-
Verfahren zur Herstellung von porösen, meerschaumartigen Kunststoffen
aus Harnstoff und Formaldehyd Es ist bekannt, daß man zu porösen, meerschaumartigen
Kunstmassen aus Formaldehyd und Harnstoff gelangen kann, indem man zur siedenden
wäßrigen Lösung des Gemisches der Komponenten größere Mengen von Säuren als Katalysator
zufügt und die erhaltene schäumende Masse direkt in Formen gießt. Die in dieser
Weise erhältlichen Produkte weisen verschiedene Nachteile auf, indem sie einerseits
m einer zu frühen Kondensationsstufe polymerisiert sind und anderseits den Katalyten
einschließen. Dies bedingt, daß die Produkte zu geringe Festigkeit und Haltbarkeit
aufweisen und beim Lagern Risse bekommen und leicht zerspringen.
-
Es wurde nun gefunden, daß es gelingt, Produkte zu erhalten, die diese
Nachteile nicht besitzen, indem man einerseits von Kondensationsprodukten höherer
Stufe, d. h. solchen, die über die Methylolharnstoffphase hinaus kondensiert sind,
ausgeht und anderseits den zur Polymerisation verwendeten Katalyten nachträglich
entfernt.
-
Ein geeignetes Kondensationsprodukt wird z. B. erhalten durch etwa
2ostündiges Kochen einer neutralen Lösung von i Mol. Harnstoff auf 2 Mol. Formaldehyd.
Gibt man zu einer solchen Kondensationslösung, die konzentriert oder verdünnt sein
kann, einen Polymerisationskatalysator, so erstarrt die Mischung zu einer anfangs
klaren, bald aber weiß werdenden Gallerte, welche ziemlich rasch fest wird. An Stelle
von Wasser können auch andere Lösungsmittel, wie z. B. Alkohol, verwendet werden,
wobei die Gallerte unter Umständen längere Zeit völlig durchsichtig bleibt und sich
erst in einem späteren Stadium trübt.
-
Aus den so erhaltenen Körpern werden nun die Katalyten durch Osmose
entfernt, wobei es sich als vorteilhaft erwiesen hat, eventuelle saure Katalyten
zuerst durch Neutralisation unschädlich zu machen und erst dann das Neutralsalz
durch Auswaschen zu entfernen. Noch rascher führt die elektroosmotische bzw. elektrophoretische
Reinigung zum ''Ziel. Es gelingt hierbei innerhalb weniger Stunden, Formstücke von
mehreren Zentimetern Dicke restlos vom Elektrolyten oder sonstigen unerwünschten
Beimengungen, z. B. niedermolekularen Kondensationszwischenprodukten u. dgl., zu
befreien.
-
Auf die angegebene Weise erhält man Produkte, die, je nach der Konzentration
der verwendeten Lösungen des Harnstoff-Formaldehyd
-Kondensationsproduktes
einen größeren oder geringeren Wasser- bzw. Lösungsmittelgehalt aufweisen. Dieses
Lösungsmittel muß bei der Weiterverarbeitung entfernt werden, z. B. durch Trocknen
bei, gelinder Wärme.
-
Die so erhaltenen Stoffe weisen eine gewebe- oder gerüstartige Struktur
auf und haben daher ein geringes spezifisches Gewicht, das ganz abhängig ist von
der Menge des bei der Polymerisation angewandten Lösungsmittels. Bei Verwendung
von viel Lösungsmittel gelingt es leicht, unter eine Dichte von 0,4 herabzukommen.
Die Produkte lassen sich durch Pressen unter höherem Druck mit oder ohne Anwendung
von Wärme verdichten, wobei gleichzeitig eine Erhöhung der Festigkeit erreicht wird.
-
Die neuen Stoffe stellen schneeweiße, völlig homogene oder auch bei
Verwendung gewisser Katalyten schwach elfenbeinartig maserierte Produkte dar. Ihre
Härte läßt sich durch Variation der Art und Menge des angewandten Katalyten sowie
der Art der Nachbehandlung, ferner durch Zugabe von Weichmachungsmitteln oder Füllstoffen
weitgehend abstufen.
-
Als Weichmachungs- bzw. Elastifizierungsmittel kommen u. a. in Frage:
Triarylphosphate, Diäthylphthalat, Leinöl, Latex u. dgl., als Füllstoffe: Zellstoff,
Asbest, Kieselgur u. dgl. Ferner lassen sich die Produkte beliebig färben. Auch
kann man denselben gewünschtenfalls chemisch reaktionsfähige Mittel zufügen, welche
gegebenenfalls mit in die Harzbildung einbezogen werden, wie Phenole, Amine, Harnstoffe
usw.
-
Je nach der Natur der verschiedenen 'Zusätze können dieselben entweder
den Kondensationslösungen vor der Polymerisation oder aber den festen porösen Endprodukten
nach der Polymerisation zugefügt werden.
-
Die neuen Stoffe sind durch große Festigkeit, 'Zähigkeit und hohe
Elastizität ausgezeichnet und lassen sich durch Sägen, Bohren, Schleifen, Drehen
und Polieren leicht bearbeiten. Sie eignen sich daher zur Herstellung von Kunsterzeugnissen
verschiedenster Art. Dank ihrer hohen Isolationsfähigkeit gegenüber Elektrizität
und Wärme stellen sie ein besonders wertvolles Isolationsmittel dar. Beispiel i
Eine neutrale Lösung von 60o Gewichtsteilen (i Mol.) Harnstoff und i 50o V01umteilen
(z Mol.) 40 % ig em Formaldehyd wird am Rückfluß gekocht, bis eine Probe in der
Kälte sich nicht mehr trübt. Hierauf wird die Kondensationslösung abgekühlt, mit
dem gleichen Volumen i %iger Schwefelsäure versetzt und sofort in Formen gegossen.
Nach wenigen Minuten ist die Masse gelatiniert und nach einigen Stunden hart. Sie
wird hierauf aus der Form herausgenommen und zunächst zwecks Neutralisation der
Schwefelsäure in verdünnte Natronlauge gelegt, hernach bis zur völligen Entfernung
der Elektrolyten gewässert und schließlich getrocknet. Es wird eine schneeweiße,
hochporöse' Masse von einer Dichte von etwa o,5 erhalten. Beispiele 6oo Gewichtsteile
Haxnstoff werden in i 5oo Volumteilen 40%igem Formaldehyd gelöst, mit 6o Gewichtsteilen
Blutkohle gemischt und filtriert. Die klare Lösung wird hierauf im Druckgefäß im
siedenden Wasserbad mehrere Stundenerhitzt. Die so erhaltene wasserhelle Kondensationslösung
wird mit 1/1o ihres Volumens einer wäßrigen Lösung von Anilinchlorhydrat und Harnstoff
(enthaltend auf io Volumteile Lösung z,5 Teile Pnilinchlorhydrat und 3,2
Teile Harnstoff) gemischt und in Formen gegossen. Die Mischung gelatiniert nach
8 bis io Minuten und wird nach etwa 4stündigem Stehen wie in Beispiel i alkalinisiert,
gewässert und getrocknet. Die Dichte des schneeweißen fertigen Produktes, das oft
eine schöne elfenbeinartige Maserierung zeigt, beträgt .etwa o,85. Setzt man dieses
Produkt einem Druck von einigen hundert Atmosphären aus, so sinkt es, ohne zu zerfallen,
zusammen und kann eine Dichte von 1,3 und mehr erreichen. Gleichzeitig wird seine
Festigkeit erhöht. Beispiel 3 Die in Beispiel 2 beschriebene Kondensationslösung
wird im Vakuum bei etwa 50° auf einen Gehalt von 75 bis 8o o,lo Trockensubstanz
eingedampft. Hierauf werden auf 40o Teile dieser Lösung i 5o Teile eines vorher
mit Säure behandelten, neutral gewaschenen und mit möglichst wenig Wasser angeriebenen
Mikroasbestes zugefügt und die Mischung zu einer homogenen Paste verarbeitet. Dann
werden noch ioo Volumteile einer 50%igen Anilinchlorhydratlösung zugemischt und
die Masse in Formen gegossen und wie in Beispiel i weiterbehandelt. Es wird nach
dem Trocknen ein sehr festes homogenes Produkt von einer Dichte von etwa o,9 erhalten.
-
In allen Fällen kann die Reinigung statt durch einfaches Auswaschen
vorteilhaft durch Elektroosmose bzw. Elektrophorese .erfolgen. Beispiel 4 aoo Volumteile
der nach Beispiel i .erhaltenen Kondensationslösung werden mit 3o Volumteilen einer
i o %ig en Ammoniumrhodanatlösung vermischt und in Formen gegossen. Die Aufarbeitung
erfolgt wie in Bei.
spiel i. Es wird ein ähnliches Produkt, wie
dort beschrieben, jedoch mit einer Dichte von etwa o,8 bis o,9 erhalten.