Harpiks (materiale)

En dråbe harpiks
Harpiks, der kommer ud af en kegle
Naturlige harpikser, der blev / anvendes i europæisk panelmaling.

Når det kommer til harpiks, skelnes der mellem naturlige harpikser og syntetiske harpikser.

Naturlige harpikser er blandinger af faste, amorfe , ikke-flygtige, lipofile planteprodukter. Efter naturlige eller kunstige skader kommer de ud som en tyktflydende masse fra visse planter, hovedsageligt træer. De opløses enten i æterisk olie - så kaldes de balsam . Eller harpikserne kommerud af plantensom emulsioner eller suspensioner i vandige slimopløsningsopløsninger med lidt æterisk olie - så kaldes de tyggegummiharpiks efter tørring. Harpikser tjener sandsynligvis planterne primært for at forsegle skader og for at afværge skadedyr. I tilfælde af balsam hærder den tyktflydende masse gennem fordampning af æteriske olier, og hvad der er tilbage er den mere eller mindre hårde, gullige til brunlige harpiks. Rene naturlige harpikser bliver bløde og til sidst flydende, når de opvarmes. De opløses næsten ikke i vand, men i fede eller æteriske olier eller i ikke-polære opløsningsmidler . I modsætning til rene harpikser har gummiharpikser også en vandopløselig komponent med slimhinden.

Historisk blev harpikser brugt på en række forskellige måder, herunder inden for medicin, skibsbygning og maling som bindemiddel og lak . I dag erstattes naturlige harpikser stort set af syntetiske harpikser, især i industrien.

Syntetiske harpikser anvendes hovedsageligt i dag i den industrielle, men også i den kunstneriske og restaureringssektor. I industrien tjener de som et reaktivt mellemtrin i produktionen af termohærdende plast og er komponenter i maling og lim . De er bløde faste stoffer eller stærkt tyktflydende stoffer, der normaltindeholder præpolymerer med reaktive funktionelle grupper . I modsætning til anbefalingerne fra IUPAC kaldes tværbundet plast (termohærdning) undertiden som "harpiks" i plastindustrien. Ved maling bruges de som bindemiddel ( akrylmaling ) og som efterbehandlingslak, til restaurering som bindemiddel til retouchering og også som efterbehandlingslak.

Naturlig harpiks

Harpiks lækker fra tømmer. En dråbe trækker en tråd med hærdende, rynket hud efterfulgt af en frisk, afrundet, skinnende dråbe øverst.
Harpiks flygter fra bagagerummet til en rød gran
Træsaft med et lukket insekt
Ekstraktion af træsap
Harpiks fra Protium Sp. Fra slægten til familien balsamtræ

Naturlige harpikser er en blanding af forskellige kemiske stoffer. De dominerende forbindelser målt i mængde er harpikssyrer , der hører til carboxylsyrerne. Friske harpikser består stadig i ikke ubetydelig grad af flygtige og aromatiske forbindelser. Hvis disse fordamper, bliver det resterende materiale hårdere og hårdere. Derudover fører polymerisation , tværbinding og oxidationsreaktioner til størkning af bundfaldet.

Harpiks fra nåletræer , især fyrretræ , som er almindelig i de fleste anvendelser , er en tyktflydende, klæbrig og stærkt lugtende væske. Den er let i olie, let opløselig i alkohol og delvis opløselig i benzin , fin terpentin også i ammoniak .

En skelnen er for nylig , rezentfossile eller semi-fossile og fossile harpikser. Mens nylige harpikser kommer fra træer, der stadig lever i dag ( terpentin , balsamer , tyggegummilak , kolofonium , sandarak og mastiks ), er der for nylig opstået fossile harpikser fra tidligere repræsentanter for træarter, hvoraf nogle stadig eksisterer i dag. Disse kaldes kopaler . Fossil harpiks er kendt som rav . Oprindelsestræerne kan normalt ikke længere identificeres. Baltisk rav antages at stamme fra en forhistorisk art af nåletræ . Fossile harpikser er dårligt opløselige i alkohol.

Vegetabilske udskillelser uden harpiksfraktion består hovedsagelig af polysaccharider og er vandopløselige. De tæller ikke blandt de naturlige harpikser. Gummiharpikser repræsenterer blandede former for vandopløselige og harpiksholdige komponenter .

Uddannelse og erhvervelse

Træharpikser er sekundære metaboliske produkter fra planter, der transporteres til planteoverfladen via harpikskanaler (se også biosyntese af terpener ). I den normale livscyklus danner harpiksproducerende træer ”fysiologisk harpiks”. Efter skader øges den dannede mængde, den "patologiske harpiks" bruges til at lukke såret.

Den systematiske ekstraktion af træsaft udføres med harpiks . Kunstige skader er forårsaget af ridser i barken og den undslippende harpiks opsamles i en beholder. De anvendte træer inkluderer fyr, lærk og sandarak-træet . Fossile træharpikser såsom rav fås ved at søge i rigelige områder (f.eks. Strande), efterforskning eller minedrift .

Behandling og brug

Det mest kendte naturlige harpiksprodukt er sandsynligvis kolofonium , der hovedsageligt opnås fra harpiksen af ​​fyr og gran og bruges i mange produkter, f.eks. B. som klæbemiddel til klæbende plaster, i tyggegummi og til behandling af buehår på strengeinstrumenter. Kolofonium er den faste rest, der opstår, når nåleharpiks opvarmes, efter at terpentinolien er destilleret af. Kolofoni forsæbt med alkali eller modificeret ved en Diels-Alder-reaktion med maleinsyreanhydrid anvendes til papirfremstilling for at gøre det hydrofobt. Denne proces, kendt som størrelse , forbedrer papirets skrivbarhed og printbarhed.

Harpiks fra både nåletræer ( terpentin , mastiks ) og fra løvtræer ( dammar ) spillede en vigtig rolle i europæisk oliemaleri . De er blevet brugt i kombination med andre stoffer som bindemidler til farvepigmenter siden det 15. århundrede . Kvaliteten af ​​malingen med olieharpiks havde flere fordele i forhold til de tidligere almindelige malinger, og frem for alt muliggjorde den et større væld af nuancer gennem blødere farveovergange på grund af bedre blandbarhed. Den tempera maleri hvis bindemidler er emulsioner, og endnu tidligere Wachsmalerei blev således fordrevet. Derudover har harpikser været brugt til fremstilling af maling siden oldtiden .

I Grækenland tilsættes harpiksen fra Aleppo-fyren til vin, hvilket giver den en særlig aroma. Denne vin kaldes retsina . Nogle tropiske harpikser som Elemi og Copal samt især myrra og røgelse bruges stadig som røgelse i dag.

Harpikser er ekstrakter fra dehydrerede naturlige harpikser. De bruges som mellemprodukter i den kemiske industri, for eksempel som syntetisk gummi, til marine maling eller til pigmentproduktion. Sæber fremstillet af harpiks, også til industriel brug, kaldes dresinates . Resorcinol , et destillat fra naturlige harpikser, anvendes som en vedhæftningsfremmende faktor i dækkonstruktion såvel som til fremstilling af farvestoffer, plast, klæbemidler og flammehæmmere såvel som i lægemidler.

brug

marked

Den kemiske industris årlige efterspørgsel efter naturlige harpikser anslås til 31.000 t (inklusive naturlige voksarter). Tyskland importerer 5.000 til 16.000 t dehydreret naturlige harpikser årligt. Den overvejende anvendelse af naturlige harpikser målt i mængde er fremstilling af maling, lak og lim.

Syntetisk harpiks

Harpikser (også syntetiske harpikser kaldes) til ISO 4618: 2014 Maling og lak - udtryk ved polymerisering - polyaddition - eller syntetiske harpikser med polykondensering . Ifølge IUPAC- konventionerne er de bløde faste stoffer eller stærkt tyktflydende stoffer, der normalt indeholder præpolymerer med reaktive funktionelle grupper . Ved forarbejdning består syntetiske harpikser normalt af to hovedkomponenter. Blanding af begge dele (harpiks og hærder) resulterer i en reaktiv harpiksforbindelse. Under hærdningen øges viskositeten, og når hærdningen er afsluttet, opnås en infusibel plast ( termohærdet ). Efter IUPAC kan termohærdende produkter (ger.: Skal termohærdende ) ikke kaldes harpiks.

Syntetiske harpikser kan modificeres af naturlige stoffer, for eksempel vegetabilske eller animalske olier eller naturlige harpikser, såsom. B. med alkydharpikser . Naturlige harpikser, der er blevet modificeret ved forestring eller forsæbning, betegnes også syntetiske harpikser . I bred forstand og i modsætning til IUPACs anbefalinger betegnes alle polymerer, der er grundlaget for plast, organisk belægning eller maling og lignende, harpikser i industrien (især i den engelsktalende verden) . Uden behovet betegnes således polyethylen som polyethylenharpiks eller på engelsk som polyethylenharpiks . ISO 472: 2013 Plast - Vilkår skaber et meget inhomogent, næppe nyttigt udtryksfelt . Ordet harpiks sidestilles direkte eller indirekte med ordet plastik såvel som den støbeforbindelse, der anvendes i en produktionsproces eller generelt med polymer .

Egenskaber og behandling

Syntetiske harpikser er normalt flydende eller faste amorfe produkter uden skarpt kogepunkt eller smeltepunkt . Til industriel anvendelse er harpikserne ofte tilgængelige i form af en emulsion eller suspension eller produceres i denne form. Mange af disse harpikser er i princippet også anvendt som virkelige opløsninger , men da det er i dette mest nødvendige opløsningsmidler til flygtige organiske forbindelser, er denne andel faldende. I tilfælde af klassiske harpikser, såsom phenolharpikser, finder hærdningen sted via en polykondensation; de kaldes derfor kondensharpikser og skal behandles under høje tryk. Harpikser, der hærder til dannelse af termohærdende stoffer uden at opdele flygtige komponenter, er vigtige for industrien. Disse harpikser kaldes reaktive harpikser . Et eksempel på dette er fotoinitierede hærdningsacrylater , hvor radikal polymerisation finder sted gennem UV eller synligt lys. Epoxider hærder derimod via en polyaddition, også uden spaltning.

Hærdelige støbeforbindelser er normalt fritflydende forbindelser, der behandles til støbte dele og halvfabrikata i en varmformningsproces med umiddelbart efterfølgende irreversibel hærdning ved forhøjet temperatur. I dette tilfælde er høje tryk ofte nødvendige for at fylde formen fuldstændigt. Syntetisk harpiks behandles ofte ved hjælp af en støbeproces. Her er støbeharpiksen hældes i en genanvendelig eller en tabt støbeform.

historie

  • 1902: Udvikling af den første teknisk anvendelige syntetiske harpiks ( Carl Heinrich Meyer ): phenolformaldehydharpiks ("Laccaïn"), en erstatning for shellak
  • 1907: "Varme- og trykningspatent" af Leo Hendrik Baekeland → Hærdning af phenolharpikser : første termohærdende plast ( Bakelit )
  • 1910: Patent for Dr. Kurt Albert og Dr. Ludwig Berend for første olieopløselig syntetisk harpiks fremstillet af phenoler og formaldehyd ( "Albertole"), se også billak
  • indtil i dag: Udvikling af mange typer syntetiske harpikser og ændring af deres egenskaber

Kemiske underinddelinger

  • Phenolharpikser (phenolformaldehydharpiks, PF-harpiks)
    • Anvendelse: hus af elektriske apparater (mellem de to verdenskrige); god isolator til elektrisk strøm; stadig alsidig i dag ( ionbytter )
    • Produktion: polykondensering af formaldehyd og phenol
  • Aminoplaster : urinstofformaldehyd (UF-harpiks), melaminformaldehydharpiks (MF-harpiks)
    • Produktion: polykondensering af formaldehyd med urinstof eller melamin
  • Epoxyharpikser :
    • Anvendes som støbegods; Kompositmateriale; klæbemiddel
    • vigtigste produktion: polyaddition og kondens fra polyvalente phenoler og epichlorhydrin (med alkalisk lud)
  • Polyesterharpiks (UP-harpiks)
    • Produktion baseret på umættede polyestere (med andre plastkomponenter såsom styren )
    • Anvendelse: maling, støbharpiks; Forstærkning af styrke gennem glasfiberadditiver, rørforingsprocesser (rehabilitering af kloak)
    • Hærdning: Via peroxidinduceret radikalpolymerisation
  • Polyesterharpikser (mættet polyester)
    • Fremstillet af hovedsageligt mættede byggesten med overskydende hydroxy / carboxy
    • Anvendelse: maling, væske eller pulver
    • Hærdning: tværbinding med melaminer , isocyanater eller epoxider
  • ABS-harpikser

Yderligere eksempler

brug

Der er en bred vifte af applikationer, der svarer til det store antal forskellige harpiks typer. Anvendelser til lim , klæbemidler , lak , men også til fremstilling af støbte dele er typiske .

Harpikser anvendes blandt andet i følgende anvendelsesområder:

svulme

Individuelle beviser

  1. ↑ Eberhard Tuescher, Matthias F. Melzig, Ulrike Lindequist: Biogene lægemidler. En lærebog i farmaceutisk biologi. Videnskabelig forlagsvirksomhed, Stuttgart 2012, ISBN 978-3-8047-2495-2 .
  2. ^ Karl Hiller, Matthias F. Melzig: Leksikon af lægeplanter og lægemidler . 2. udgave. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2010, ISBN 978-3-8274-2053-4 .
  3. ↑ Indtastning af harpiks . I: IUPAC Compendium of Chemical Terminology ("Guldbogen") . doi : 10.1351 / goldbook.RT07166 Version: 2.3.3.
  4. ↑ Gerd Collin, Rolf Mildenberg og Mechthild Zander: Harpiks, syntetisk. Pp. 1-2, I: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, Weinheim 2005, doi : 10.1002 / 14356007.a23_089 .
  5. ↑ Hubertus R. Drobner:  SOUBIROUS, Bernadette. I: Biographisch-Bibliographisches Kirchenlexikon (BBKL). Bind 10, Bautz, Herzberg 1995, ISBN 3-88309-062-X , Sp. 839-843.  ( Artikel / begyndelsen af ​​artiklen i internetarkivet )
  6. ↑ Federal Statistical Office, 2008: Data om import og eksport af råvarer og udvalgte produkter. Datastatus september 2008.
  7. ↑ ISO 4618: 2014 (de), Belægningsmaterialer - Betingelser. iso.org
  8. ↑ Indtastning af harpiks . I: IUPAC Compendium of Chemical Terminology ("Guldbogen") . doi : 10.1351 / goldbook.RT07166 Version: 2.3.3.
  9. ↑ Indtastning på termohærdende polymer . I: IUPAC Compendium of Chemical Terminology ("Guldbogen") . doi : 10.1351 / goldbook.TT07168 Version: 2.3.3.
  10. ↑ Brockhaus, videnskab og teknologi. 3. bind, Spektrum Akademischer Verlag, Mannheim; Heidelberg 2003, ISBN 978-3-8274-1168-6 .
  11. ↑ iso.org: ISO 472: 2013; Plast - vilkår

Weblinks

Commons : Harpiksalbum  med billeder, videoer og lydfiler
Wiktionary: Harz  - forklaringer på betydninger, ordets oprindelse, synonymer, oversættelser