EL-MO II Moleküle, Schulbuch

161 ■ 161.1: Herstellung eines Formaldehydharzes Man löst einige g Resorcin in einigen mL Formaldehydlösung (ca. 35 %). Dann setzt man 3–4 Tropfen relativ konzentrierter Salzsäure zu. Ein unlösliches Phenoplast ent- steht. Man erhitzt einige mL Phenol (verflüssigt) mit einigen mL Formaldehyd-Lösung (ca. 35 %) und 1 mL Natronlauge (ca. 1 mol/Liter) in der Proberöhre. Die Mischung wird braun und zäh. Schließlich bildet sich eine Masse, die bis zur nächsten Stunde aushär- tet und durch Zerschlagen der Proberöhre entnommen werden kann. Einige Gramm Harnstoff werden in einer Proberohre mit einigen Millilitern der Formaldehyd-Lösung versetzt und darin gelöst. Durch Zusatz von einigen Millilitern konzentrierter Salzsäu- re entsteht ein unlösliches Aminoplast. leHrerVerSuCH Phenoplaste Phenoplaste sind Kondensationsprodukte zwischen Phenol und Methanal. Sie waren die ersten vollsynthetischen Kunststoffe ( Bakelite® ). Da das Phenol in den beiden Ortho- und in der Parastelle aktiviert ist (trifunktionell), kann die Kondensationsre- aktion mit Formaldehyd an diesen Stellen stattfinden. Dadurch entstehen räumlich stark vernetzte Produkte, die Duromere sind. Während der Kondensationsreaktion ist das Produkt zuerst schmelzbar, da vorwie- gend lineare Verknüpfung zu kürzeren Ketten eintritt. Dieses „Resol“ kann nun in jede gewünschte Form gebracht werden und ist in verschiedenen Lösungsmitteln löslich. Beim Erhitzen mit weiterem Formaldehyd tritt eine Verlängerung der Ketten und zunehmende räumliche Vernetzung ein. Das „Resitol“ ist nur mehr unter hohem Druck formbar und wird durch Pressen in die endgültige Form gebracht. Durch wei- teres Erhitzen erfolgt dann die Aushärtung zum Resit, dem räumlich stark vernetz- ten Produkt. Die Verknüpfungsreaktion ist in Abb. 161.1 vereinfacht dargestellt. Der Vorgang ver- läuft in Wirklichkeit über mehrere Stufen etwas komplexer ab. Statt Phenol können auch Kresole (Methylphenole) und Diphenole (hauptsächlich Resorcin) eingesetzt werden. Phenoplaste besitzen gute Isolationseigenschaften und hohe Härte (etwa so hart wie Kupfer) bei geringer Dichte (1,25 kg/dm 3 ). Sie sind bis über 300 °C tem- peraturbeständig und zeigen gute Chemikalien- und Lösungsmittelbeständigkeit. Sie dienen als Isolatoren in der Elektroindustrie, als Kunststoffteile im Fahrzeug- und Maschinenbau und als Phenolharzklebstoffe zur Herstellung von Sperrholz. Aminoplaste Unter Aminoplasten versteht man die Kondensationsprodukte des Formaldehyds mit den Amidgruppen des Harnstoffs (UF-Harze; engl.: urea = Harnstoff) oder den Aminogruppen des Melamins (MF-Harze). (Abb. 161.2) Die UF-Harze sind also Poly- amide der Kohlensäure. Auch hier entstehen zuerst eher kettenförmige Makromo- leküle, die unter Druck und Hitze formbar sind und dabei mit weiterem Formaldehyd zu Duromeren aushärten. Sowohl Harnstoff als auch Melamin sind polyfunktionell. Aminoplaste zeigen ähnlich gute Eigenschaften wie Phenoplaste, sind aber zusätzlich klar durchsichtig. Ihre wichtigste Verwendung ist die Herstellung von Spanplatten für die Möbelindustrie. Dabei können sowohl Harnstoff- als auch Melaminharze (Abb. 161.3) eingesetzt werden. Es wird etwa 10 % Harz mit etwa 90 % Holzspänen vermischt und unter hohem Druck ausgehärtet. Die fertigen Platten enthalten noch überschüs- sigen Formaldehyd, der im Laufe der Zeit verdampft. Da Methanal im Verdacht der Krebs erregenden Wirkung steht, dürfen Spanplatten für den Möbelbau heute nur sehr geringe Emissionen verursachen. Dies erreicht man durch entsprechend dichte- re Struktur und durch längeres Lagern. Für Möbeloberflächen ist das Melaminharz besonders gut geeignet. Heute stellt man Möbelplatten mit fertiger Dekoroberfläche her, die aus Harz- und Papierschich- ten aufgebaut sind. Die oberste Papierschicht dient als Dekorschicht. Darauf wird auf fototechnischem Wege zB eine Furnierstruktur gedruckt. Diese ist durch die durchsichtige Melaminharzschicht sichtbar. Diese Platten lassen sich vor der Aus- härtung auch zu Rundungen biegen. Die Melaminharzoberfläche ist sehr hart, che- mikalien- und temperaturbeständig und leicht zu reinigen. Phenol- Formaldehyd- harz n mal Methanal (Formaldehyd) H 2 O n mal Phenol n OH H C H O OH H H OH H 2 C H 2 C H 2 C H 2 C CH 2 H 2 C OH OH HO OH C H 2 CH 2 Harnstoff Melamin N N N NH 2 NH 2 H 2 N H 2 N C NH 2 O CH 2 Harnstoffharz N CH 2 N CH 2 N CH 2 N C C O O N N CH 2 N CH 2 CH 2 N CH 2 C C N O O N CH 2 CH 2 N CH 2 CH 2 N N N N N CH 2 CH 2 N N N N N H 2 C N N N N CH 2 N N N N H 2 C N N N N N Melaminharz N N H 2 C Abb. 161.3: Struktur eines Harnstoff- und eines Melaminharzes Abb. 161.2: Stoffe die mit Methanal zu Aminoplasten vernetzt werden Abb. 161.1: Struktur eines Phenol-Formaldehydharzes 10.2 vOllsYnthetIsche KunststOffe Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv