenstände einstellt, beruht darauf, dass die wärmehärtbaren Kunstharze dazu neigen, bei gewöhnlicher Raumtemperatur an Viskosität zuzunehmen und schliesslich unbrauchbar zu werden. Ihre Lebensdauer bzw. die Zeit, während welcher sie sich unbeschadet lagern lassen, beträgt im allgemeinen nur einige Stunden oder Tage. Wenn Harzmischungen mit kurzer Lebensdauer verwendet werden, müssen diese Mischungen vom Verbraucher selbst hergestellt werden. Dabei treten Zeit- und Materialverluste ein und überdies besteht die Gefahr, dass infolge unrichtigen Mischens die Qualität der ausgehärteten Produkte schlecht ist.
Im Hinblick auf die Eigenschaften, die das Endprodukt aufweisen soll, und die Kosten, ist es nicht imer möglich, eine der wenigen verfügbaren Harzmischungen, die ohne besondere Vorsichtsmassnahmen gelagert werden können, zu verwenden.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist nun dadurch gekennzeichnet, dass man eine Masse von feinen festen Partikeln, die mit einem in einem flüchtigen, flüssigen Trägermedium befindlichen Bindemittel überzogen sind, zu einem selbsttragenden feuchten Formkörper formt, den feuchten Formkörper durch Trocknen in einen starren, manipulierbaren, porösen, mss- freien Zustand überführt, den getrockneten porösen Formkörper mit einer in ein gehärtetes Kunstharz überführbaren Flüssigkeit, die praktisch frei von flüchtigem Lösungsmittel ist und das Bindemittel praktisch nicht löst, sättigt und diese Flüssigkeit in ein gehärtetes Kunstharz überführt, wobei die Partikeln gegenüber dem Bindemittel, dem Träger medium und der in ein gehärtetes Kunstharz überführbaren Flüssigkeit inert sind.
Für die Verarbeitung der feinen festen Partikel zu verhältnismässig festen Formkörpern eignen sich zahlreiche Bindemittel. Es wurde jedoch gefunden. dass eine bestimmte Klasse von Substanzen, die bisher für diesen Zweck nicht verwendet worden ist, zum Binden feiner inerter Partikel besonders gut geeignet ist und überraschend gute Resultate liefert, indem sie die Herstellung von verformbaren Agglomeraten ermöglicht, die ausgezeichnete Verformbarkeitseigenschaften besitzen und mit welchen selbsttragende Formkörper von guter Festigkeit erhalten werden, die beim Trocknen überraschend wenig schrumpfen und nach dem Trocknen ihre Form bewahren, während sie mit härtbaren flüssigen Substanzen der verschiedensten chemischen Zusammensetzung imprägniert werden. Diese Formbeständigkeit bleibt über einen weiten Temperaturbereich bestehen.
Die oben genannte Klasse von Substanzen um fasst hydrophile und mindestens teilweise wasserlösliche, vorzugsweise vollständig wasserlösliche, Polymere von Acrylverbindungen, wie z. B. Polyacrylsäure, Ammoniumpolyacrylat, Polyacrylamid und ähnliche Substanzen.
Da sich die neuen erfindungsgemässen Materialien zu selbsttragenden Formkörpern verformen lassen, kann der Formkörper bereits unmittelbar nach erfolgter Beschickung der Form aus der letzteren herausgenommen werden. Bei an sich leicht zerbrechlichen Formkörpern ist es allerdings zweckmässig, diese Formkörper vor der Herausnahme aus der Form teilweise zu trocknen. Da die Form normalerweise vor der Zufuhr von Wärme entfernt wird, kann man sie aus leicht verformbaren, billigen Materialien, wie z. B. Holz, bauen. Obschon das Loslösen der Form in einigen Fällen ohne besondere Hilfsmittel und in den meisten Fällen durch Bestreichen der Formoberflächen mit einem Trennmittel bewirkt werden kann, hat es sich gezeigt, dass man zu besseren Resultaten gelangt, wenn man das Bindemittel, mit dem die inerten Substanzpartikeln zu überziehen sind, einem ölhaltigen System, z.
B. einer Wasser-in-Öl-Emulsion, einverleibt. Eine Form ist überhaupt nicht immer erforderlich, da sich die verformbaren Agglomerate von Hand verformen lassen.
Das verformbare Agglomerat wird zweckmässigerweise in die Form hineingepresst, kann jedoch auch eingeblasen werden, in welchem Fall die Form mit Gasablässen versehen sein muss, um die Bildung von Lufttaschen zu verhindern. Die letztere Arbeitsweise eignet sich besonders zum Einkapseln von elektrischen Bauteilen. Zur Erzielung eines dichten Formkörpers kann man in beiden Fällen Vibrations- oder andere Verdichtungsmittel zu Hilfe nehmen.
Unmittelbar nach der Herausnahme des Rohformkörpers aus der Form kann man den Formkörper während kurzer Zeit in einem Ofen oder in einem Strom heisser Luft oder während längerer Zeit durch Stehenlassen bei Raumtemperatur trocknen. Die zum Trocknen erforderliche Zeit hängt teilweise von den besonderen Eigenschaften der inerten Partikel ab. So werden z. B. Formkörper auf der Grundlage von Aluminiumpulver rascher trocknen als Formkörper auf der Grundlage silikatischer Materialien.
Für die Herstellung der neuen verformbaren Agglomerate können als inertes, feinzerkleinertes Material die verschiedensten Materialien verwendet werden, z. B. Sand, Glasperlen, Bruchglas, Eisenpulver, gepulvertes Taconit, Siliciumcarbid, Aluminium, zersetztes Silikat, Vermiculit, Perlit, Nylonflocken, Glasfasern, Polystyrolperlen und gepulverte Harze, beispielsweise ausgehärtete Phenolharze. Für die Wahl des feinzerkleinerten Materials sind natürlich die Eigenschaften, welche die ausgehärteten Endprodukte aufweisen sollen, bestimmend. Mit Aluminiumpulver werden gehärtete Kunstharzgegenstände erhalten, die ein ausgezeichnetes Wärme austauschvermögen besitzen. Die aus Glasperlen erzeugten, mit ausgehärtetem Harz imprägnierten Formkörper besitzen ein ausgezeichnetes elektrisches Isoliervermögen. Bei Verwendung von hohlen Partikeln werden Produkte von kleinem Gewicht erhalten.
Da das verformbare Agglomerat vorzugsweise während längerer Zeit lagerfähig sein soll, verwendet man solche feinzerkleinerte Materialien, die gegenüber den anderen Komponenten des Agglomerats inert sind.
Für die Herstellung des verformbaren Agglomerates werden vorzugsweise solche inerte Partikel verwendet, die durch ein Sieb mit der lichten Maschenweite von 0,25 mm hindurchgehen, das heisst Partikel mit einem mittleren Durchmesser von nicht mehr als etwa 250 Mikron. Verformbare Agglomerate, die Partikel mit einer höheren mittleren Partikelgrösse enthalten, ergeben Formkörper, die im Rohzustand eine ziemlich kleine Festigkeit besitzen.
Die unter Verwendung von Partikeln mit höheren Partikelgrössen erzeugten Formkörper lassen sich nach dem Trocknen beziehungsweise nach einer Wärmebehandlung etwas weniger leicht imprägnieren, und die durch Imprägnieren mit einem aushärtbaren Harz und anschliessende Aushärtung erhaltenen Formkörper besitzen eine etwas geringere Festigkeit als diejenigen Körper, die unter Verwendung von Partikeln mit kleineren Partikelgrössen hergestellt werden. Hinsichtlich der Leichtigkeit der Imprägnierung werden dann die besten Resultate erzielt, wenn die mittlere Partikelgrösse nicht kleiner als etwa 37 Mikron beträgt (lichte Maschenweite von 0,037 mm).
Die Menge des Bindemittels im verformbaren Agglomerat wird vorzugsweise auf ein Minimum eingestellt, bei welchem noch gut gebundene Formkörper erhalten werden, die sich bei der Weiterverarbeitung gut manipulieren lassen. Die Verwendung höherer Mengen an Bindemittel bedingt normalerweise eine entsprechende Erhöhung der Menge an Trägermedium, was hinwiederum zur Folge hat, dass der Formkörper einer stärkeren Schrumpfung unterworfen ist und das Bestreben zeigt, beim Trocknen rissig zu werden. Der bevorzugte Gewichtsanteil des Bindemittels ist bedingt durch das spezifische Gewicht des feinzerkleinerten Materials und in geringerem Umfang von der Grösse und der Form der einzelnen Partikel.
Bei Verwendung von gewaschenem Siliciumdioxydsand mit abgerundeten Teilchen und einer einer Maschenweite von 0,149 mm entsprechenden Teilchengrösse genügt eine Menge der Grössenordnung von 1 Gew.O/o Ammoniumpolyacrylat, bezogen auf das Gewicht des Sandes, um harte, rissfreie, poröse Formkörper herstellen zu können, die sich manipulieren lassen. Eine unter Verwendung dieses Materials hergestellte Platte von 96,5 > E 71 cm und einer zwischen 3,2 und 4,4 mm schwankenden Dicke ist imstande, nach völliger Trocknung, ihr eigenes Gewicht von etwa 36,3 kg zu tragen, wobei die Sicherheitsmarge ziemlich hoch ist.
Unter den Substanzen, die unter Bildung von zähen harzartigen Produkten hoher Festigkeit aushärten, befinden sich die Expoxyharze, beispielsweise diejem.gen, die durch Umsetzung von Epichlorhydrin und Bisphenol oder gleichwertigen Reaktionskompo nenten erhalten werden. : Die Epoxyharze zeichnen sich dadurch aus, dass sie durchschnittlich mehr als eine Epoxygruppe pro mittleres Molekulargewicht enthalten. Diese Epoxygruppen ermöglichen eine Vernetzung der Harze, die dabei in praktisch unschmelzbare und unlösliche Produkte übergehen.
Die Epoxyharze sind an sich dauernd thermoplastisch, so dass zu ihrer Aushärtung normalerweise chemische Härtungsmittel erforderlich sind, von denen einige mit dem Harz selbst reagieren und gewöhnlich in bezüglich des Harzes angenähert stöchiometrischen Mengen verwendet werden, während wieder andere dieser chemischen Härtungsmittel die Reaktion zwischen dem Epoxyharz und einer mitreagierenden Komponente katalysieren und in kleinsten Mengen verwendet werden können.
Die Mischungen von Epoxyharzen und ihren chemischen Härtungsmitteln sind zum Teil Flüssigkeiten, deren Viskosität genügend tief ist, dass die porösen Formkörper bei normalen Raumtempera tu ren mit diesen Flüssigkeiten imprägniert werden können. Andere dieser Mischungen sind bei gewöhnlichen Raumtemperaturen fest oder sehr zähflüssig und müssen deshalb zur Erzielung einer geeigneten Viskosität erhitzt werden. Jedenfalls müssen die Harzmischungen genügend lang im flüssigen Zustand gehalten werden, um eine Sättigung der Formkörper zu ermöglichen.
Gewisse Mischungen erhärten bereits zu harzartigen Produkten, bevor sie sich in homogene Flüssigkeiten überführen lassen und sind somit zum Imprägnieren von porösen Formkörpern gemäss der Erfindung nicht brauchbar. Mittels der bisher bekanntgewordenen Verfahren lassen sich mit solchen Mischungen auch keine homogenen Kunstharzgussstücke herstellen. Es wurde nun gefunden, dass eine Mischung dieser Art zur Herstellung von Kunstharzgegenständen verwendet werden kann, wenn man das chemische Härtungsmittel gleichmässig im ganzen porösen Formkörper verteilt und die harzbildende Komponente der Mischung als flüssiges Imprägniermittel für den Formkörper verwendet. Auf diese Weise ist es nun möglich, chemische Härtungsmittel, die als Harzhärtungsmittel bei der Herstellung homogener Kunstharzgussstücke bisher als unbrauchbar angesehen wurden, für diesen Zweck zu verwenden.
So kann man z. B. Melamin in einem porösen Formkörper verteilen, indem man das Melamin im verformbaren Agglomerat, aus welchem der Formkörper hergestellt wird, dispergiert. Nach Imprägnierung des Formkörpers mit Epoxyharz entsteht durch Aushärtung ein harzhaltiger Gegenstand, der eine gute Zähigkeit, Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Verformung bei hohen Temperaturen besitzt. Somit sind die unter Verwendung von Melamin als mit reagierendes Härtungsmittel für das Epoxyharz hergestellten Formkörper als Formen zum Spritzgiessen und Formpressen von Kautschuk und thermoplastischen Materialien verwendbar.
Unter Verwendung solcher Formen ist bereits eine grosse Zahl von Formkörpern mit ausgezeichneter Oberflächenbeschaffen- heit und hoher Genauigkeit der Ausmasse hergestellt worden, wobei keine Spur von Beschädigung oder Abnützung der Form beobachtet wurde. Soviel den Erfindern bekannt ist, ist keiner der nach den bisher bekanntgewordenen Verfahren hergestellten Kunstharzformkörper imstande, den beim Spritzguss und Formpressen auftretenden Temperaturen und Drukken zu widerstehen.
Bei der Herstellung von Harzformkörpern unter Verwendung einer Mischung, die als solche imstande ist, durch Aushärtung in ein zähes harzartiges Produkt hoher Festigkeit überzugehen, ist es im allgemeinen zweckmässig, das chemische Härtungsmittel nicht der Imprägnierflüssigkeit, sondern dem verformbaren Agglomerat einzuverleiben, selbst dann, wenn durch die Zugabe des Härtungsmittels zur Im prägnierflüssigkeit Harzprodukte hoher Qualität erhalten werden. Indem das chemische Härtungsmittel dem verformbaren Agglomerat zugesetzt wird, kann das zum Imprägnieren bestimmte Material unbegrenzt aufbewahrt werden. Nachdem das Imprägniermaterial zwecks Reduktion seiner Viskosität erhitzt worden ist, um eine rasche Imprägnierung des Formkörpers zu erzielen, kann das nicht verbrauchte Imprägniermittel ohne Schaden abgekühlt und später erneut verwendet werden.
So kann man z. B. tertiäre Amine, die die Aushärtung von Epoxyharz-Carbon säureanhydrid-Mischungen katalysieren, entweder dieser Mischung oder dem verformbaren Agglomerat einverleiben. Im ersteren Fall muss die Mischung, da sie sich nicht mehr als einige Tage aufbewahren lässt, vom Verbraucher frisch gemischt werden. Da tertiäre Amine in Epoxyharz-Carbonsäureanhydrid Mischungen löslich sind, müsste eigentlich erwartet werden, dass sie aus dem feinzerkleinerten Material herausgewaschen werden und somit die Aushärtung der Imprägnierflüssigkeit gar nicht auslösen können.
Gegen jede Erwartung entstehen jedoch bei dieser Arbeitsweise Harzprodukte ausgezeichneter Qualität, was offenbar darauf zurückzuführen ist, dass zwischen dem tertiären Amin und dem Bindemittel für die inerten Partikel eine Bindung zustande kommt.
Besonderes Interesse als Imprägniermittel beanspruchen die Mischungen von Epoxyharz und Alkenylbernsteinsäureanhydriden wegen ihrer niedrigen Viskositäten. Die Alkenylbernsteinsäureanhydride sind die Reaktionsprodukte äquimolekularer Mengen Maleinsäure und Olefine. Als Beispiel eines solchen Anhydrides sei das Reaktionsprodukt des Maleinsäureanhydrids mit dem Tetrameren des Propylens, das heisst Tetrapropenylbernsteinsäureanhydrid, genannt.
Besonders günstig ist die Verwendung von tertiäre Amine enthaltenden verformbaren Agglomeraten zusammen mit Imprägniermitteln aus Epoxyharz und Alkenylbernsteinsäureanhydriden zum Einkapsein elektrischer Bauteile, da die niedrige Viskosität des Imprägniermittels eine rasche Imprägnierung ermöglicht, die imprägn, ierten Formkörper bei mässig erhöhten Temperaturen rasch aushärten, z. B. innert zwei Stunden bei 120"C, das ausgehärtete Harz ein ausgezeichnetes elektrisches Isoliervermögen besitzt und die Preise der harzbildenden Materialien verhältnismässig tief sind. Da ein ausgehärteter Formkörper etwa 75-80 /o Sand oder eines anderen billigen feinkörnigen Materials enthalten kann, sind die Gestehungskosten für das harzhaltige Isoliermaterial sehr klein.
Durch Verwendung eines nicht hygroskopischen Materials als Bindemittel für den Sand kann man eine stossfeste, feuchtigkeitsbeständige elektrisch isolierende Kapsel erhalten.
Die Imprägnierung des trockenen porösen Formkörpers mit Imprägnierflüssigkeit wird zweckmässigerweise so durchgeführt, dass man den Formkörper in ein aus der Imprägnierflüssigkeit bestehendes Bad von geringer Tiefe stellt, wobei die Flüssigkeit durch Kapillarwirkung aufgenommen wird. Wenn jedoch der Formkörper ein chemisches Härtungsmittel für ein wärmehärtbares Harz enthält, so kann die Aushärtung des unter dem Spiegel der Badflüssigkeit liegenden Teiles des Formkörpers Schwierigkeiten bereiten. Es ist deshalb zweckmässig, als Auflage für den Formkörper poröse Blöcke zu verwenden, die etwas über den Spiegel der Badflüssigkeit emporragen.
Zum Imprägnieren von wärmebehandelten Formkörpern kommen verschiedene andere Methoden in Frage, deren Anwendung insbesondere dann sich aufdrängt, wenn der Formkörper zu schmal ist, um sich durch Kapillarwirkung in seiner ganzen Ausdehnung mit Harz vollzusaugen. Der Formkörper kann in diesem Fall durch fortlaufendes Aufbringen des flüssigen Imprägniermittels auf eine obere Fläche oder durch Eintauchen in ein Bad unter vermindertem Druck imprägniert werden. Die letztere Methode ist insbesondere zum Imprägnieren von zum Einkapseln elektrischer Bauteile bestimmten Formkörpern geeignet, da bei dieser Methode das Harz in die Zwischenräume der elektrischen Bauteile eindringt, in welche das verformbare Agglomerat nicht hereingebracht werden könnte.
Die praktische Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung harzhaltiger Formkörper wird nun an Hand der beiliegenden Zeichnung erläutert, in welcher
Fig. 1 die Imprägm.erung eines getrockneten porösen manipulierbaren Formkörpers durch Kapillarwirkung mittels eines Flüssigkeitsbades veranschaulicht und
Fig. 2 einen Schnitt im Aufriss eines in einem harten, elektrisch isolierenden, harzhaltigen Formkörper eingekapselten elektrischen Bauteils darstellt.
Der in Fig. 1 gezeigte poröse Formkörper 10, der aus einem verformbaren Agglomerat gemäss der Erfindung hergestellt worden ist, wird von schmalen porösen Blöcken 12 in einer Wanne 14 getragen.
Die Wanne 14 enthält eine Badflüssigkeit 16, die aushärtbar und in den festen Zustand überführbar ist, und deren Schichtdicke kleiner als die Höhe der Blöcke 12 ist. Die Flüssigkeit 16 ist infolge Kapillarwirkung durch die Blöcke 12 in den Formkörper 10 eingedrungen und hat den letzteren vollständig imprägniert.
Der in Fig. 2 gezeigte elektrische Bauteil 20 ist in einer harzhaltigen, feuchtigkeitsfesten, elektrisch isolierenden Kapsel 22 eingeschlossen, welche aus einem mit feinen siliciumhaltigen Substanzpartikeln durchsetzten ausgehärteten Harz besteht. An die feinen siliciumhaltigen Substanzpartikel war vor der Imprägnierung durch das Harz ein chemisches Härtungsmittel mittels eines im genannten Harz unlöslichen Bindemittels gebunden. Die durch die Decke 26 der Kapsel 22 hindurchgehenden Anschlussdrähte 24 sind fest eingebettet, da der thermische Ausdehnungskoeffizient der Kapsel 22 infolge ihres hohen Gehaltes an siliciumhaltigem Material von der Grö ssenordnung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Metall ist.
Die vorliegende Erfindung wird nun noch anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, in welchen, sofern nichts anderes vermerkt ist, die angeführten Mengen in Gewichtsteilen angegeben sind.
Beispiel 1
Zu 1 Teil einer wässerigen 400/obigen Ammoniumpolyacrylatlösung, die eine Viskosität von etwa 15 000 Centipoisen, mit einem Brookfield-Viskosimeter bei 230 C gemessen, aufweist, gibt man 1 Teil Melamin und rührt die Mischung während etwa 15 Minuten, bis sie homogen ist. Vier Teile dieser Mischung werden langsam unter Rühren in einem Strahl zu ein Teil einer 18 Isigen Lösung von Stearinsäure in Lackbenzin gegeben. Nach beendeter Zugabe der Acrylat-Melamin-Mischung wird noch etwa 15 Minuten weitergerührt. Man erhält auf diese Weise eine Wasser-in-Öl-Emulsion.
4,5 kg Glasperlen mit einem mittleren Durchmesser von etwa 0,074 mm werden mit 0,3 kg der Emulsion während drei Minuten in einer Mühle mit Kraftantrieb gemahlen, um ein verformbares Agglomerat zu erhalten. Ein Teil dieses Agglomerats wird mittels einer von Hand bedienten Stampfe in eine zylindrische Form mit einem Durchmesser von 5 cm gestopft, um einen Rohformkörper von etwa 10 cm Höhe zu erhalten. Der Formkörper wird sofort aus der Form herausgenommen und in einem Ofen während etwa drei Stunden bei etwa 160"C getrocknet.
In der oben beschriebenen Weise, jedoch ohne Verwendung von Melamin im verformbaren Agglomerat, werden mehrere kleine poröse Trägerkörper hergestellt. Diese Trägerkörper werden in eine flache Wanne gestellt, um den getrockneten, Melamin enthaltenden Formkörper zu tragen, worauf in die Wanne ein Epoxyharz in solcher Menge eingegos- sen wird, dass die Schichtdicke der Badflüssigkeit etwas kleiner als die Höhe der porösen Trägerkörper ist. Als Epoxyharz wird das Markenprodukt BR-18 774 (neuerdings mit ERL-2774 bezeichnet) der Bakelite Corporation verwendet. Dieses Markenprodukt besteht wahrscheinlich aus dem Reaktionsprodukt von Epichlorhydrin und Bisphenol und besitzt einen Smp. von etwa 10"C, nach der Quecksilbermethode von Durrans bestimmt, und ein Epoxydäquivalentgewicht von etwa 200.
Die Wanne mit dem darin aufgestellten Formkörper wird dann in einen auf etwa 150"C geheizten Ofen gestellt. Nach 16 Stunden ist der Formkörper vollständig imprägniert und ausgehärtet, wobei er einen harten dichten Zustand aufweist, ausgenommen an dem auf den porösen Trägerkörpern aufliegenden Ende, das noch etwas weich ist. Die noch weiche Oberflächenschicht weist jedoch eine Dicke von nicht mehr als 1,6 mm auf. Der imprägnierte, ausgehärtete Formkörper besitzt die folgende berechnete Zusammensetzung:
Glasperlen 320 g
Ammoniumpolyacrylat 3,2 g
Melamin 8,0 g
Epoxyharz 80 g
Das Epoxyharz und das Melamin sind in stöchiometrisch angenähert äquivalenten Mengen enthalten.
Zu Prüfungszwecken werden gehärtete harzhaltige Formkörper mit verschiedenen, den einzelnen Prüfversuchen angepassten Formen hergestellt, indem unter Verwendung des oben beschriebenen verformbaren Agglomerats nach der oben beschriebenen Arbeitsweise gearbeitet wird. Es werden die folgenden Prüfresultate erzielt:
Druckfestigkeit, ASTM (D 695) 1827 kg/cm2 Druckfestigkeit bei 150"C 490 kg/cm2 Zugfestigkeit, ASTM (D 638-52T) 560 kg/cm2 Kerbzähigkeit, ASTM (D 256) 0,29 m/kg pro
2,54 cm der Kerbe Wärmefestigkeit in "C, 66 g Belastung, grösser als 2150 C
ASTM (D 648) Härte, Barcol-Prüfgerät (934-1) 65 Schrumpfung beim Aushärten, linear 0,0025 cm pro cm Spezifisches Gewicht 1,86
Diese Werte zeigen, dass die ausgehärteten Formkörper eine beträchtlich höhere Festigkeit und Zähigkeit aufweisen als die nach den herkömmlichen Verfahren erhaltenen Harzgussstücke.
Ein Teil des verformbaren Agglomerats wurde während mehrerer Monate in einem luftdicht verschlossenen Behälter aufbewahrt. Das Material blieb praktisch unverändert und war immer noch imstande, wenn in der oben beschriebenen Weise verformt und imprägniert, ausgehärtete harzhaltige Formkörper zu liefern, die die gleichen physikalischen Eigenschaften aufweisen wie die mit dem frisch hergestellten Agglomerat erzeugten Formkörper.
Beispiel 2
Es wird eine Ammoniumpolyacrylatemulsion hergestellt, indem man 0,3 Teil Stearinsäure in 1 Teil Lackbenzin löst und der erhaltenen Lösung unter Rühren in dünnem Strahl 2 Teile 400/oiger wässeriger Ammoniumpolyacrylatlösung zusetzt.
4,1 Teile der erhaltenen Emulsion werden mit hundert Teilen Glasperlen mit einem mittleren Durchmesser von 105 Mikron in einer Mühle mit Kraftantrieb vermischt. Das erhaltene Agglomerat wird in eine Form gestopft, um einen Rohforskör- per von quadratischem Querschnitt mit einer Seitenlänge von etwa 10 cm und einer Höhe von 20 cm zu erzeugen. Nach Entfernung der Form wird der Rohrformkörper in einem Ofen während einer Stunde bei 150"C erhitzt. Der getrocknete Formkörper wird in einem Bad geringer Tiefe aus einem Gemisch von 40 Teilen des im Beispiel 1 beschriebenen Epoxyharzes, 60 Teilen Tetrapropenylbernsteinsäureanhydrid und 0,5 Teil Dimethylbenzylamin während 24 Stunden bei Raumtemperatur teilweise eintauchen gelassen.
Das Ganze wird dann in einen Ofen gestellt und während 15 Stunden bei 125"C erhitzt.
Nach Ablauf der 15 Stunden ist der Formkörper vollständig ausgehärtet. Wenn man den ausgehärteten Formkörper entzweisägt, kann man feststellen, dass der Formkörper vollständig imprägniert und in seiner ganzen Ausdehnung zu einer harten festen Masse ausgehärtet ist.
Das Gewicht des Formkörpers beträgt 601 g vor der Imprägnierung, gegenüber 735 g nach der Imprägnierung.
Beispiel 3
Man vermischt 100 g Triäthylamin mit 450 g einer 160/eigen wässerigen Polyacrylsäurelösung und gibt eine Mischung von gleichen Teilen Äthylalkohol und Wasser zu, um eine Lösung mit einem Feststoffgehalt von 11 /o zu erhalten. 100 g dieser Lösung werden mit 1200 g gewaschenem Siliciumdioxydsand, dessen Teilchen abgerundet sind und einen mittleren Durchmesser von 149 Mikron aufweisen, während etwa fünf Minuten in einer Mühle gemischt, um eine verformbare Sandmischung zu erhalten, die in eine zylindrische Form von 5 cm Durchmesser, welche zwecks Erleichterung der nachträglichen Ablösung vorgängig mit Mineralöl geschmiert worden ist, bis auf eine Höhe von 5 cm gestopft wird.
Die Form wird dann sofort entfernt, worauf der Formkörper während einer Stunde bei 150"C erhitzt und dann im noch warmen Zustand bis zu einer Höhe von 1,3 cm in eine Mischung von 40 Teilen des im Beispiel 1 beschriebenen Epoxyharzes und 60 Teilen Tetrapropenylbernsteinsäureanhydrid eingetaucht wird. Der Formkörper ist nach etwa drei bis vier Minuten vollständig mit der Harzmischung imprägniert.
Nach der Imprägnierung wird das Bad mit dem darin aufgestellten Formkörper in einen Ofen gestellt und während etwa zwei Stunden bei 150-170 C erhitzt. Nach Ablauf von zwei Stunden ist der Formkörper vollständig zu einem harten, zähen Produkt ausgehärtet, was daran erkennbar ist, dass er bei der Härtungstemperatur dem Anritzen mit einem Spatel widersteht und imstande ist, ohne zu brechen, schwere Hammerschläge auszuhalten.
Beispiel 4
160 g einer 331/ 0/oigen wässerigen Polyacrylamidlösung, die eine Viskosität von etwa 2000 Centipoisen, gemessen mit einem Brookfield-Viskosimeter bei 230 C, aufweist, werden mit 160 g Melamin und 3200 g Aluminiumpulver, das durch ein Sieb mit der lichten Maschenweite von 0,25 mm hindurchgeht, von einem Sieb mit der lichten Maschenweite von 0,037 mm hingegen zurückgehalten wird, in einer Mühle vermischt. Nach einer fünfminutigen Mischdauer wird das erhaltene verformbare Agglomerat in eine zylindrische Form mit einem Durchmesser von 5 cm bis auf eine Höhe von 10 cm gestopft.
Nach Entfernung der Form wird der erhaltene Formkörper während sieben Stunden bei Raumtemperatur getrocknet und dann in ein Bad geringer Tiefe aus dem im Beispiel 1 beschriebenen Epoxyharz gestellt.
Nach 16 Stunden bei 150"C ist der Formkörper vollständig imprägniert und zu einem harten zähen Produkt ausgehärtet. Der ausgehärtete Formkörper enthält etwa 75 Gew.o/cy Aluminium.
Ausgehärtete Formkörper, die in der im Beispiel 4 beschriebenen Weise hergestellt wurden, nehmen beim Polieren eine Oberflächenbeschaffenheit an, die sich von derjenigen eines polierten Aluminiumgussstückes von blossem Auge nicht unterscheiden lässt.
Diese Formkörper zeichnen sich durch eine ungewöhnlich gute Wärmeleitfähigkeit aus, die viel besser ist als bei ausgehärteten harzhaltigen Gegenständen, die einen hohen Gehalt an Aluminiumpartikeln als Füllmittel aufweisen und nach den herkömmlichen Verfahren hergestellt worden sind. Aus den aluminiumhaltigen Formkörpern können Formen für das Spritzgiessen oder Formpressen von Kautschuk oder thermoplastischen Harzen hergestellt werden, die schlangenförmige Hohlräume aufweisen, durch welche Flüssigkeiten hindurchgeleitet werden können, um den Formoberflächen Wärme zuzuführen oder davon Wärme abzuleiten.