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Verfahren zur Herstellung geformter Körper aus härtbaren Kunstharzen.
Es wurde gefunden, dass man geformte Körper von vollkommen gleichmässigem Gefüge aus härtbaren Kunstharzen erhält, wenn man die mit Füllstoffen versehene Kunstharzmasse ohne Hinzufügung von Wärme von aussen durch eine Strangpresse verpresst und gegebenenfalls die geformten Körper, nachdem sie die Strangpresse verlassen haben, einer weiteren Formgebung unterwirft, bevor sie dem Härtungsprozess ausgesetzt werden.
Als Strangpresse kann die übliche Schnecken-oder hydraulische Strangpresse Verwendung finden.
Zwecks vollkommen einheitlicher Durchmisehung der zu verpressenden härtbaren Massen kann man in den Strangpressenkopf noch ein Sieb einbauen, wodurch weitere Verknetung und Homogenisierung eintritt. Der weitere Einbau einer Prallscheibe und von Kugeln unterstützen diesen Homogenisierungsprozess. Gleichzeitig wird der gesamte Pressdruck gesteigert und dadurch das Gefüge der Masse weitgehend verdichtet.
Als Kunstharz wird hauptsächlich Phenolformaldehyd in flüssigem Zustand verwendet. An Stelle desselben können mit gleichem Vorteil die Phtalsäureglycerinester, die mit Glycerin veresterten Phenoxyessigsäure-Formaldehydharze und anderes mehr verwendet werden. Mit besonderem Vorteil verwendet man für manche Zwecke Mischungen dieser Harze, wie z. B. Gemische von Phenolformaldehyd mit Phtalsäureglycerinleinölsäure.
Als Füllstoffe kann man Silicium oder Siliciumcarbid (Carborundum), Graphit, Silikate, wie beispielsweise Asbest, Glimmer, Kieselgur, Silieagel, Glaswolle usw. verwenden. Auch organische Stoffe, wie Holzmehl, Korkmehl, Häcksel, Stroh, Spelzen, Hartgummiabfälle und solche Celluloseabkömmlinge, die wenig oder gar nicht in der Kunstmasse löslich sind, können als Füllstoffe hinzugefügt. werden. Es können auch mehrere Füllstoffe gleichzeitig zugesetzt werden. Bei Verwendung von Silicium erhält man Massen von überraschend grosser Festigkeit.
Als geschmeidigmachende Zusatzstoffe kann. man Graphit, Asbest, Talkum oder poröse Stoffe, wie Silicagel, poröse Kohle und anderes mehr, verwenden. Dadurch wird die Masse plastisch und entmischt sich während des Verpressens nicht. Ausserdem kann man härtbares Kunstharz in grosser Menge in die Masse mit hineinverarbeiten. Es ist auch möglich, mehrere gesehmeidigmaehende Zusatzstoffe gleichzeitig zu verwenden. Ferner kann man insbesondere bei Verwendung poröser Körper die Masse vor dem Verpressen einer Vakuumbehandlung aussetzen.
Die auf diese Weise hergestellten plastischen Massen von gleichmässigem Gefüge können nachträglieh auch noch anderweitig geformt werden, wie z. B. durch Einstampfen in Formen durch Bearbeitung mittels Exzenter oder hydraulischer Pressen usw.
Beim Pressen von Platten können gleichzeitig Riefen oder Rinnen erzeugt werden. Aus planparallelen Platten können im plastischen Zustand runde Scheiben mit zentrischen Öffnungen ausgestochen oder im gehärteten Zustand ausgesägt werden. Bei Verwendung von feingemahlenem Siliciumcarbid, Aluminiumoxyd, Granat usw. als Füllstoff kann man je nach der Korngrösse des Silieiumearbids Schmirgel oder Polierscheibe herstellen. Man kann zu diesem Zweck auch Stränge oder Röhren mit einem Metallkern oder Metallkreuz herstellen, die um ihre Längsachse rotieren. Geriffelte Platten finden z. B. für säurefeste Filterplatten Verwendung.
Je nach Art und Menge der angewandten Füllstoffe verwendet man eine Matrize mit mehr oder weniger langem Auslauf, wodurch die Masse noch längere Zeit in fliessende Bewegung unter Druck bleibt.
Je nach Matrizenform können Röhren, Stäbe, planparallele Platten, mit Winkel versehene oder gebogene Platten usw. gepresst werden.
Bord-und Flanschringe kann man in einfacher Weise auf die Rohre aufbringen, wenn man die Rohre zunächst ohne Bordscheibe presst, dann härtet und hierauf die Bordscheibe oder Flanschring mittels einer Strangpresse auf die Rohre aufpresst. Durch Erhitzen werden die Bordscheibe dann in den festen Zustand übergeführt. Um die Bordscheibe sehr fest mit den Rohren zu verbinden, kann man diese entweder im plastischen oder im gehärteten Zustand an den Stellen, an denen die Bordscheibe aufgebracht werden, aufrauhen. Beim Härten der Bordscheibe tritt eine Kontraktion ein, wodurch der aufgepresste Ring fest auf die Unterlage aufschrumpft, ohne dass Risse oder sonstige Zerstörungen entstehen. Der Sitz der Bordscheibe ist so fest, dass z.
B. ein für 10 Atm. Innendruek dimensioniertes Rohr bei Beanspruchung auf Zug, wobei der Angriffspunkt in der Bordscheibe liegt, auseinanderriss, ohne dass eine Beschädigung der Bordscheibe auf dem Rohr festzustellen war.
Um poröse Körper herzustellen, kann man den härtbaren Kunstharzen ausser dem Füllstoff noch herauslösbare oder verdampfbare Stoffe zusetzen und diese nach der Verformung durch die Strangpresse wieder entfernen.
Als solche Stoffe kommen z. B. anorganische oder organische neutrale Salze in Betracht, die sieh leicht aus dem gehärteten Körper herauslösen lassen. Man kann aber auch die Porosität dadurch erzeugen,
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dass man Stoffe zugibt, die während des Erhärtens verdampfen, z. B. wenn das PhenolformaldehydKondensationsprodukt in stark wässeriger Suspension zur Verwendung kommt.
Es werden auf diese Weise Filterröhren und Filterplatten, Diaphragmen usw. hergestellt, die eine ausserordentliche Säurebeständigkeit aufweisen. Durch Variation der Korngrösse der zugesetzten herauslösbaren Stoffe hat man es in der Hand, das Porenvolumen der porösen Platten zu bestimmen.
Gekrümmte Presskörper, wie z. B. Rohrkrümmer, kann man in einem Arbeitsgang dadurch herstellen, dass man auf das plastische Rohr beim Verpressen aus dem Mundstück der Strangpresse auf der einen Seite einen stärkeren Zug ausübt als auf der andern Seite. Das Rohr lässt sich so sehr leicht in spannungslosem Zustand abbiegen.
Die Ausübung des einseitigen Zuges kann von Hand geschehen oder auch indem man eine entsprechend konstruierte Vorrichtung vor dem Strangpressenkopf anbringt, mit deren Hilfe der Presskörper zu der gewünschten Form abgebogen wird.
Man kann auch spannungslose gekrümmte Presskörper dadurch herstellen, dass man den angewandten einseitigen Zug, der auf das plastische Rohr ausgeübt wird, durch einen einseitig verstärkten Pressdruck ersetzt. Man baut z. B. in den Strangpressenkopf vor den Ausgang der Matrize ein Sieb ein.
Wenn nun die Sieblöcher durch eine ebenfalls mit Löchern versehene Scheibe teilweise mehr oder weniger verdeckt werden, so wandert die Masse beim Pressen auf der andern Seite stärker heraus und das entstehende Pressstück wird infolgedessen unmittelbar nach Verlassen der Matrize aus seiner Pressrichtung in spannungslosem Zustand abgebogen.
Auf diese Weise hergestellte Presskörper kann man auf einfache Weise dadurch härten, dass man durch den Presskörper kurze Zeit heisse Luft von zirka 200-250 durchstreichen lässt. Dadurch tritt eine Krustenbildung an der Innenfläche ein, bevor die Aussenfläche vollständig erhärtet. Die weitere Erhärtung geschieht durch Dnrchblasen von Luft, die auf 1000 erwärmt ist ; die vollständige Erhärtung wird dann bei 160-200'zu Ende geführt. Man erhält auf diese Art gehärtete Presskörper, die an der Innenseite ein sehr dichtes Gefüge aufweisen, da das bei der Erhärtung auftretende Wasser durch die weicheren Aussenflächen herausgetrieben wird.
Man kann die Presskörper auch einer sehr kurzen, gleichzeitig inneren und äusseren Wärmebehandlung (3-5 Minuten) bei 200 aussetzen. Es wird dadurch gleichzeitig auf der inneren und äusseren Oberfläche eine gehärtete Kruste erzeugt, die dann erlaubt, die Troeknung der Rohre bei niederen Temperaturen durchzuführen, ohne dass dann Deformation in nennenswerter Weise auftritt.
Durch dieses Verfahren ist es möglich, auch ganz diinnwandige Rohre herzustellen, wie sie bisher aus Bakelitmassen noch nicht bekannt waren.
Beispiele :
1. 320 Gewichtsteile Silicium, 260 Gewichtsteile poröse Kohle, 420 Gewichtsteile Phenolformaldehydharz (68%ig) werden in einer Misch-und Knetmaschine gut durehgemiseht, einige Zeit im Vakuum behandelt und nach dem Verpressen zu einem Brikett in den Rezipient 72 mm Durchmesser einer hydraulisehen Strangpresse eingesetzt. Vor der Matrize werden zur guten Durchknetung und Homogenisierung 2 Siebe und 15 Kugeln (20 mm Durchmesser) eingebaut. Beim Pressen eines Stranges mit einem Durch-
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dabei 4 cmlsek.
2. Bei Anwendung von Silieagel anstatt aktiver Kohle ergibt z. B. folgende Zusammensetzung ein sehr hartes Produkt : 580 Gewichtsteile Silicium, 100 Gewicktsteile Silieagel, 320 Gewichtsteile Phenolformaldehydharz. Der dazugehörige Pressdruck beträgt bei den in Beispiel 1 angegebenen Bedingungen weniger als 100 kgjcm2, die Ausflussgeschwindigkeit ungefähr 5-8 cmjsek.
3. 500 Gewiehtsteile Siliciumcarbid, 250 Gewiehtsteile Phenolformaldehydharz (100%ig), 125 Gewichtsteile Silicagel werden gut gemischt und aus einer hydraulischen Strangpresse mit einer Matrize (16 mm Durchmesser) und einem Dorn von 7'5 mm Durchmesser gepresst. Zur guten Durehknetung
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die Pressgeschwindigkeit ungefähr 2-3 cm in der Sekunde.
4. 500 Gewiehtsteile Asbestfaser werden mit 500 Gewichtsteilen Phenolformaldehydharz (68% ig) innig gemischt und dann ungefähr eine halbe Stunde einer Vakuumbehandlung ausgesetzt. Die Masse wird in den Rezipient (90 mm Durchmesser) einer hydraulischen Strangpresse eingesetzt und zu einem Rohr mit einem äusseren Durchmesser von 16 mm einem inneren Durchmesser von 7'5 mm verpresst.
5.500 Gewichtsteile Asbestfaser, 500 Gewichtsteile Phenolformaldehydharz (100%ig) werden innig gemischt und aus einer hydraulischen Strangpresse (Rezipient 90 mm Durchmesser) mit einer Matrizen- öffnung von 16 mm Durchmesser und einem Dorn von 7'5 mm herausgepresst. Der Dorn sitzt direkt an dem Sieb, hinter dem Sieb sitzt zur besseren Durehknetnng des Materials vor dem Verpressen eine Prallseheibe. Der spezifische Druck im Rezipient beträgt ungefähr 1000-800 kg/cm2, die Ausflussgesehwindigkeit ungefähr 5'5 cmjsek.
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6.500 Gewichtsteile Asbestfaser werden mit 500 Gewichtsteilen des Glycerinesters aus dem Kondensationsprodukt von Phenolformaldehydharz mit Chloressigsäure gemäss österr. Patent Nr. 121558 innig gemischt und aus einer hydraulischen Strangpresse herausgepresst.
7.1200 Gewichtsteile Siliciumpulver, 300 Gewichtsteile Phenolformaldehyd-Kondensationsprodukte (wasserfrei) werden nach einem halbstündigem Mischen in einer Misch- und Knetmaschine ungefähr 5 Minuten im Vakuum behandelt, zu einem Brikett verpresst und in einem Rezipienten (72 mm Durchmesser) einer hydraulischen Strangpresse eingesetzt. Die Matrize hat einen Durchmesser von 16111111, einen konischen Zulauf in der Länge von 35 mm und einem parallelen Auslauf von 65 mm. Der Pressdruck beträgt 375-150 kg/cm2, die dazugehörige Geschwindigkeit 1-2 cm in der Sekunde. Nach einem mehrstündigen Erhitzen auf 1700 dieses gepressten Stranges entsteht ein ausserordentlich hartes Produkt.
8.500 Gewichtsteile Asbestfaser, 500 Gewichtsteile Phenolformaldehyd (85% ig) werden innig gemischt, zu einem Block mit einem Durchmesser von 148 mm vorgepresst und aus einer hydraulischen Strangpresse herausgepresst.
9.300 Gewichtsteile Asbestfaser und 300 Gewichtsteile Asbestpulver werden mit 400 Gewichtsteilen flüssigem Phenolformaldehyd-Kondensationsprodukt innig gemischt und durch eine Strangpresse mit einem Durchmesser des Rezipienten von 70 mm, einer Matrizenöffnung von 45 mm Durchmesser und einem Dorn von 35 mm Durchmesser hindurchgepresst. Der Pressdruck beträgt zirka 150 /cm.
Die Erhärtung erfolgt wie oben beschrieben.
10.500 Gewichtsteile Asbestfaser, 450 Gewichtsteile Phenolformaldehyd in flüssiger Form, 125 Gewichtsteile Leinölphtalsäureglycerinester werden nach dem Vermengen wie unter 9 verarbeitet.
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und Asbestpulver mehr oder weniger ton-oder steinähnliche Produkte liefert, erhält man in diesem Falle harzähnliche Kunststoffe mit erheblicher Elastizität.
11. 600 Gewichtsteile Silicium werden mit 100 Gewichtsteilen poröser Kohle, 428 Gewiehtsteilen Kochsalz sowie 350 Gewichtsteilen Phenolformaldehyd-Kondensationsprodukt (100%ig) innig gemischt und nach dem Verpressen zu einem Brikett durch eine hydraulische Strangpresse hindurchgepresst, wobei zur innigen Verknetung vor die Matrize 2 Siebe und 14 Kugeln eingebaut sind. In der Matrize sitzt ein Dorn mit einem Durchmesser von 7'4mm. Die Matrizenöffnung beträgt 14mm. Das erzeugte Rohr
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aus der Matrize aus.
Nach dem Erhitzen auf 170 C wird das Rohr durch Auskochen mit Wasser vom Kochsalz befreit.
Es lässt sich mit grossem Vorteil als Filterröhre verwenden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung geformter Körper aus härtbaren Kunstharzen mit Zusatz von Füll- stoffen mittels einer Strangpresse, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Füllstoffen versehenen Kunstmassen ohne Hinzufügung von Wärme von aussen durch die Strangpresse gepresst werden, worauf die geformten Körper gegebenenfalls nach weiterer Formgebung gehärtet werden.