DE2064070B2 - METHOD FOR MANUFACTURING HEAT-RESISTANT MOLDED PARTS - Google Patents
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft Formmassen auf der Grundlage von wärmehärtbaren Phenolharzen, die für die Herstellung wärmebeständiger Formteile besonders geeignet sind.The invention relates to molding compositions based on thermosetting phenolic resins for the Production of heat-resistant molded parts are particularly suitable.
Wie bekannt ist, sind Formteile aus härtbaren Formmassen auf Basis von Phenolharzen im allgemeinen bis zu Temperaturen von 1500C und kurzzeitig bis tu 2000C thermisch beständig. (»Phenolic Resins« A. A. K. W h i t e h ο u s e und E. G. K. P r i t c h e 11 [1967], S. 51). Längeres Erhitzen über diesen Temperaturbereich hinaus führt schließlich zur Zerstörung des Formteils, die sich durch eine Änderung der Formgestalt, das Auftreten von Rissen und Blasen sowie Mattwerden der Oberfläche zu erkennen gibt.As is known, moldings made from the curable molding compositions based on phenolic resins, in general, at temperatures up to 150 0 C and a short time up tu 200 0 C are thermally stable. ("Phenolic Resins" AAK W hiteh ο use and EGK P ritche 11 [1967], p. 51). Prolonged heating beyond this temperature range ultimately leads to the destruction of the molded part, which is evident from a change in shape, the appearance of cracks and bubbles and the surface becoming dull.
Für manche Anwendungszwecke werden jedoch Formkörper mit einer thermischen Beständigkeit von über 200°C, z. B. über 250° C, verlangt.For some applications, however, moldings with a thermal resistance of above 200 ° C, e.g. B. over 250 ° C required.
Pulver von kalziniertem Petrolkoks (der Begriff »kalziniert« bedeutet dabei, daß der Koks bei hohen Temperaturen von allen Bestandteilen, die bis 12000C verflüchtigt werden können, befreit worden ist) einerseits ist mit Erfolg zur Verbesserung der chemischen Resistenz von kalthärtenden auf Resolbasis aufgebauten Formmassen, Graphit, Kohle oder andere kohlenstoffhaltige Stoffe sind als Füllstoffe andererseits zur Herstellung von Formmassen für Formteile, die korrosionsbeständig sind und deshalb vornehmlich im chemischen Apparatebau eingesetzt werden, verwendet worden. Die Petrolkoks enthaltenden bekannten Formmassen werden jedoch nur kalt gehärtet. Sie werden zu Filter-, Diffusionsplatten od. dgl. verarbeitet. Bei der Kalthärtung ist es jedoch nicht möglich, Formkörper beliebiger Gestalt herzustellen. Das Verfahren ist vielmehr hinsichtlich der Formgebung begrenzt.Powder of calcined petroleum coke (the term "calcined" means that the coke has been freed from all constituents that can be volatilized up to 1200 0 C at high temperatures) on the one hand has been successfully used to improve the chemical resistance of cold-curing resole-based coke Molding compounds, graphite, charcoal or other carbon-containing substances, on the other hand, have been used as fillers for the production of molding compounds for molded parts which are corrosion-resistant and are therefore primarily used in chemical apparatus engineering. The known molding compositions containing petroleum coke are, however, only cured cold. They are processed into filter plates, diffusion plates or the like. In the case of cold hardening, however, it is not possible to produce moldings of any shape. Rather, the method is limited in terms of shape.
ίο Aus der DT-PS 9 18 834 ist auch die Härtung von Phenol-Formmassen, die zwischen 48 und 70 Gewichtsprozent der Gesamtformmasse an kohlenstoffhaltigen Stoffen mit elektrischer Leitfähigkeit wie Graphit, Ruß, Kohle od. dgl. enthalten, unter Druck- und Wärmeeinwirkung bekannt. Die Verwendung von Koks mit einem Gehalt von über 99% Kohlenstoff wird darin jedoch nicht beschrieben.ίο From DT-PS 9 18 834 there is also the hardening of Phenolic molding compounds that contain between 48 and 70 percent by weight of the total molding compound Substances with electrical conductivity such as graphite, soot, coal or the like. Contain under the action of pressure and heat known. The use of coke containing over 99% carbon is included in it, however not described.
Aus der DTPS 9 46 847 sind Massen bekannt, die jedoch nicht unter Druck, sondern lediglich in der Hitze ausgehärtet werden und nur für Auskleidungen verwendet werden sollen, wodurch sich die Aushärtung unter Druck verbietet. Unter der Vielzahl der Füllstoffe sind auch die kohlenstoffhaltigen Materialien Graphit und Ruß genannt, die weit weniger als 99% an elementarem Kohlenstoff enthalten. Masses are known from DTPS 9 46,847 who are not cured under pressure, but only in the heat and should only be used for linings, the curing under pressure which bans. The large number of fillers also includes the carbonaceous materials graphite and carbon black, which contain far less than 99% elemental carbon.
Ferner sind aus der DT-OS 15 69 524 Reiblamellen bekannt, die Phenolformaldehydiiarze und Kohlepulver enthalten. Über die Mitverwendung von Koks mit einer Reinheit von über 99%, über die Mengen an Kohlepulver und über die mögliche Härtung unter Druck sind in dieser Druckschrift keine Angaben enthalten. Nach dem einzigen Beispiel wird auch keine Kohle, sondern eine hochkondensierte Kohlenstoffverbindung in einer Menge von 49% verwendet.Furthermore, from DT-OS 15 69 524 friction plates are known, the phenol-formaldehyde salts and carbon powder contain. About the use of coke with a purity of over 99%, about the amounts of There is no information in this publication about carbon powder or about possible hardening under pressure contain. According to the only example, there is no coal, but a highly condensed carbon compound used in an amount of 49%.
Schließlich ist aus der US-PS 33 91 103 auch die Herstellung von Formmassen bekannt, die unter Druck und Hitze gehärtet werden sollen und als Füllstoff feinteiligen oxydierten Petrolkoks enthalten. Dieser soll weniger als 1% Gesamtanteil an Mineralien und Asche aufweisen und durch Oxydation eines Petrolkokses mit einem Anfangskohlenwasserstoffgehalt von mehr als 3% (nach den praktischen Angaben zwischen 5,2 und 11,7%) durch eine Oxydation bei niedrigen Temperaturen hergestellt werden, wobei die Kohlenwasserstoffe in sauerstoffhaltige Verbindungen mit dem Ergebnis übergeführt werden, daß der so oxydierte Petrolkoks mindestens 7% Sauerstoff enthält.Finally, from US-PS 33 91 103 the production of molding compositions is known that under pressure and heat are to be hardened and contain finely divided oxidized petroleum coke as filler. This should have less than 1% total share of minerals and ash and by oxidation of a petroleum coke with an initial hydrocarbon content of more than 3% (according to the practical information between 5.2 and 11.7%) due to oxidation at low temperatures are produced, with the hydrocarbons in oxygenated compounds with the result be transferred that the so oxidized petroleum coke contains at least 7% oxygen.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Herstellung von wärmebeständigen Formteilen auf der Grundlage von wärmehärtbaren Phenolharzen mit einem Gehalt an elementarem Kohlenstoff, das dadurch gekennzeichnet ist, daß Formmassen, die als Füllstoffe mindestens 4 und höchstens 35, vorzugsweise 15 bis 35 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmasse, an elementarem Kohlenstoff in Form von Petrolkoks oder Steinkohlenteerpechkoks mit einem Gehalt von jeweils über 99% Kohlenstoff enthalten, unter Druck- und Wärmeeinwirkung gehärtet werden.The invention now relates to a process for the production of heat-resistant molded parts on the Based on thermosetting phenolic resins with a content of elemental carbon, which thereby is characterized in that molding compounds which are used as fillers at least 4 and at most 35, preferably 15 to 35 Percentage by weight, based on the total mass, of elemental carbon in the form of petroleum coke or Coal tar pitch coke each containing over 99% carbon, under pressure and contain Cured by the action of heat.
Die so erhaltenen Formteile widerstehen einer mehrtägigen thermischen Belastung, z. B. bei 280"C in Luft, ohne die Gestalt, Oberfläche und die Ausgangsbiegefestigkeit praktisch zu ändern. Eine derartige Erhöhung der thermischen Stabilität durch Verwendung dieses Füllstoffes ist überraschend. Die Formkörper können die verschiedenste Gestall haben.The molded parts thus obtained withstand several days of thermal stress, for. B. at 280 "C in Air without practically changing the shape, surface and the initial flexural strength. Such a one Increasing the thermal stability by using this filler is surprising. The moldings can have the most varied of shapes.
Der erfindungsgemäG verwendete Koks hat eine Reinheit von über 99% und wird aus Rückständen bei der großtechnischen Erdöl- und Steinkohleteerdestilla-The coke used in the present invention has a Purity of over 99% and is made from residues in the large-scale oil and coal tar distillery
«on erhalten (Petrol- bzw. Steinkohlenteerpechkoks). Ein derartiger Ruß kann beispielsweise zuvor unter Luftabschluß auf Temperaturen von über 2000CC unter einer Koksschüttung erhitzt worden sein. Der erfindungsgemäß verwendete Koks verhält sich in dem Betracht gezogenen Temperaturbereich von 200 bis fiber 3000C chemisch völlig indifferent. Außerdem hat er vorteilhafte Oberflächeneigenschaften, die durch das hohe Adsorptionsvermögen der Kohle bedingt sind. Daher werden bei der Verarbeitung der Formmasse oder bei thermischer Belastung eines daraus h^rgestell-Formkörpers im Innern entstehende Gase bzw. Flüssigkeiten an der großen inneren Oberfläche des Kohlenstoffes adsorbiert. Dadurch wird eine unerwünschte Blasen- und Lunkerbildung vermieden. Da der Kohlenstoff eine verhältnismäßig geringe Dichte hat, läßt er -ich dem jeweils verwendeten Harz gut einverleiben. Schließlich bewirkt die verhältnismäßig «ute Wärmeleitfähigkeit des Kohlenstoffs — sofern er Graphitstruktur aufweist — eine gleichmäßige Temperaturverteilung innerhalb des genannten Formteils, was das Auftreten von lokalen Überhitzungerscheinungen, die zur thermischen Zersetzung des Harzes führen können, verhindert.«On received (petroleum or coal tar pitch coke). Such a carbon black may, for example, have been previously heated with exclusion of air to temperatures of about 2000 C C under a packed bed of coke. The coke used according to the invention behaves chemically completely indifferently in the temperature range from 200 to over 300 ° C. under consideration. In addition, it has advantageous surface properties, which are due to the high adsorption capacity of coal. Therefore, when the molding compound is processed or when a molded h ^ r frame body is subjected to thermal stress, gases or liquids arising in the interior are adsorbed on the large inner surface of the carbon. This avoids the undesirable formation of bubbles and cavities. Since the carbon has a relatively low density, it can be easily incorporated into the resin used. Finally, the relatively good thermal conductivity of carbon - if it has a graphite structure - causes a uniform temperature distribution within the said molded part, which prevents the occurrence of local overheating phenomena which can lead to thermal decomposition of the resin.
Zweckmäßig wird der Kohlenstoff in feinteiliger Form, z. B. als Pulver mit einer Korngröße von 1 bis 1000 μ, vorzugsweise von 10 bis 200 μ verwendet. Die spezifische Oberfläche kann 3 bis 5 m2/g, der thermische Ausdehnungskoeffizient 8 bis 9 ■ 10-6/°C, die thermische Leitfähigkeit 6 bis 12cal/cm sec 0C und das Porenvolumen etwa 3 bis 5% betragen.The carbon is expediently in finely divided form, e.g. B. used as a powder with a grain size of 1 to 1000 μ, preferably from 10 to 200 μ. The specific surface area can be 3 to 5 m 2 / g, coefficient of thermal expansion to 12cal / cm sec 0 C and the pore volume between 8 and 9 ■ 10- 6 / ° C, the thermal conductivity of 6 about 3 to 5%.
Als Phenolharze kommen z. B. in Frage: Resole und Novolake, Melamin-Phenol-Mischkondensate mit einem Phenolanteil von über 20 Gewichtsprozent und Epoxydharze, die über 20 Gewichtsprozent Phenolharze (Resole und/oder Novolake) enthalten.As phenolic resins, for. B. in question: Resoles and novolaks, melamine-phenol mixed condensates with a phenol content of more than 20 percent by weight and epoxy resins that are more than 20 percent by weight phenolic resins (Resole and / or Novolak) included.
Geeignete Phenolharze sind solche auf Basis von Phenolen und Derivaten, z. B. Phenol, Diphenylolpropan oder -methan, Kresol, Xylenol, Resorcin einerseits und Aldehyden, z. B. Formaldehyd, Acetaldehyd, Furfurol, Isobutyraldehyd, ungesättigten und/oder gesättigten Mono- und Dialdehyden, wie Acrolein, Glyoxal, Crotonaldehyd, wobei im Falle von Novolaken im sauren Bereich gearbeitet wird und das Molverhältnis Phenol zu Aldehyd mindestens 1, im Falle von Resolen im alkalischen Bereich gearbeitet wird und das Molverhältnis Phenol: Aldehyd höchstens 1, z. B. 1 :1,5 bis 1 :2 ist, wie allgemein bekannt ist.Suitable phenolic resins are those based on phenols and derivatives, e.g. B. phenol, diphenylol propane or methane, cresol, xylenol, resorcinol on the one hand and aldehydes, e.g. B. formaldehyde, acetaldehyde, furfural, Isobutyraldehyde, unsaturated and / or saturated mono- and dialdehydes, such as acrolein, glyoxal, Crotonaldehyde, the acidic range being used in the case of novolaks, and the molar ratio Phenol to aldehyde at least 1, in the case of resoles in the alkaline range and that Molar ratio phenol: aldehyde at most 1, e.g. B. 1: 1.5 to 1: 2, as is well known.
Geeignete Melamin-Phenol-Harze sind solche, die nach bekannten Verfahren aus Melamin, Phenolen und Aldehyden, z. B. jeweils den obengenannten, hergestellt sind und deren Molverhältnis Melamin zu Phenol 1 :0,2 bis 10 beträgt, die mehr als 20% Phenol enthalten.Suitable melamine-phenolic resins are those that by known processes from melamine, phenols and aldehydes, e.g. B. each of the above, produced and the molar ratio of melamine to phenol is 1: 0.2 to 10, which contain more than 20% phenol.
Geeignete Epoxydharze sind solche auf Basis von Epichlorhydrin und Diphcnylolpropan und/oder -methan oder höhermolekularer aliphatischer Verbindungen, in welche die Oxirangruppierung durch nachträglicheOxydation eingeführt wurde. Diese können über Gewichtsprozent Phenolharze, Resole und/oder Novolake, ζ. B. die obengenannten enthalten.Suitable epoxy resins are those based on epichlorohydrin and diphenylolpropane and / or methane or higher molecular weight aliphatic compounds in which the oxirane grouping is formed by subsequent oxidation was introduced. These can contain phenolic resins, resols and / or novolaks, ζ. B. contain the above.
Im Falle der Verwendung von Phenolnovolak als Basis können als Vernetzungsmittel Formaldehyd, Paraformaldehyd, Polyoxymethylenglykol, Trioxan, Tetraoxymethylen, Hexamethylentetramin, Acetaldehyd, Paraldehyd, Furfurol, Methylal, 1,3-Dioxolan. Diäthylformal, sowie Triphenolhexamethylentetramin und Glycerin angewandt werden.If phenol novolak is used as the base, formaldehyde, Paraformaldehyde, polyoxymethylene glycol, trioxane, tetraoxymethylene, Hexamethylenetetramine, acetaldehyde, paraldehyde, furfural, methylal, 1,3-dioxolane. Diethyl formal, as well as triphenolhexamethylenetetramine and glycerin can be used.
Formmassen auf Basis von Epoxydharzen mit mehr als 20% Phenol können vornehmlich mit Säureanhydrid, wie mit dem Anhydrid der Phthalsäure sowie deren teil- und totalhydrierten Homologen, Pyromellithsäuredianhydrid,3,6-E·ndomethylen-/d-tetrahydrophthalsäure-,Na- die- bzw. Methylnadicsäureanhydrid derMolding compounds based on epoxy resins with more than 20% phenol can mainly be mixed with acid anhydride, such as with the anhydride of phthalic acid and its partial and totally hydrogenated homologues, pyromellitic dianhydride, 3,6-E ndomethylene / d-tetrahydrophthalic acid, Na die- or Methylnadicäureanhydrid der
H1 H1 H 1 H 1
HCHC
i!
R-C i!
Rc
H, H,H, H,
(R-H bzw. Methyl)(R-H or methyl)
Hexachloroendomethylentetrahydrophthalsäureanhydrid und Maleinsäureanhydrid sowie mit Aminen bzw. Amiden, z. B. Äthylendiamin, Diäthylentriamin, m-Phenylendiamin, 4,4'-Diamindiphenylmethan, Dicyandiamid, Amide langkettiger Fettsäuren, BFvAminkomplexen, 2-Mithylimidazol, Dimethylbenzylamin od. dgl. vernetzt werden, wobei der Anteil der Härter in Abhängigkeit von der Natur der Epoxydharze variiert werden kann. Diese Härter werden im allgemeinen in äquimolekularen Mengen, bezogen auf die Epoxydgruppen, umgesetzt.Hexachloroendomethylene tetrahydrophthalic anhydride and maleic anhydride as well as with amines or Amides, e.g. B. ethylenediamine, diethylenetriamine, m-phenylenediamine, 4,4'-diaminediphenylmethane, dicyandiamide, Amides of long-chain fatty acids, BFv amine complexes, 2-mithylimidazole, dimethylbenzylamine or the like. are crosslinked, the proportion of hardeners varying depending on the nature of the epoxy resins can be. These hardeners are generally used in equimolecular amounts, based on the epoxy groups, implemented.
Bei Verwendung von Phenolharzen ist es auch möglich, das härtbare Harz in Form eines Gemischs aus Novolak und Hexamethylentetramin zu verwenden, das unter intensivem Rühren hergestellt worden ist und darauf den Kohlenstoff und gegebenenfalls weitere Füllstoffe zuzusetzen. Man kann auch Resole und Novolake im Gemisch miteinander einsetzen. Besonders vorteilhaft hat sich dabei ein Zusatz von Hexamethylentetramin erwiesen. Das Mengenverhältnis Novolak : Resol kann beliebig sein, beträgt vorteilhaft aber 80 bis 50% : 20 bis 50% bei 5 bis 10% Hexamethylentetramin, jeweils bezogen auf die Gesamtgewichtsmenge Harz. Formmassen, in denen die genannten Komponenten innerhalb dieses Mengenbereichs liegen, können direkt einer thermischen Belastung bei 2300C ausgesetzt werden (Schockbeständigkeit). Formteile aus Formmassen auf reiner Novolak-Hexarmithylentetramin-Basis erreichen die gleiche sü thermische Beständigkeit bei 280°C, jedoch kann man diese dadurch steigern, daß man sie beim ersten Erhitzen innerhalb von mindestens etwa 45 Minuten auf diese Temperatur bringt. Im Spritzgußverfahren hergestellte Formteile auf der Basis von Novolak und Hexamethylentetramin sind jedoch schon ohne dieses langsame Erhitzen bis 280° C thermisch schockbeständig. When using phenolic resins, it is also possible to use the curable resin in the form of a mixture of novolak and hexamethylenetetramine, which has been prepared with intensive stirring, and then to add the carbon and optionally other fillers. Resoles and novolaks can also be used as a mixture with one another. The addition of hexamethylenetetramine has proven particularly advantageous. The quantitative ratio of novolak: resole can be any, but is advantageously 80 to 50%: 20 to 50% with 5 to 10% hexamethylenetetramine, based in each case on the total amount of resin by weight. Molding compositions in which the components mentioned are within this quantity range can be exposed directly to thermal stress at 230 ° C. (shock resistance). Moldings made from molding compositions based on pure novolak hexarmithylenetetramine achieve the same sü thermal resistance at 280 ° C., but this can be increased by bringing them to this temperature within at least about 45 minutes when heated for the first time. Moldings based on novolak and hexamethylenetetramine produced by injection molding are, however, thermally shock-resistant up to 280 ° C. even without this slow heating.
Bei der Herstellung der Formmassen z. ti. durch Kneten, wird infolge der Verwendung von elementarem b0 Kohlenstoff eine recht hohe Friktion beobachtet, die durch Anwendung von Gleitmitteln variiert werden kann. Dies ist in vielen Fällen, z. 13. bei der Spritzgußverarbeitung von Vorteil.In the production of the molding compounds, for. ti. by kneading, a fairly high friction is observed due to the use of elemental b0 carbon, which can be varied by using lubricants. This is in many cases, e.g. 13. Advantageous in injection molding.
Geeignete Gleitmittel sind 1. B. höhere Fettsäuren, (,<; wie Stearinsäure, Metallsalze, insbesondere die Calcium-, Aluminium- und/oder Zinksalze einer höheren Fettsäure, vorzugsweise mit 16 bis 22 C-Atomen und besonders der Stearinsäure, Fettsäurederivate in FormSuitable lubricants are 1. B. higher fatty acids (, <; such as stearic acid, metal salts, in particular the calcium, aluminum and / or zinc salts of a higher fatty acid, preferably with 16 to 22 carbon atoms and especially stearic acid, fatty acid derivatives in the form
von Estern, Amiden, Imiden, Nitrilen und/oder Sulfonaten, z. B. auch Esterwachse der Montansäuren. Hierbei können Derivate gesättigter und/oder ungesättigter Fettsäuren, deren langkettiger Rest 16 bis 24 C-Atome enthält, verwendet werden. Ferner sind als Gleitmittel 5 hochmolekulare Stoffe mit Molekulargewichten von 5000 bis 50 000, beispielsweise Silikone od<r aliphatiiche Verbindungen, wie Polyäthylen, Polypropylen und Polyisobutylen geeignet Die Friktion ist also durch gegenseitiges Abstimmen der Menge an elementarem Kohlenstoff und der des Gleitmittels steuerbar. Die Gleitmittelmenge beträgt im allgemeinen 0,1 bis 1 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmasse. Bei höheren Kohlenstoffgehalten ist es wegen der hohen Friktion des Kohlenstoffs zweckmäßig, die Gleitmittelmenge bis auf 2 Gewichtsprozent zu erhöhen. Statt einheitlicher Verbindungen können hei der Herstellung der Harze bzw. als Zusätze natürlich stets auch Gemische verwendet werden.of esters, amides, imides, nitriles and / or sulfonates, e.g. B. also ester waxes of montan acids. Here derivatives of saturated and / or unsaturated fatty acids, the long-chain radical of which has 16 to 24 carbon atoms contains, can be used. Furthermore, as lubricants 5 are high molecular substances with molecular weights of 5000 to 50,000, for example silicones or aliphatic Compounds such as polyethylene, polypropylene and polyisobutylene are suitable. So the friction is through mutual adjustment of the amount of elemental carbon and that of the lubricant controllable. the The amount of lubricant is generally 0.1 to 1 percent by weight, based on the total mass. at Due to the high level of carbon friction, it is advisable to increase the amount of lubricant for higher carbon contents to increase up to 2 percent by weight. Instead of uniform connections, the production of the resins or, of course, mixtures can always be used as additives.
Auf Grund der Wärmestabilität der Formmassen kann die Formgebungszeit verkürzt werden, weil wegen der verbesserten Wärmeleitfähigkeit der Füllstoffe die Möglichkeit einer Verarbeitung der Formmassen bei höherer Temperatur — jedoch innerhalb der Härtungstemperatur der Kunstharze — gegeben ist. Dieser Umstand bedingt einen verbesserten Materialfluß, der durch die niedrigere Viskosität bei höheren Temperaturen bewirkt wird. Damit wird ein größerer Durchsatz erzielt.Due to the thermal stability of the molding compounds, the molding time can be shortened because of the improved thermal conductivity of the fillers the possibility of processing the molding compounds higher temperature - but within the curing temperature of the synthetic resins - is given. This This fact causes an improved material flow due to the lower viscosity at higher temperatures is effected. This results in a higher throughput.
Man kann auch ohne nachteilige Ergebnisse das Phenolharz in Wasser und/oder üblichen organischen Lösungsmitteln lösen und dann den Kohlenstoff und gegebenenfalls Asbest und/oder Glasfasern zugeben oder das Harz zunächst schmelzen und dann den Kohlenstoff und die Asbestfasern mischen. Neben Kohlenstoff und gegebenenfalls Asbest und/oder Glasfasern können die Massen auch noch andere Füll- und/oder Verstärkerstoffe enthalten, wie Kaolin, Talkum, Wollastonit, jedoch sollte der Anteil des Kohlenstoffs an diesen Stoffen mindestens 20Gewichtsprozent der gesamten Füll- und Verstärkerstoffmenge betragen. Auch andere übliche Zusätze, wie Calciumcarbonat, Calcium-Magnesiumcarbonat, Aluminiumoxyd, Aluminiumhydroxyd, Magr.esiumoxyd, können in den Massen enthalten sein.You can also use the phenolic resin in water and / or conventional organic without adverse results Dissolve solvents and then add the carbon and optionally asbestos and / or glass fibers or melt the resin first and then mix the carbon and asbestos fibers. Next to Carbon and optionally asbestos and / or glass fibers, the masses can also contain other fillers and / or contain reinforcing substances, such as kaolin, talc, wollastonite, but the proportion of Carbon in these substances at least 20 percent by weight of the total amount of filler and reinforcing material be. Other common additives, such as calcium carbonate, calcium-magnesium carbonate, aluminum oxide, Aluminum hydroxide, magnesium oxide, can be contained in the masses.
Die erfindungsgemäßen Formmassen lassen sich zur Herstellung von thermisch hochbelastbaren Formkörpern, z. B. solchen mit einwandfreier geschlossener Oberfläche, insbesondere für elektrotechnische Zwecke, verwenden, da die elektrischen Eigenschaften der aus den Formmassen hergestellten Produkte infolge der den Kohlenstoff umhüllenden isolierenden Kunstharze gut sind. Insbesondere sind die Formmassen zur Herstellung von Isolatoren, Schaltern, Reglern und anderen elektrischen Bauteilen geeignet. Es ist aber auch möglich, solche Formkörper herzustellen, die mit korrodierenden Flüssigkeiten in Berührung kommen, z. B. Gefäße, Rohre, Schichtkörper, Teile von beheizbaren oder erhitzbaren Vorrichtungen, z. B. Heizplatten, -körper od. dgl. f,oThe molding compositions according to the invention can be used for the production of moldings that can withstand high thermal loads, z. B. those with a perfectly closed surface, especially for electrical engineering purposes, use, since the electrical properties of the products made from the molding compounds as a result of the Carbon enveloping insulating synthetic resins are good. In particular, the molding compounds are used for production suitable for isolators, switches, regulators and other electrical components. It is also possible to manufacture moldings that come into contact with corrosive liquids, z. B. vessels, pipes, laminated bodies, parts of heatable or heatable devices, eg. B. heating plates, -body or the like f, o
In den folgenden
Gewichtsteile.In the following
Parts by weight.
Beispielen sind Teile stetsExamples are always parts
200 Teile eines Novolaks, hergestellt aus Phenol und Formaldehyd mit Molverhältnis 1 :0,6 in Gegenwart von Salzsäure als Katalysator, (Schmelzpunkt 65°C) und 200 Teile eines festen Resols, hergestellt durch Kondensation von Phenol und Formaldehyd im Molverhältnis 1 :2 in Gegenwart von Magnesiumnxyd (Schmelzpunkt 50°C), werden mit 40 Teilen Hexamethylentetramin, 15 Teilen Zinkstearat, 20 Teilen eines Montanwachses, 300 Teilen feinfasrigem Asbest und 200 Teilen kalziniertem Petrolkoks der Korngröße bis 450 μ in einem Mischer bei Raumtemperatur 15 Minuten homogenisiert. Das Gemisch wird auf einem beheizten Walzwerk innerhalb 3 Minuten zu einem homogenen, plastifizierten Fell verarbeitet. Das erhaltene Produkt läßt man bei Raumtemperatur abkühlen. Darauf wird es gemahlen.200 parts of a novolak made from phenol and formaldehyde with a molar ratio of 1: 0.6 in the presence of hydrochloric acid as a catalyst, (melting point 65 ° C) and 200 parts of a solid resole, produced by the condensation of phenol and formaldehyde in Molar ratio 1: 2 in the presence of magnesium oxide (melting point 50 ° C), with 40 parts of hexamethylenetetramine, 15 parts of zinc stearate, 20 parts of a montan wax, 300 parts of fine-fiber asbestos and 200 Share calcined petroleum coke with a grain size of up to 450 μ in a mixer at room temperature for 15 minutes homogenized. The mixture is on a heated roller mill within 3 minutes to a homogeneous, processed plasticized fur. The product obtained is allowed to cool at room temperature. It will be ground.
Aus der erhaltenen Formmasse werden nach dem Formpreßverfahren bei 1800C und unter einem Druck von 300 kg/cm2 Formteile bei einer Preßzeit von 3 Minuten hergestellt. Diese Formteile werden bei 3000C schockartig mehr als 4 Stunden thermisch belastet. Die Formteile zeigen nach dieser Prüfung weder Risse noch Blasen. Sie sind deshalb bei der Arbeitstemperatur von 260 bis 300cC einsetzbar. Neben den erwähnten thermischen Eigenschaften weisen die Formteile auch noch eine gute Korrosionsbeständigkeit gegenüber Säuren und verdünntem Alkali bei erhöhter Temperatur auf.From the obtained molding composition produced by the compression molding method at 180 0 C and under a pressure of 300 kg / cm 2 molded at a press time of 3 minutes. These moldings are abruptly subjected to thermal stress over 4 hours at 300 0 C. After this test, the molded parts show neither cracks nor bubbles. They can therefore be used at a working temperature of 260 to 300 c C. In addition to the thermal properties mentioned, the molded parts also have good corrosion resistance to acids and dilute alkali at elevated temperatures.
55 Teile Novolak gemäß Beispiel 1, 20 Teile Glasfasern der Schnittlänge von 3 mm, 20 Teile kalziniertes Petrolkokspulver, Korngröße bis 450 μ, 2 Teile Polyäthylenwachs und 1 Teil Zinkstearat werden bei Raumtemperatur 45 Minuten lang gemischt und dann auf einer beheizten Strangpresse zu einer Formmasse homogen plastifiziert. Die im Formpreßverfahren hergestellten Formteile sind wie die Formkörper nach Beispiel 1 beständig, wenn man sie beim ersten Male innerhalb einer Mindest-Zeitspanne von 45 Minuten von Raumtemperatur auf 3000C erhitzt. Danach können die Formteile bei dieser Temperatur auch schockartig beansprucht werden. Nach dem Spritzgußverfahren hergestellte Formteile können sofort schockartig bei 3000C belastet werden, ohne ihre Gestalt und Oberfläche zu ändern.55 parts of novolak according to Example 1, 20 parts of glass fibers with a cut length of 3 mm, 20 parts of calcined petroleum coke powder, grain size up to 450 μ, 2 parts of polyethylene wax and 1 part of zinc stearate are mixed at room temperature for 45 minutes and then homogenized on a heated extruder to form a molding compound plasticized. The moldings produced in the compression molding process are, like the moldings according to Example 1, resistant if they are heated the first time from room temperature to 300 ° C. within a minimum period of 45 minutes. Thereafter, the molded parts can also be subjected to shock loads at this temperature. Molded parts produced by the injection molding process can immediately be subjected to shock loads at 300 ° C. without changing their shape or surface.
400 Teile des gemäß Beispiel 1 verwendeten Resols werden mit 15 Teilen Zinkstearat, 20 Teilen eines Esterwachses, 300 Teilen feinfasrigem Asbest (Faserlänge 0,1 bis 0,5 mm), 25 Teilen Magnesiumoxyd und 250 Teilen kalziniertem Steinkohlenteerpechkoks der Korngröße bis 450 μ in einem Mischer bei Raumtemperatur gut miteinander vermischt und dann auf einem Doppelwalzwerk innerhalb von 2 Minuten zu einem homogenen Fell plastiziert. Die wie in Beispiel 1 aus dieser Formmasse hergestellten Formteile weisen ebenfalls eine Schockbeständigkeit bei 300°C auf.400 parts of the resol used according to Example 1 are 15 parts of zinc stearate, 20 parts of a Ester wax, 300 parts of fine-fiber asbestos (fiber length 0.1 to 0.5 mm), 25 parts of magnesium oxide and 250 Share calcined coal tar pitch coke with a grain size of up to 450 μ in a mixer at room temperature well mixed together and then on a twin roll mill into one within 2 minutes homogeneous fur plasticized. The molded parts produced from this molding compound as in Example 1 have also has a shock resistance at 300 ° C.
870 Teile Novolak aus Beispiel 1, 80 Teile Hexamethylentetramin und 50 Teile pulvriger kalzinierter Petrolkoks der Korngröße bis 450 μ werden in einem beheizten mit Sigmaschaufeln ausgerüsteten Vakuumkneter homogenisiert und plastiziert. Man läßt das reaktive Gemisch bei einer Innentemperatur von 900C 10 Minuten lang reagieren, bis die Viskosität der Schmelze merklich ansteigt. Anschließend wird das Kondenswasser im Vakuum innerhalb von 20 Minuten entfernt. Das hochviskose Gemisch wird nach Entfernung aus dem Kneter abgekühlt und dann gemahlen.870 parts of novolak from Example 1, 80 parts of hexamethylenetetramine and 50 parts of powdered calcined petroleum coke with a grain size of up to 450 μm are homogenized and plasticized in a heated vacuum kneader equipped with Sigma blades. The reactive mixture is allowed to react at an internal temperature of 90 ° C. for 10 minutes until the viscosity of the melt increases noticeably. The condensation water is then removed in vacuo within 20 minutes. After removal from the kneader, the highly viscous mixture is cooled and then ground.
L P b dL P b d
h T fi h T fi
ei h; ei fc ei h; ei fc
K in b( d( ei RK in b (d ( ei R
η η ι, Λ Sη η ι, Λ S.
Eine im Formpreßverfahren hergestellte 5 mm starke Platte übersteht unversehrt eine vierstündige Lagerung bei 2800C, wenn man sie innerhalb von 45 Minuten auf diese Temperatur bringt.A 5 mm thick plate produced in the compression molding process is over intact a four-hour storage at 280 0 C, when placed within 45 minutes to this temperature.
83 Teile eines 60%igen wäßrigen Melamin-Phenol-Mischkondensats mit dem Molverhältnis Melamin: Phenol wie 1:1, das in bekannter Weise hergestellt wurde, werden mit 1,5 Teilen Zinkstearat, 1,5 Teilen tellverselftem Montanesterwachs, 27 Teilen feinfasrigem Asbest (Faserlänge < 0,1 bis 0,5 mm) und 20 Teilen kalziniertem Petrolkokspulver der Korngröße bis 450 μ in einem Kneter vollständig homogenisiert. Nachdem die Mischung ein Sieb passiert hat, wird das Wasser bei 700C innerhalb von 20 Minuten in einem Bandtrockner entfernt. Im Formpreßverfahren hergestellte Normstäbe sind nach einer vierstündigen Lagerung bei 28O0C unversehrt, wenn man sie beim ersten Male innerhalb einer Mindest-Zeitspanne von 45 Minuten auf diese Temperatur bringt.83 parts of a 60% aqueous melamine-phenol mixed condensate with a molar ratio of melamine: phenol such as 1: 1, which has been prepared in a known manner, are mixed with 1.5 parts of zinc stearate, 1.5 parts of tell-tale montan ester wax, 27 parts of fine-fiber asbestos ( Fiber length <0.1 to 0.5 mm) and 20 parts of calcined petroleum coke powder with a grain size of up to 450 μ are completely homogenized in a kneader. After the mixture has passed a sieve, the water is removed in a belt dryer at 70 ° C. within 20 minutes. In the compression molding process standard bars are prepared by a four-hour storage intact at 28O 0 C when it is brought to this temperature at the first time within a minimum period of 45 minutes.
Die nach den Beispielen 1 bis 5 hergestellten Formkörper wurden geprüft. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind aus der folgenden Tabelle ersichtlich.The moldings produced according to Examples 1 to 5 were tested. The received The results are shown in the table below.
Physikalische EigenschaftenPhysical Properties
Beispiele
1Examples
1
Biegefestigkeit, kp/cm2
Schlagzähigkeit, kpcm/cm2
Kerbschlagzähigkeit, kpcm/cm2
Formbeständigkeit nach Martens, 0C Glutbeständigkeit Klasse
Wasseraufnahme, mg
Oberflächenwiderstand, Vergleichszahl Spezifischer Durchgangswiderstand, Ω cm
Dielektrischer Verlustfaktor, tg όFlexural Strength, kp / cm 2
Impact strength, kpcm / cm 2
Notched impact strength, kpcm / cm 2
Dimensional stability according to Martens, 0 C heat resistance class
Water absorption, mg
Surface resistance, comparative number Specific volume resistance, Ω cm Dielectric loss factor, tg ό
Bei der erfindungsgemäßen Forderung, daß der Koks einen Mindesgehalt an 99% Kohlenstoff haben soll, handelt es sich nicht etwa um ein formales, sondern um ein wesentliches Merkmal. Dies ergibt sich aus folgenden Vergleichsversuchen:With the requirement according to the invention that the coke should have a minimum content of 99% carbon, it is not a formal, but an essential characteristic. This follows from the following comparison tests:
Es wurden drei Proben eines Petrolkokses mit einem 10%igen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen 24 Stunden in 5 mm Schichthöhe bei 250, 325 und 3500C mit Luft behandelt. Dabei war keine Änderung des Aussehens des Kokses erkennbar. Aus diesen 3 Proben und einem erfindungsgemäßen Koks wurden dann nach folgender Rezeptur Formmassen hergestellt:Three samples of a petroleum coke with a 10% content of volatile constituents were treated with air at 250, 325 and 350 ° C. for 24 hours in a layer height of 5 mm. No change in the appearance of the coke could be seen. From these 3 samples and a coke according to the invention, molding compounds were then produced according to the following recipe:
In allen Fällen wurden die Einzelkomponenten intensiv vermischt. Dann wurden alle Massen bei 125 bis 1300C innerhalb von 3 Minuten auf einem Laborwalzwerk vorkondensiert. Die Formmassen wurden dann unter gleichen Bedingungen bei 1600C und 200 at in 3 Minuten zu stranggepreßten Formteilen verpreßt. Nach 24stündiger Lagerung bei Raumtemperatur wurden sie folgender thermischer Belastung ausgesetzt:In all cases the individual components were mixed intensively. Then all the masses were precondensed at 125 to 130 0 C within 3 minutes on a laboratory roller mill. The molding compounds were then pressed under the same conditions at 160 0 C and 200 at a 3-minute extruded moldings. After 24 hours of storage at room temperature, they were exposed to the following thermal loads:
1. Aufheizen von Raumtemperatur auf 200° C.1.Heating from room temperature to 200 ° C.
2. lOstündigcs Halten bei 2800C,2. lOstündigcs holding at 280 0 C,
Bei dieser Prüfung wurden die mit dem oxydierten Petrolkoks hergestellten Formkörper bereits in dei Aufheizphase durch Rißbildung bei 260"C zerstört. Die PrüPKörper mit dem erfindungsgemäßen Koks warer dagegen auch noch nach der lOstündigen Belastung unversehrt.In this test, the molded bodies produced with the oxidized petroleum coke were already in the dei Heating phase destroyed by cracking at 260 "C. The Test bodies with the coke according to the invention, on the other hand, were still better after the 10 hour exposure intact.
Aus diesen Versuchen ergibt sich eindeutig, daß dei Gegenstand der Erfindung einen erheblichen techni sehen Fortschritt mit sich bringtFrom these experiments it is clear that dei the subject of the invention a considerable technical seeing progress brings with it
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19702064070 DE2064070C3 (en) | 1970-12-28 | Process for the production of heat-resistant molded parts |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19702064070 DE2064070C3 (en) | 1970-12-28 | Process for the production of heat-resistant molded parts |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2064070A1 DE2064070A1 (en) | 1972-07-20 |
| DE2064070B2 true DE2064070B2 (en) | 1976-04-22 |
| DE2064070C3 DE2064070C3 (en) | 1976-12-09 |
Family
ID=
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2064070A1 (en) | 1972-07-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |