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-0/0 festen,i des Mittel für das geschmolzene Harz.
Formmassen aus Phenolharz, einer aromatischen Carbonsäure als viskositätssenkendes Mittel und Hexame- thylentetramin sind bekannt. Im Unterschied dazu wird erfindungsgemäss eine heterocyclische Säure zugesetzt.
Die erfindungsgemässeFormmasse ist dadurch charakterisiert, dass die organische Säure eine heterocyclische
Säure mit einem heterocyclischen Ring und konjugierten Doppelbindungen in einer Menge im Bereich von 0, 5 bis 12 Gew.-0/o des Reaktionsproduktes ist.
Als Aldehyd und Phenolverbindung werden bevorzugt Formaldehyd und Phenol verwendet.
Als vernetzendes Mittel können erfindungsgemäss Resolharze, Paraformaldehyd, Trioxymethylen, Epoxy- verbindungen, Diisocyanate sowie Hexamethylentetramin und seine Chloride, Sulfate, Acetate, Tartrate,
Citrate, Benzolsulfonate, Toluol-p-sulfonate, Camphorate, Arsenate, Trimetaborate, Sulfosalicylate, Phthalate,
Perchlorate, Chromate, Tannate und Mischungen hievon verwendet werden.
Vorzugsweise wird erfindungsgemäss Hexamethylentetramin verwendet. Bezogen auf das Gewicht des Harzes kommen bevorzugt 2 bis 20 Grew.-% Hexamethylentetramin zum Einsatz.
Als bevorzugtes Harz gelangt ein Novolac-Harz zur Anwendung.
Die heterocyclischen Säuren, die für die Erfindung brauchbar sind, enthalten innerhalb der heterocyclischen
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Thiozols,Imidazol, Pyrazols, Pyrazins, Pyrimidins, Pyridazins, Indolizins, Isoindols, Indols, Purins, Isochinolin,
Chinolins, Phthalzins, Naphthydrins, Chinoxalins, Chinazolins, Chinnolins, Pteridins, Carbazols, ss-Carbolins,
Phenanthridins, Acridins, Perimidins, Phenanthrolins, Phenazins, Phenarsazins, Isothiazols, Phenothiazins,
Isoxazols, Furazans und Phenoxazins gebunden ist. Bevorzugte heterocyclische Säuren sind Carbonsäuren des
Pyridins, Furans, Thiophens und Pyrrols. Als besonders geeignete heterocyclische Säure hatsichFuran- (2) -carbon- säure erwiesen, weil sie relativ leicht und relativ preiswert erhältlich ist.
Die bevorzugte heterocyclische Säure kann durch die Formel R-Ht-COOH dargestellt werden, worin R Wasserstoff, Methyl-, Äthyl-, Fluor-, Hydroxy- und Methoxy-Radikale sein können und Ht ein zweiwertiges heterocyclisches Radikal ist. Vorzugsweise ist das heterocyclische Radikal eine Pyri- dindiyl-, Furandiyl-, Thiophendiyl- oder Pyrroldiyl-Gruppe.
Die Verwendung einer heterocyclischen Säure hat mehrere Vorteile :
1. lassen sich höhere Zugfestigkeiten der erhaltenen Formen erzielen,
2. ergibt der Zusatz der heterocyclischen Säure einen grösseren Grad der Fliessfähigkeit des Harzes im schmelzflüssigen Zustand, was wieder eine bessere Benetzbarkeit des Füllstoffes oder umgekehrt weniger Harzzusatz und trotzdem gute oder bessere Formbarkeit bedeutet,
3. bietet die heterocyclische Säure eine grössere Freiheit in der Varianzfähigkeit des Vemetzungsmit- tels. Es kann nicht nur Hexamethylentetramin verwendet werden, wenn dies auch bevorzugt ist, sondern es kommen noch zahlreiche andere Mittel in Frage, die für gewisse Verwendungszwecke aus verschiedenen Gründen bevorzugt sein können.
So führt gerade die Verwendung von Resolharzen selbst zu hitzebeständigeren Endprodukten als die Verwendung von Hexamethylentetramin.
Die festen inerten Füllmaterial-Teilchen bestehen vorzugsweise aus Sand, Asbest, Sägespänen, Glasfasern und Schleifmittelmehl.
Der Zusatz der heterocyclischen Säure zu dem Harz kann in jeder Stufe der Herstellung des Harzes oder von Massen, die aus dem Harz hergestellt werden. erfolgen. Beispielsweise kann die heterocyclische Säure zugesetzt werden-zu der Phenolverbindung vor Kondensation mit dem Aldehyd ; zum Aldehyd vor Kondensation mit der
Phenolverbindung ; zu einer wässerigen Lösung des aus der Umsetzung der Phenolverbindung mit dem Aldehyd resultierenden Harzes ; zu dem partiell getrockneten Harz, das beim Verdampfen von Wasser aus dem Phenolharz-System erhalten wird ; zu dem festen getrockneten Harz ; zu dem in einem Lösungsmittel gelösten Harz ; zu den Ausgangsmischungen mit dem Harz, den Füllmittelteilchen und dem Vernetzungsmittel; zu der das Vernetzungsmittel und die Füllmittelteilchen enthaltenden Harzlösung, und in ähnlicher Weise.
Die Verwendung einer heterocyclischen Säure als Zusatz zu wärmehärtbaren Phenolharzen führt zu verschie- denen erwünschten Eigenschaften. Insbesondere werden im allgemeinen Massen mit höherer Biegefestigkeit erhalten, wenn das Harz als Bindemittel für Füllmaterial-Teilchen verwendet wird. Ausserdem besitzen Phenolharze, die als Zusatzstoff eine heterocyclische Säure enthalten, in geschmolzenem Zustand einen hohen Grad an Dünnflüssigkeit. Das Harz kann so frei fliessen und sich gleichmässig um die Füllmaterial-Teilchen verteilen.
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Wenn das Harz mit Sand od. ähnl. Materialien für Schalenformen und Kerne verwendet wird, tritt ein deutlich verringertes Abrollvermögen hinsichtlich der Form, des Kerns und der Modelle ein.
Die bevorzugte Mischung und das verfahren zur Herstellung eines geformten Erzeugnisses daraus hängt von der Natur der einzelnen inerten, überzogenen Füllmaterial-Teilchen und der Art ihrer Verwendung ab. Geeignete Zusammensetzungen zur Herstellung verschiedenartiger geformter Erzeugnisse werden nachfolgend näher erläutert.
Reib-Materialien
Phenolharze sind die wichtigsten Bindemittel für die Herstellung von Reib-Materialien, wie Bremsbelege
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eigenschaften. Ein typisches Rezept enthält beispielsweise von etwa 5 bis etwa 15% Harz, von etwa 45 bis etwa 701o Asbest und von etwa 20 bis etwa 40% zusätzliche Füllmaterialien. Übliche zusätzliche Füllmaterialien sind Teilchen aus gerösteten Cashewnussschalen in flüssigem Harz, für einen gleichmässigen Verlauf des Reibprozesses, und Baryt, um die Körpereigenschaften zu verbessern und eine höhere Dichte zu erhalten.
Die Reib-Materialien werden in der Weise hergestellt, dass die Mischung entsprechend dem angegebenen Rezept in eine Form gebracht und die Form einem Druck von etwa 140 bis 560 kg/cm ausgesetztwird. Der geformte Artikel wird dann auf eine Temperatur von etwa 138 bis etwa 1930C erwärmt. Druck und Temperatur hängen von den gewünschten Eigenschaften des hergestellten Reib-Materials ab.
Reib-Materialien, die unter Verwendung von Asbest, der weiteren erwähnten Füllmaterialien und in Verbindung mit der erfindungsgemässen wärmehärtbaren Phenolharzharz-Mischung, die eine heterocyclische Säure als Bestandteil enthält, hergestellt werden, zeichnen sich dadurch besonders aus, dass sie eine hohe Biegefestigkeit aufweisen.
Gebundene Schleif-Materialien Nahezu 50% der in der Welt produzierten Schleifscheiben werden mit Phenolharzen gebunden. MitHarz gebundene Scheiben sind widerstandsfähiger gegen Erschütterungen als die verschiedenen keramisch gebunde- . nen Scheiben. Ausserdem erlaubt die höhere Biegefestigkeit der Harzbindung eine höhere Umlaufgeschwindigkeit der Scheiben, was beim Drehen zu einem wirksameren Metallabrieb führt. Die wichtigsten Schleifmaterialien, die für Schleifscheiben Verwendung finden, sind Siliciumcarbid und Aluminiumoxyd in einer Korngrösse von etwa 12 bis etwa 325 Maschen/cm2.
Schleifscheiben werden im allgemeinen in der Weise hergestellt, dass daskornförmige Schleifmaterial zu- nächst mit einem Phenol-oder Furfurolharz niedriger Viskosität in einer Menge von etwa 1 bis etwa 3. Gew.-% Harz, bezogen auf das Gesamtgewicht des kornförmigen Materials, vermischt wird. Dann werden dem kornförmigen Material ein trockenes Gemisch von Phenolharz und Füllmaterialien zugesetzt, und das Material wird so lange vermengt, bis jedes Teilchen des körnigen Schleifmittels einen pulverförmigen Überzug erhalten hat.
Auf diese Weise wird ein trockenes und frei fliessendes Gemisch erhalten. Die Menge an verwendetem pulverförmigem Phenolharz liegt im Bereich von etwa 6 bis etwa 10 Gew. -0/0, bezogen auf das Gewicht des körnigen Schleifmittels. Die Verwendung verschiedener zusätzlicher Füllmaterialien hängt von der vorgesehenen Verwendung der Scheiben ab.
Die frei fliessende Mischung aus Harz und körnigem Material gelangt in eine Form. Die Form wird im allgemeinen bei Raumtemperatur für 1 bis 2 min einem Druck von etwa 140 bis etwa 355 kg/cm2 ausgesetzt.
Dann wird die Schleifscheibe aus der Form genommen und durch allmähliches Erwärmen auf etwa 185 C und 8- bis 12stündiges Halten bei dieser Temperatur gehärtet. Wenn man Schleifscheiben mit verschiedenen Eigenschaften zu erhalten wünscht, können auch andere Behandlungszeiten, Temperaturen und Drucke angewendet werden.
Die erfindungsgemässe wärmehärtbare Phenolharz-Mischung. die als eine Komponente eine heterocyclische Säure enthält, ist für die Herstellung von Schleifscheiben besonders vorteilhaft, weil bei Verarbeitung dieser besonderen wärmehärtbaren Harz-Mischung eine hohe Biegefestigkeit erreicht wird.
Überzogene Schleif-Materialien Phenolharze werden in grossem Umfange für die Herstellung von Sandpapier, Schmirgelpapier und Schmirgelpappe verwendet, da sie besonders geeignet sind für Verwendungszwecke, bei denen bei trockener Bearbeitung Wärme entsteht oder Kühlung mit Wasser erforderlich ist.
Bei der Herstellung von überzogenen Schleif-Materialien wird auf ein als Unterlage dienendes Material, wie Papier, Stoff oder ein anderes Material auf Cellulosebasis, ein Harzüberzug aufgebracht. Dann wird auf das Unterlagenmaterial, häufig auf elektrostatischem Wege, ein loses körniges Material aufgetragen, wobei die feuchte Seite des Unterlagenmaterials über das körnige Material geführt wird. Durch elektrostatische Anziehung haften die Körner an dem Papier, und sie werden in das Harz eingebettet.
Das nicht gehärtete aber überzogene Blatt wird dann bei niedriger Temperatur, üblicherweise bei etwa 60 C, im Ofen getrocknet, und es wird ein zweiter, dünnerer Harzüberzug aufgetragen, um das körnige Material völlig zu befestigen. Dann wird das Harz bei einer Temperatur im Bereich von etwa 121 bis etwa 1930C gehärtet.
Die erfindungsgemäss hergestellte Phenolharz-Mischung besitzt für die Herstellung von Schleif-Materialien
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wertvolle Eigenschaften. Ihre Brauchbarkeit wird durch die hohen Biegefestigkeits-Eigenschaften des heterocyclische Säuren enthaltenden Phenolharzes verbessert.
Holzfaserplatten
Jedes Jahr werden grosse Mengen Sägespäne produziert. Die Holzfaserplattenindustrie basiert auf der Verarbeitung dieser Sägespäne, um daraus eine Vielzahl von geformten Erzeugnissen herzustellen. Bei der Herstellung der geformten Erzeugnisse werden verschiedene Mischungen mit Holzteilchen verwendet. Glatte Holzfa- serplatten enthalten beispielsweise im allgemeinen ausser Holzbestandteilen etwa 5% Harz. Sie werden im allgemeinen bei etwa 14 kg/cm2 und bei 171 C für kurze Zeit gehärtet. Anderseits werden Toilettensitze im all- gemeinen mit 10 bis 15% Phenolharz vermischt und bei etwa 35 kg/cm2 bis etwa 84 kg/cm2und bei einer Temperatur im Bereich von etwa 160 bis etwa 1770C einige Minuten lang gehärtet.
Es ist im allgemeinen wünschenswert, den Harzgehalt der Holzfaserplatten so niedrig wie möglich zu halten, um die erforderlichen Festigkeits-Eigenschaften zu gewährleisten. Diese Forderung ist darauf zurückzuführen, dass das Harz im Vergleich zu den Sägespänen relativ teuer ist.
Das erfindungsgemäss hergestellte wärmehärtbare Phenolharzprodukt ist für die Verwendung zur Herstellung von Holzfaserplatten attraktiv, weil es ihnen eine hohe Biegefestigkeit verleiht. Die hohen BiegefestigkeitsEigenschaften ermöglichen die Herstellung von Holzfaserplatten mit einer gewünschten Festigkeit mit kleineren Mengen Harz.
Isolier-Materialien
Akustisches und thermisches Isoliermaterial kann aus Glas- und Steinwollfasern durch Binden der Fasern mit Phenolharz hergestellt werden. Beispielsweise kann ein wasserlösliches Harz von niedrigem Molekularge- wicht auf einen Gehalt von 10 bis 15% Feststoffen verdünnt und auf Glasfasern gespriiht werden, wie sie durch
Blasen mit Dampf aus geschmolzenem Zustand entstehen. Der Überschuss an Wasser verdampft durch die Hitze des Glases. Die verfilzten Fasern sammeln sich am Boden derBlaskammer an und werden durch Erwärmen auf etwa 138 bis etwa 1930C gehärtet. In einem zweiten Prozess wird pulverförmiges Harz in einer Kammer mit zerschnittenen Glasfasern vermischt. Die erhaltene Mischung bzw. Matte wird in einem Ofen gehärtet, der bei einer Temperatur im Bereich von 138 bis 1930C arbeitet.
Auch organische Fasern können mit Phenolharz gebunden werden. Für dieses Verfahren wird üblicherweise ein gepulvertes Phenolharz benutzt. Wenn die Fasern einem Standard-Baumwollgewebe entstammen, wird das gepulverte Harz auf die Faser gesiebt. Das Erzeugnis wird dann wie oben erwärmt, um einen Harzüberzug zu erhalten.
BeiderHerstellung von Isoliermaterialien besitzen Phenolharze, die heterocyclische Säuren enthalten, ge- geniiber andern Phenolharzen Vorteile, weil ihre niedrigen Viskositäts-Eigenschaften mit einem Minimum an
Harzmenge im geschmolzenen Zustand eine gleichmässige Bindung gewährleisten.
Anwendung in der Giesserei
Phenolharze sind weit verbreitet für die Herstellung von Schalenformen für den Metallguss. Der zur Zeit bevorzugte Prozess besteht darin, dass jedes Korn aus Sand, Aluminiumsilikat oder einem ähnlichen Material mit Harz überzogen wird, was durch Erhitzen und Vermengen eines Gemisches aus Harz, Sand und Vernetzungsmittel erreicht wird. Üblicherweise wird das Gemisch auf eine Temperatur von etwa 66 bis etwa 204 C er- wärmt. Der Prozess kann in Gegenwart eines Lösungsmittels, wie Wasser, Ketone und Alkohole, vervollständigt werden. Das Vernetzungsmittel wird der Mischung gewöhnlich zugesetzt, wenn das Überziehen des Sandes im wesentlichen vollständig ist, und das erhaltene Gemisch aus wärmehärtbarem Harz und Sand wird sofort gekühlt. Während des Kühlens wird das Vermengen fortgesetzt.
Es wird ein trockener, frei fliessender, mit Harz überzogener Sand erhalten.
Der überzogene Sand wird auf ein Metallmodell gebracht, das auf etwa 232 C erwärmt ist. In weniger als 1 min, gewöhnlich in etwa 15 bis 30 sec, wird eine Sandschale gebildet, in welcher der Sand durch das geschmolzene Harz gebunden ist. Der überschüssige Sand wird durch Umwenden des Modells entfernt. Dann wird das Modell mit der anhaftenden Sandschale 1 bis 2 min in einem Ofen bei einer Temperatur im Bereich von etwa 316 bis etwa 5380C gehärtet. Nach Entfernung von dem Modell wird die gehärtete Halbform mit einer an- dern Halbform zusammengefügt und verbunden. Die so erhaltene Sandform ist fertig für die Aufnahme von geschmolzenem Metall.
Auch massive und hohle Schalenkerne lassen sich aus mit Harz überzogenem Sand herstellen. Dies wird in der Weise durchgeführt, dass überzogener Sand in eine erwärmte Kernform geblasen wird. Bei der Herstellung von Hohlkernen wird das Innere vor dem Aushärten durch Spülen von dem ungebundenen Gemisch befreit.
FürSchalenformen und-kerne kann jeder Sand verwendetwerden. Bestimmte Sande werden bevorzugt, weil mit ihnen Formen oder Kerne mit bestimmten erwünschten Eigenschaften erhalten werden. Beispiele für brauchbare Sande sind Seesand ; Ufersand ; relativ reiner Quarzsand, wie Wedron-Sand (Wedron Silica Company, Chicago, Illinois) und Ottawa-Sand (Ottawa Silica Company, Ottawa, Illinois) ;. Olivin-Sand ; Zirkon-Sand und Chromit-Sand.
Für Sandformen mit ausreichender Festigkeit liegt der Harzgehalt gewöhnlich im Bereich von etwa 2 bis etwa 5use, bezogen auf Sandgewicht. Spezialformen erfordern auch mehr Harz. Häufig werden Zweistufenharze,
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die etwa 8 bis etwa 18o/a Hexamethylentetramin, bezogen auf das Gewicht des Harzes, enthalten, verwendet.
Oft wird während des Vorganges des Überziehens ein wachsartiges Gleitmittel zugesetzt, um die Fliessfähigkeit des Gemisches zu verbessern und die Entfernung der Form von dem Modell zu erleichtern. Als derartige wachs- artige Gleitmittel sind beispielsweise Kalziumstearat, (ein Fettsäure-Diamid, das durch Umsetzung von Äthylendiamin mit einem Gemisch von Fettsäuren des Ölsäure- und Stearinsäure-Typs erhalten, Carnaubawachs und Montanwachs in Mengen bis zu etwa 10 Gew.-", bezogen auf das Gewicht des Harzes, geeignet.
Um Oberflächenfehler bei den unter Verwendung von Sandformen und-kernen hergestellten Metallgegenständen möglichst auszuschalten, werden weitere Zusätze verwendet. Typische derartige Zusatzstoffe sind schwarzes Eisenoxyd, rotes Eisenoxyd, Kalziumcarbonat, Kaliumfluorborat und Schwefel. Im allgemeinen kommen von diesen Zusatzstoffen oder von entsprechenden Kombinationen etwa 0, 5 bis etwa 5 Gew.- X', bezogen auf das Sandgewicht, zur Anwendung.
Kerne und Formen, die mit Phenolharzen hergestellt werden, welche eine heterocyclische Säure als Zusatzstoff enthalten, zeichnen sich durch ein deutlich verringertes Abrollvermögen aus. Im Hinblick auf das ausgezeichnete Abrollvermögen brauchen weniger Formen und Kerne verworfen zu werden. Dies ist ein ausserordentlich wünschenswerte Ergebnis, das durch den Zusatz der heterocyclischen Säure zustandekommt.
Die folgenden Beispiele beschrieben besondere Ausführungsformen der Herstellung und der Eigenschaften von Mischungen, welche eine heterocyclische Säure als Zusatzstoff enthalten. Diese Beispiele sollen die Erfindung erläutern aber nicht begrenzen. Alle Teil- und Prozentangaben beziehen sich auf Gewicht, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes gesagt ist.
Beispiel1 :WirkungderheterocyclischenSäureaufdieEigenschaftenvonPhenolharz-Flocken
Zur Synthese eines Phenolharzes in Flockenform wurde Phenol in wässeriger saurer Lösung mit Formaldehyd umgesetzt, um ein Novolac-Harz zu erhalten. Die Säure wurde neutralisiert, und das Wasser wurde im Vakuum bei 121 bis 1490C entfernt.
Das noch heisse Harz wurde in zwei aliquote Teile geteilt. Der eine Teil wurde durch eine Blaw- Knox- -Verflockungseinrichtung gegeben, in der er gekühlt und in Flocken Ubergeführt wurde. Zum andern Teil wur- den 4'Furan- (2)-carbonsäure, bezogen auf das Gewicht des Harzes, gegeben, bevor er in gleicher Weise ge- kühlt und in Flocken übergeführt wurde.
Beide Teile wurden für sich dafür verwendet, um Sand zu überziehen und Formen nach dem Schalenform-
Verfahren herzustellen. Während der Sand überzogen wurde, erhielten beide Ansätze einen Zusatz von Hexa- methylentetramin und Kalziumstearat.
Die beschriebenen Prozesse wurden in einem Hobart-Mischer durchgeführt. Dann wurde der Schmelzpunkt, die Biegefestigkeit und die Biegefestigkeit in heissem Zustand der beiden mit Harz überzogenen Sandpro- ben nach folgenden Verfahren ermittelt.
Schmelzpunkt :
Ein Metallstab wird in der Weise erwärmt, dass das eine Ende heisser als das andere ist. Eine Anzahl von Thermometern wird in Bohrlöcher eingeführt, die über die ganze Länge des Stabes angeordnet sind, so dass die Temperatur an vielen Punkten entlang des Stabes bekannt ist. Ein Streifen aus mit Harz aberzogenem Sand wird längs der Oberfläche des Stabes angeordnet. Man lässt dem mit Harz überzogenen Sand genau 1 min Zeit, um an dem Stab zu haften. Dann wird der lose Sand mit Druckluft von 0, 7 kg/cmz abgeblasen. Durch lineares Extrapolieren der bekannten Temperaturen, welche die beiden am nächsten angeordneten Thermometer anzeigen, wird dann die Temperatur an der Stelle ermittelt, an welcher der Sand gerade am Stab anhaftet. Der Versuch wird zweimal wiederholt.
Die angegebenen Schmelzpunkte geben den Durchschnittswert von drei Messungen an.
Biegefestigkeit :
Die Biegefestigkeit von mit gehärtetem Harz überzogenem Sand wird mit einem Dietert-BiegefestigkeitsTester ermittelt. Ein Füllbehälter wird mit harz überzogenem Sand versehen. Von hier aus gelangt er in eine 0, 64 cm-Brikettform. Die Form wird auf 2490C : I : 50C erwärmt. Der überschüssige Sand wird abgeschabt. Dann wird die Form in einen kräftigen Versuchsofen, der auf 2490C eingestellt ist, gebracht und das Brikett genau 5 min gehärtet. Die Form wird aus dem Ofen genommen, und das Brikett wird daraus entfernt. Man lässt es vollständig abkühlen. Um das Brikett zu brechen, wird ein Dietert-Biegefestigkeits-Tester verwendet. Die Biegefestigkeit des Briketts wird auf dem Gerät direkt in pounds per square inch abgelesen.
Die angegebene Biegefestigkeit ist der Durchschnittswert von drei Messungen.
Biegefestigkeit in heissem Zustand :
Ein Füllbehälter wird mit harzüberzogenem Sand gefüllt. Von hier aus gelangt der Sand in eine Versuchsform eines Dietert-Testers zur Bestimmung der Biegefestigkeit in heissem Zustand. Die Form ist mit Heizmit-
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fort. Die Versuchsform ist so eingerichtet, dass sie gleichzeitig dazu dient, den aufgewendeten Spannungsdruck auf den Biegefestigkeitstester zu übertragen. Der Spannungsdruck in pounds per square inch, bei dem das Versuchsmuster bricht. wird registriert.
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Tabelle I gibt die Ergebnisse der Versuche wieder.
Tabelle I :
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<tb>
<tb> Wirkung <SEP> der <SEP> Furan- <SEP> (2)-carbonsäure <SEP> auf <SEP> die <SEP> Eigenschaften
<tb> von <SEP> Phenolharz-Flocken, <SEP> hergestellt <SEP> in <SEP> einem <SEP> Hobart-Mischer
<tb> Untersuchtes <SEP> Muster
<tb> 4%
<tb> Furan- <SEP> (2)Gemessene <SEP> Eigenschaft <SEP> Ohne <SEP> Zusatz <SEP> carbonsäure
<tb> Schmelzpunkt, <SEP> C <SEP> 98 <SEP> 88 <SEP>
<tb> Biegefestigkeit, <SEP> kg/cm2 <SEP> 17 <SEP> 22
<tb> Biegefestigkeit <SEP> heiss, <SEP> kg/cm2,
<tb> 30sec <SEP> 2, <SEP> 9 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 60 <SEP> sec <SEP> 7,2 <SEP> 7, <SEP> 6
<tb> 120 <SEP> sec <SEP> 10, <SEP> 5 <SEP> 11, <SEP> 1 <SEP>
<tb> 170 <SEP> sec <SEP> 12, <SEP> 0 <SEP> 12,2
<tb>
Unter Verwendung eines Simpson-Mischers wurden bei 1490C 2 Harzansätze gemacht,
einer mit und einer ohne Zusatz von 4% Furan- (2)-carbonsäure. Zur Überführung in Formmassen wurde damit Sand überzogen. Die Formmassen wurden hinsichtlich ihrer Schmelzpunkte, ihrer Biegefestigkeiten und ihrer Biegefestigkeiten in heissem Zustand untersucht. Ausserdem wurde das Abrollvermögen in folgender Weise ermittelt :
Harzüberzogener Sand wird in einen Füllbehälter gebracht. Der Deckel des Behälters besteht aus einer 2,54 cm- dicken und 35, 6 x 45, 7 cm langen Aluminiumform. Die Temperatur der Form wird auf 260 C ¯ 5 C eingestellt. Der Behälter wird um 1800 gedreht, so dass die Form auf den Boden zu liegen kommt. Behälter und Form befinden sich dann in der Ausgangslage.
Nach einer gemessenen Zeit in dieser Lage wird der Behälter wieder um 1800 gedreht. so dass die Form die Oberfläche des Behälters bildet. Die Form befindet sich dann in umgekehrter Lage. Nach einer gemessenen Zeit in umgekehrter Lage, wird der Deckel des Behälters einschliesslich des anhaftenden Sandes entfernt. Es wird die Sandmenge in Prozent ermittelt, die sich von dem Formstück gelöst hat. Nach dem Abkühlen wird das Gewicht des Formstückes bestimmt.
Über die Ergebnisse dieser Versuche berichtet Tabelle II.
Tabelle II :
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<tb>
<tb> Wirkung <SEP> der <SEP> Furan- <SEP> (2)-carbonsäure <SEP> auf <SEP> die <SEP> Eigenschaften
<tb> von <SEP> Phenolharz-Flocken, <SEP> hergestellt <SEP> in <SEP> einem <SEP> Simpson-Mischer
<tb> Untersuchtes <SEP> Muster
<tb> 40/0
<tb> Furan- <SEP> (2)Gemessene <SEP> Eigenschaft <SEP> Ohne <SEP> Zusatz <SEP> carbonsäure
<tb> Schmelzpunkt, <SEP> C <SEP> 98 <SEP> 93
<tb> Biegefestigkeit, <SEP> kg/cm2 <SEP> 23,9 <SEP> 35,2
<tb> Biegefestigkeit <SEP> heiss, <SEP> kg/cm2,
<tb> 30 <SEP> sec <SEP> 6,5 <SEP> 7,3
<tb> 60 <SEP> sec <SEP> 19, <SEP> 1 <SEP> 16,5
<tb> 120 <SEP> sec <SEP> 23,2 <SEP> 21,5
<tb> 240 <SEP> sec <SEP> 20,9 <SEP> 23,0
<tb>
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Tabelle II (Fortsetzung) :
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<tb>
<tb> Abrollvermögen <SEP> bei <SEP> 260 <SEP> C <SEP>
<tb> Untersuchtes <SEP> Muster
<tb> Versuchsbedingungen <SEP> ohne <SEP> Zusatz <SEP> 4% <SEP> Furan- <SEP> (2)-carbonsäure <SEP>
<tb> Ausgangs-Umkehr-Gewicht <SEP> des <SEP> Abroll-Gewicht <SEP> des <SEP> Abrolllage <SEP> lage <SEP> Formstückes <SEP> vermögen <SEP> Formstückes <SEP> vermögen
<tb> sec <SEP> sec <SEP> (g) <SEP> (0/0) <SEP> (g) <SEP> (%) <SEP>
<tb> 60 <SEP> 60 <SEP> 5525 <SEP> 0 <SEP> 5638 <SEP> 0
<tb> 90 <SEP> 90 <SEP> 5610 <SEP> 0 <SEP> 5900 <SEP> 0
<tb> 120 <SEP> 120 <SEP> 4767 <SEP> 48 <SEP> 5667 <SEP> 20
<tb>
Wie die Ergebnisse zeigen, fahrt der Zusatz von Furan- (2)-carbonsäure zu Phenolharzen, die zur Herstel- lung von Formzusammensetzungen verwendet werden, zu einer verbesserten Biegefestigkeit der geformten Pro- dukte,
die aus den Formmassen hergestellt werden, in kaltem Zustand. Wenn Furan- (2)-carbonsäure den Phe- nolharzen, die für die Herstellung der Formzusammensetzungen verwendet werden, zugesetzt wird, tritt keine signifikante Änderung der Biegefestigkeit im heissen Zustand ein. Geformte Massen, welche mit Phenolharz hergestelltwaren, das Furan- (2)-carbonsäure als Zusatzstoff enthielt, zeigten ein deutlich verringertes Abroll- vermögen gegenüber gleichen geformten Massen, die keine Furan- (2)-carbonsäure als Zusatzstoff enthielten.
Gleichzeitig bewirkte die Anwesenheit von Furan- (2)-carbonsäure in den geformten Massen eine stärkere Sand- aufnahme des Formstückes.
Beispiel 2 : Formmassen aus flüssigen Phenolharzen, die durch Zusatz von heterocyclischen Säuren mo- difiziert sind
Ein Phenol-Formaldehyd-Harz wurde unter Verwendung von etwa 0,75 Molen Formaldehyd je Mol Phenol hergestellt. Das Harz wurde in wässeriger Lösung mit einem sauren Katalysator polymerisiert. Ein Teil des Wassers wurde aus der Mischung verdampft. Das Harz behielt seinen flüssigen Zustand.
Um eine Harzlösung zu erhalten, wurde der flüssigen Harzmischung Äthanol zugesetzt. Dann wurden Hexamethylentetramin, Sand, ein synthetisches, hartes Wachs und die Harzlösung vermengt und zu einer formbaren Masse getrocknet. Die formbare Masse enthielt 96, 29 Teile Sand, 3, 19 Teile Harz, 0, 38 Teile Hexamethylentetramin und 0, 14 Teile Wachs, wobei sichdie Mengenangaben auf Gewichtbeziehen. Die formbare Masse wurde zu geformten Produkten verarbeitet. Eine zweite formbare Masse wurde in gleicher Weise hergestellt, erhielt aber einen Zusatz von 3, 8 Teilen Furan- (2)-carbonsäure je 96, 2 Teile Harz, wobei sich diese Mengenangaben ebenfalls auf Gewicht beziehen.
Die formbare Masse wurde durch Überziehen des Sandes mit dem Harz in einem Simpson-Mischer hergestellt. Der Sand wurde auf 1490C erwärmt und in den Mischer gegeben. Der Mischer wurde so lange laufen ge- lassen, bis der Sand eine Temperatur von 820C angenommen hatte. Zu diesem Zeitpunkt wurden das Harz, das Hexamethylentetramin und die Hälfte des Wachses zugegeben. Der Mischer wurde mit seinem Exhauster 2 min über den Zeitpunkt laufen gelassen, zu dem eine Umbildung eintrat (der Sand klumpte zusammen). Dann wurde der Ventilator abgestellt, und das restliche Wachs wurde hinzugefügt. Das Vermischen wurde dann für weitere 2 min fortgesetzt, bevor der harzüberzogene Sand entleert wurde.
Der überzogene Sand wurde hinsichtlich seines Schmelzpunktes untersucht. Aus dem überzogenen Sand wurden geformte Massen hergestellt, die hinsichtlich ihrer Biegefestigkeit, ihrer Biegefestigkeit in heissem Zustand und der Widerstandsfähigkeit bezüglich des Abrollvermögens geprüft wurden. Die Untersuchungen wurden entsprechend Beispiel 1 durchgeführt.
Tabelle III enthält die Ergebnisse der Versuche.
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<tb>
<tb> Wirkung <SEP> von <SEP> Furan- <SEP> (2)-carbonsäure <SEP> auf <SEP> die
<tb> Harzeigenschaften
<tb> Untersuchtes <SEP> Muster
<tb> 4%
<tb> Furan- <SEP> (2)Gemessene <SEP> Eigenschaft <SEP> Ohne <SEP> Zusatz <SEP> carbonsäure
<tb> Schmelzpunkt, <SEP> C <SEP> 102 <SEP> 97
<tb> Biegefestigkeit, <SEP> kg/cm2 <SEP> 32,0 <SEP> 31,6
<tb> Biegefestigkeit <SEP> heiss, <SEP> kg/cm2
<tb> 30sec <SEP> 4, <SEP> 2 <SEP> 3,5
<tb> 60 <SEP> sec <SEP> 9, <SEP> 1 <SEP> 7,0
<tb> 120 <SEP> sec <SEP> 14,8 <SEP> 14, <SEP> 1 <SEP>
<tb> 240 <SEP> sec <SEP> 14, <SEP> 1 <SEP> 16, <SEP> 9
<tb> Abrollvermögen <SEP> bei <SEP> 260 C
<tb> Untersuchtes <SEP> Muster
<tb> Versuchsbedingungen <SEP> Ohne <SEP> Zusatz <SEP> 4% <SEP> Furan- <SEP> (2)
-carbonsäure <SEP>
<tb> Ausgangs- <SEP> Umkehr- <SEP> Gewicht <SEP> des <SEP> Abroll-Gewicht <SEP> des <SEP> Abrolllage <SEP> lage <SEP> Formstückes <SEP> vermögen <SEP> FormstUckes <SEP> vermögen
<tb> sec <SEP> sec <SEP> (g) <SEP> (%) <SEP> (g) <SEP> (%)
<tb> 60 <SEP> 60 <SEP> 3942 <SEP> 75 <SEP> 4937 <SEP> 25
<tb> 30 <SEP> 30 <SEP> 4080 <SEP> 5 <SEP> 4027 <SEP> 0
<tb>
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**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.