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Verfahren zur Herstellung von heißhärtenden Aminoplastpreßmassen in
körniger Form
Die Erfindiung ist ein Verfahren zur Herstellung heißhärtender Aminoplastpreßmassen
in körniger Form und besonders ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung solcher
Massen, hauptsächlich geeeignet ist die Erfindug zur Herstellung von Harnstoff-Formalhyd-und
Melamin-Formaldehyd-Preßmassen.
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Bisehr wurden Aminoplastpreßmassen dadurchd in körniger Form hergestellt,
daß ein Aminoplastpreßpulver in einer Misdhmaschine nach Banbury verdichtet und
das so erhaltene Masterial dann in einer mit umlaufenden Klingen versehene Zerkleinerungsmaschine
gekört wurde. Das so hergestellte körnige Material kann leicht gehandhabt werden,
da es guten Fluß zeigt und nicht stäubt.
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Es kann leicht zu Tabletten verpreßt oder, wenn gewünscht, direkt
verformt werden. nach diesem Verflahren kann aber nicht kontinuierlinch gearbeitet
wreden, da die Mischapparatur nach Bacnbury auuf einmal nur mit einer beschräkten
Menge des Aminoplastpulvers beladedn werden kann. Das hat zur Folge, daß oft ein
ungleichmäßiges Troukt erhalten wird und daß das Verfahren einen erheblichen Arbeitsaufwand
erfordert.
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Ferner wurde zur Herstellung von körnigem material mit begranztem
Erfolg auch eine Method verwendet, welche darin besteht, daß ein Aminoplastpreßpulver
auf heißen Walzen erhitzt und
hierauf durch Durchleiten durch einen
Kalander zu einem Fell verformt wird, Hierauf wird das Fell von den Walzen entfent
und in einer mit umlaufenden Schneiden versehenen Zerklei nerungsmaschine gekörnt.
Bei diesem Vorgang kann das Pulver entweder auf demsel4>en Kalander, auf dem
es zu einem Fell verformt wird, oder auf einem andere Kalander oder aber auch auf
andere Weise erhitzt werden. Der Nachteil dieses Verfahreìls besteht drain, daß
das Aminopastulver nicht gelichförmig erhitzt wird un das Procukt des halb nicht
gleichmäßig ist. Außerdem wird infolge der unterschiedlichen Dichtigkeit des Pulvers
an verschiedenen Stellen der Walzen ein verschiedener Grad der Verdichtung ereeicht.
Der größte Nachteil liegt aber dari, daß das von den Walzen kommende Fell im Verhältini
zum Volumen eine sehr große Oberflächenausdehung besitzt. Alles an der Oberfläche
befindliche Material wird stärker verdichtet und/oder wieteghder Kokndesiert als
das sich im Innern befindende Material. Das hat zur Folge, daß die aus einem solchen
Fell hergestellten gekörnte Preßpulver häufig Formlige ergeben, welche ien ungleichmäßige
aussehen zeigen. was gelegnticl als orangenhautoberfläche bezeichnet wird. Antrengungen,
diesen nachteil dadurch zu überwinden, daß die Dicke des Felles erhöht und er auf
die Walzen angewendete Druck vemindert wird, schlagen fehl, weil sich das Material
entweder nicht richtig zu einem Fell verarbeiten läßt oder weil es nicht in geeigneter
Weise verdichtet wird.
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Die Erfindung betrifft un ein Verfharen zur herstellung von körnigen
Aminoplastpreßmasse, das kontiuierlich ist un das die oben geschildereten Nachteile
nicht ha.t Es bvesteht darin, daß ein fein gemahlenes Aminoplastpreßpulver, währen
es in einem lockeren Zustande gehalten wird eun vorzugsweise unter Rühren auf eine
Temperatur von etwa 45 bis 80° erwärmt, das erwärmte Pulver direkt in eine Briketteirmaschie
gebracht un under einem Druck von 340 bis I700 Atm. zu Briketts geformt wird, welche
ein Verhältnis von Oberfläche zu Volume besitzen, das kleiner ist als 10 : 1, und
daß diese Briketts. solange sie noch warm sind, sogleich in ein körniges Material
übergeführt werden, dessen Teilchen klein genug sind, daß sie durch ein Sieb von
2 mm lichter Weite gehen, und eessen größerer Teil nicht durch ein Sieb fvon 0,177
mm lichter Weite geht, dun daß hierauf das gekörnte Mateial auf eine Temperatur
von unter 450 abgekühlt wird.
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Die nachfolgenden Beispiele, in welchen Teile Gewichtsteile bedeuten,
sollen die Erfindung näher erläutern, Der in allen Fällen verwendete wälirige Formaldehyd
ist das Handelsprodukt. das eine wäßrige Lösung mit einem Gehalt von 37 (ewichtsprozent
Formaldehyd darstellt.
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Beispiel 1 Ein Preßpulver, z. B. Pluver A. dessen Herstellung im
Anschluß an Beispiel 5 beschribebn ist, wird kotinuierlch in eine Heizapparature,
z. B. in einen mit Heizamtel verschenen drehbaren Ofen 1 eingebracht und auf etwa
70 bis 750 erwärmt. Die Wärmezufuhr kann mittels eines beliebigen Heizmittels, wie
Öl, erfolgen, das bei einer Temperatur von z. B. 90 bis 120° durch den heizmantel
des Ofens zirkuliert. Während des Heizvorganges muß das Pulver genügend bewegt werden,
um möglichst gleichmäßige Erwärmung zu erreichen und u, örtliche Übverhitzung zu
verhinder, Ferner sollte das Pulver bewegt werden, um es in einem lockeren Zustand
zu erhalten. Das erwärmte Pulver wird aus dem Ofen direkt in eine automatische Brikettiermaschine
übergeführt. um hoch verdichete Briketrts mit Abmessungen von ungefähr 23 # 13 #
2 cm herustellen. Die Brikettiermaschine, bei welcher der Druck mecanisch oder hydraulisch
erzeugt werden kann. arbeitet vorzugsweise mit einem Druck von 340 bis 820 Atin.
Diese Briketts werden direkt in eine Zerkleinerungsmaschine befördert z. B. in eine
mit umlaufenden Klingen, wie sie fiir die Körnung von Aminoplasten üblich ist. Das
gekörnte Material wird dann auf unter 45°, vorzugsweise auf 25 bis 35°, abgekühlt,
Dies kann durch Überleiten des körnigne Materials über eine wassergekühlte Platte
erreicht werden. Es wird dann gesiebt, um diejenigen Teilchen, die ein Sieb von
0,177 mm lichter Weite passieren. auszuscheiden. Der ausgeschiedene Anteil wrid
zwechks Weiderverwendeung in die Arubeitsstufe vorgängig dem Erhitzen des Pulvers
zruückgeführt. Gegebenenfalls kann eine geringe Menge Schmiermittel dem gekörnten
Material zugesetzt und mit ihm innig vermischt werden. Das so erhaltene körnige
Material kann leicht tahlettiert oder direkt geformt werden. In beiden Fällen erhält
maii Formlinge. welche schönen (llanz und eine glatte Oberfläche aufweise, Außerdem
ist das Produkt geleicmäßig, weshalb man in der Lage ist, ohne Schwiergkeit kontinuierlich
zu arbeiten, sobald die geeigneten Bedingungen für das Verpressen und die Menge
des benötigten gekörnten Materials festgelegt sind.
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Beispiel 2 Ein Preßpulver, z. B. das im Anschluß an Beispiel 5 beschriebene
Pulver A, wird kontinuierlich in eine mit Heizmantel versehene Heizapparatur, welche
mit einem 1Rührer von der Art eines Bandmischers versehen ist, eingebracht. Das
Erhitzen kann mit Hilfe eines Wärmeübertragungsmittels, wie z. B. 01, erfolgen,
das bei einer Temperatur von etwa 120 bis 1250 durch den Heizmantel zirkuliert.
Damit das Pulver nicht zusammenballt. darf es die Heizapparatur höchstens bis zur
Hälfte füllen. Der Rührer wird genügend rasch gedreht, um das Pulver einerseits
in einem lockeren Zustand zu halten und um es anderseits sorgfältig zu mischen.
Dadurch wird gleichmäßige Erwärmung erreicht und örtliche Überhitzung vermieden.
Die Heizapparatur wird so eingestellt, daß sie Pulver von etwa 600 liefert. Das
erwärmte
Pulver wird direkt itl eine brikettiermaschine ubergeführt.
um hochverdichete Briketts mit Abmessungen von 8,9 # 17,8 # 1,6 cm herzastellen.
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IDer dabei angewendete Druck beträgt vorteilhaft etwa 680 Atm. Fs
werden weitegehnd gleichmäßige, stark verdichtete Briketts erhalten, welche <lirekt
in eine mit umlaufenden Klingen versehene, für die Körnung von aminoplasten iibliche
Zerkleinerungsmascine eingebracht werden. Das gekörnte Material wird dann gesiebt,
um die Teilclieio, welche durch eiii Sieb von 0,,T77 mm lichter Weite geheim, ull
(l liejenigen, welche nicht durch ein Sieb von 2,00 bis 2,38 mm lichter Weite gehen,
abzutrennen. Diese. Anteile, welche nicht im Endprodukt enthalten sien dürfen, werden
in den Arbeitsprzeß zurückgeführt. Formlinge, welche aus gemäß diesem Beispiel gekörnetm
material hergestellt werden, sind gechmäßig ud zeigen eine glatte, glänzede Oberfläche.
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Beispiel 3 Ein l0reßloulver, z. f)> Pulver B, dessen Herstellung
im anschluß an die Herstellung von Pulver A beschrieben ist, wird in der in den
Beispeilen I untl 2 bescriebenen Weise behandelt. In beiden Fällen wird eine gekförnte
Preßmasse mit ausgezeichneten Eigneschaften erhalten. Daraus bergestellte formlinge
besitzen schönen Glanz und gleichmäßiges ausschen.
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Beispiel 4 Ein Preßpulver, wie Pulver A, Pulver B oder Mischungen
von Pulver A und Pulver B, z. 11. eine Mischjg aus 1 Teil Pulver A und 1 Teil Puvler
B, wird nach dem Verfahren des Beispiels 1 bhendelt, aber mit de Abänderung daß
die Briketts Abmessungen von etwa 10 # 5 1,9 cm aufweisen.
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So hergestllte gekörnte Preßmassen ergeloen gute Formlinge, Beispiel
5 Ein Preßpulver, wie Pulver A. Pulver B oder Mischugen vo Pulver, A und Pulver
B, z. B. eine Mischung aus 4 Teilen Pulver A und 1 Teil Pulver B, wird nach dem
in Beispiel 2 bescvhribenen Verfahren behandelt, aber mit der Abänderung, tlaß die
Briketts fast runde Scheiben von einem Durchmesser von etwa 2,5 5 cm und einer Dicke
von etwa 0,95 cm sind. So hergestellte gekörnte Preßmassen ergeben gute und gleichmäßige
Formlinge.
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Herstllung von Pulver A 60 Gewichtsteile Harnstoff werden zu 1 16
Gewichtsteilen eines etwa 27 bis 30° warmen, wäßrigen Formaldehyds zugefugt, dessen
pH-Wert mit Triäthanolamin auf etwa 10 eingestellt wurde, Das Reaktionsgemisch wird
dann I bis 3 Stunden auf etwa 30 bis 32° erwärmt. Der erhaltene Sirup wird filtriert.
mit etwa 66 bis 68 Geweichtsteilen α-Cellulose gemischt, dann I bis 2 Stunden
in einer kontinuierlich arbeitenden Trocknungsapparatur bei einer Temperatur von
etwa 80 bis 950 getrocknet und hierauf abgekühlt. Das so erhaltene getrocknete Material
wird, gegebenenfalls zusammen mit der gewünschten Menge Schmiermittel, Härtungsmittel
und Farbstoff, in eine Kugelmühle eingebracht.
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Der Inhalt der Kugelmühle wird während desMahlvorganges auf einer
Temperatur von etwa 25 bis 300 gehalten. Wenn das Pulver genügend gleichförmig ist,
(1. h. nach 10 bis 20 Stunden, wird es ausgeladen und gesiebt. Das so erhaltene
Pulver ist sehr fein. locker und schwierig zu handhaben.
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Herstellung von Pulver B 126 Cjewichtsteile Melamin werden in ein
Reaktionsgefäß eingebracht, welches etwa 162 Gewichtsteile wäßrigen Formaledhyd
enthält, und der pH-Wert wird mit Narumhydroxyd auf etwa 7,5 bis 8,5 eingestellt.
Die Reaktionsmishung wird inert etwa 1/2 Stunde zum Seiden gebraht und während etwa
1/4 bis 3/4 Studen am Rückfluß gekocht. Der erhaltene Sirup wird auf etwa 600 abgekühlt
und filtriert. Er wird dann mit etwa So Gewichtsteilen α-Celluose gemischt,
I iois 2 Stunden in einer kontinuierlich arkbeitnden Trocknungsapparature bei etwa
75 bis 800 getrocknet und dann abgekühlt. Das getrocknete Material wird, je nach
dem Verwendungszweck für das Material, gegebenenfalls zusammen mit Schmiermittel,
Härtungsmittel und Farbstoff, in eine Kugelmühle eingebracht. Es wird bei etwa 25
bis 300 während Io bis 20 Stunden gemahlen, dann ausgeladen und gesiebt, wobei ein
feines, lockeres Pulver erhalten wird.
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Die Erfindung ist für alle heißhärtenden Aminoplastharze anwendbar,
einschließlich der Aminotriazin-Aldehyl-Harze, wie Melamin-Formaldehyd-Harze, Benzogaunmin-Formdaleyd-Harze,
Acetoguanamin-Formaledy-Harze, Dicyandiamid-Aldehyl-Harze, Harnstoff-Fromaldehyd-Harze,
Melamin - Harnstoff - Formakehyd - Mischarze.
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Thioharnstoff-Havnstoff-Formaldehy-Mischarze, Dicyandimid-Melamin-Formaledhy-Mischharze.
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Bei der Herstellung der Preßpulver können die verschiedensten, für
Kunstharze üblichen Härtungskatalysatoren zugesetzt werden. z. B. Säuren, wie Phthalsäure
oder Phthalsäureanhydrid, Maleinsäure. ferner Salze, wie Diammoniumphosphat.
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Triäthanolaminphthalat. Die Preßmassen können mit alkalisch wirkeden
Materialein, wie freinem Harnstoff, Melamin oder Hexamethylentetramin. gepuffert
werden. Es können auch Schmiermittel. wie Zinkstearat, Calciumstearat, zugesetzt
werden.
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Als Füller wird vorzugsweise a-Cellulose verwendet. Es können gegebenenfalls
aber auch verschiedene andere Füller zur Anwendung gelangen, wie Holzmehl, Papier-,
Baumwoll-, Asbest-, Polyamid-, Glasfasern. Die Fasern können nicht nur als solche,
sondern auch in Form von Geweben oder gesponnenen Fäden verwendet werden. In solchen
Fällen werden die Gewebe oder Fäden gewöhnlich in verhältnismäßig kleine Stücke
zerschnitten.
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Den Preßmassen können auch beliebige Farbstoffe oder Pigmente zugesetzt
werden, wodurch die Herstellung von Preßlingen verschiedenster Fär-
bung
von Pastelltönen bis zu Schwarz ermöglicht wird.
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Vorstehend sind bestimmte Typen von Heizapparaturen beschrieben worden,
welche für die Erwärmung der Aminoplastpreßpulver gemäß der Erfindung geeignet sind.
Die Erwärmung kann aber if beliebig andere Art erfolgen, sofern dafür gesorgt wird,
daß das Pulver während des Erwärmens in einem nicht zusammengeballten Zustand gehalten
wird. Vorzugsweise sollte das Pulver während des Erwärmungsorganges in Bewegung
gehalten werden, um örtliche Überhitzung zu vermeidell und um gleichmäßiges Erhitzen
der geamten Pulvermenge auf die gwünschte Temper. ltur zu erzielen.
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Das Pulver soll auf eine Temperatur von etwa 45 bis SoO erwärmt werden.
Die besten Ergebnisse werden bei Temperaturen in der Nähe von 700 erhalten, weshalb
vorzugsweise im Temperaturbereich voli 70 bis 800 gearbeitet wird. Es ist zu beachten,
daß das erwärmte Pulver direkt in die Brikettiermaschine übergeführt werden muß,
so daß es sich vor dem Brikettieren nicht abkühlt und seine durchgehen gleichmäßige
Temperatur beibehält. zum gut verdichtete und gleichmäßige Briketts zu erhalten,
sollte die Brikettiermaschine mit einem möglichst hohen Druck betrieben werden.
Es kommen vorzugsweise Drücke von etwa 680 bis 1000 Atm. in Betracht. Gegebenenfalls
können aber auch Drücke bis hinunter auf 340 Atm. oder bis hinauf auf 1700 Atm.
angewendet werden.
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Von großer Wichtigkeit ist die Größe der Brikette, sie sollten so
groß sein, als es unter den gegebenden Produktiosverhältnissen und den gegebenen
Abmessungen der Brikettiermaschine überhaul)t möglich ist. Auf keinen Fall soll
das Verhältnis von Oberfläche zum Volumen größer sein als 10 : 1.
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Praktisch ist sogar ein Verhältnis von wesentlich weniger als lo
: I, z. B. kleiner als 6 : I, vorzuziehen. Die bisher angewendeten Methoden zur
Herstellung von Fellen ergeben ein Produkt, dessen Verhältnis von Oberfläche zum
Volumen bis zu 400°/o des im Rahmen dieser Erfindung zulässigen masximums beträgt.
Deshalb ist es leicht verständlich. daß gemäß der Erfindung bedeutend gleichmäßiger
verdichtetes Material erhalten wird. Vergleichsweise Versuche haben gezeigt. daß
die Oberfläche von Formlingen, welche aus Preßmassen gemäß der Erfindung hergestellt
wurden. den Oberflächen von Formlingen, welche aus bisher lekannten Preßmassen hergestellt
wurden, weit überlegen sind.
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Um beim Verfahren gemäß der Erfindung mit geringsten Verlusten arbeiten
zu können und um praktisch die ganze Materialmenge in gekörnter Form zu erhalten,
sollte die Körnung der Briketts erfolgen, solange diese noch warm sind, d. h. mit
anderen Worten, unverzüglich nach dem Ausstoßen aus der Brikettiermaschine. AbgekühlteBriketts
liefern beim Körnen große Klingen Pulver, die nicht abekühten dagegen ergeben nur
geringe Mengen unbrauchbarer Anteile. m geeignetsten hat sich eine für die Körnung
von Aminoplasten übliche, mit umlaufenden Klingen versehene Zerkleinerungsmaschine
erwiesen. Es kann hierfür aber auch eine beliebige andere Apparatur an sich bekannter
Baruart verwendet wrden. Das material wird so gekörnt, daß es durch ein Siel) mit
einer lichten Weite von 2 mm geht und daß über 500/0, praktisch vorzugsweise etwa
75 l>is 90%. nicht durch ein Sieb mit einer lichtenWeite vono, 177 mm gehen.
Gelegentlich ist eine klcine Menge des Materials, das durch ein Sieb mit einer lichten
Weite von 0,177 mm geht, zwecks Erzielung gewisser Fließeigenschaften erwünscht,
während es in andern Fällen vorteilahrft ist, ein Produkt zu besitzen, von dem kein
Anteil durch ein Sieb mit o, l77 mm lichter Weite geht. Alles beim Stelzen als unerwünscht
ausgeschiedene Material kann zwecks Wiederaufarbeitung in den Arbeistprozeß zu rückgeführt
werden.
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Gegebenenfalls können einige der Arbeitsvorgänge der Erfindung ihrcrseits
wieder in zwei oder mehreren Stufen durchgeführt werden. So kann das Pulver in zwei
oder mehr Stufen erwärmt werden, z. B in der ersten Stufe auf 45 l>is 500 und
in der zweiten Stufe auf 55 bis 80°. Tn gleicher Weise kann der Körnungsvorgang
in einer Vielzahl von Stafen durchgeführt werden. So können die Briketts mit Hilfe
einer Zerschneid- oder Brechmaschine in verhältnismäßig große Stücke zerbrochen
und dann die erhaltenen Stücke in eine mit umlaufenden Klingen versehene Zerkleinerungsmaschine
übergeführt werden.' um das endgültige gekörnte Produkt herzustellen.
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Die gemäß der Erfindung hergestellte gekörute Preßmasse besitzt einen
weiten nwendungsbereich, da auf allen Arten von geformten Gegenständen, wie Uhrengehäusen.
Radiogehäusen, Geschirr, Schalen, gute Oberflächeneffekte erhalten werden.