<Desc/Clms Page number 1>
"Werkwijze voor het vervaardigen van een hoofdzakelijk geslotencellig fenolschuim"
Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een hoofdzakelijk geslotencellig fenolschuim door het uitharden van een schuimsysteem dat ten minste een fenolhars en een blaasmiddel bevat.
De aldus vervaardigde fenolschuimen worden voornamelijk gebruikt als isolatiemateriaal. In deze toepassing is het belangrijk dat het gehalte aan gesloten cellen in het schuim voldoende hoog is. Immers, een hoog gehalte aan gesloten cellen is nodig om een schuim met een lage warmtegeleidingscoëfficiënt te bekomen en verder om te vermijden dat het schuim vocht zou absorberen.
In de Europese octrooiaanvraag nr. 0 170 357 wordt een werkwijze voor het vervaardigen van fenolschuim beschreven die beantwoordt aan de hierboven gegeven algemene omschrijving. Volgens deze laatste octrooiaanvraag is het essentieel de temperatuur van het uithardende fenolhars zodanig te controleren dat deze niet tot boven 850 C stijgt. Op deze manier wordt vermeden dat een te groot aantal cellen bij het uitharden zouden open barsten waardoor onder meer slechte isolatie-eigenschappen zouden verkregen worden.
Een dergelijke beperking van de temperatuur tijdens het uitharden houdt echter in dat het uithardingsproces niet steeds optimaal kan gecontroleerd worden. Inderdaad, door bij het uitharden hogere temperaturen te gebruiken, zou anders een betere uitharding verkregen kunnen worden.
<Desc/Clms Page number 2>
De uitvinding heeft dan ook tot doel een werkwijze voor het vervaardigen van fenolschuim te verschaffen waarin de temperatuur tijdens het uitharden tot hogere waarden mag oplopen zonder dat hierdoor een te groot aantal cellen zouden open barsten.
Tot dit doel voert men in de werkwijze volgens de uitvinding het uitharden uit in aanwezigheid van een al dan niet gealkyleerd morfoline dat al dan niet volledig gefluoreerd is en dat aan de volgende algemene structuurformule beantwoordt :
EMI2.1
NO waarin : n > 4 x = 2n + l-y y = 2n + 1 - x.
Door de toevoeging van dit morfoline wordt niet alleen het open barsten van de cellen bij hogere temperaturen verminderd doch wordt daarenboven een minder bros of m. a. w. een flexibeler schuim verkregen.
In een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding die bijzonder doeltreffend gebleken is, voert men het uitharden uit in aanwezigheid van perfluoro-N-methylmorfoline.
In een bijzondere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding bevat genoemd blaasmiddel ten hoogste 50 gew. %, en bij voorkeur ten hoogste 5 gew. %, volledig gehalogeneerde chlorofluorokoolwaterstoffen.
In een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding is genoemd blaasmiddel nagenoeg vrij van volledig genalogeneerde chlorofluorokoolwaterstoffen. Het bevat dan bij voorkeur een fysisch blaasmiddel uit de groep van de gehydrogeneerde chlorofluorokoolwaterstoffen zoals HCFK 141b, HCFK 123, HCFK 22, HCFK 142b en HCFK 134a, de onvolledig gehalogeneerde koolwaterstoffen zoals 2-chloorpropaan of de koolwaterstoffen zoals isopentaan, n-pentaan,
<Desc/Clms Page number 3>
cyclopentaan en hexaan, of een combinatie van deze fysische blaasmiddelen.
Algemeen wordt aangenomen dat de blaasmiddelen bestaande uit volledig gehalogeneerde koolwaterstoffen (CFK's) schadelijk zijn voor de beschermende ozonlaag boven de aarde. Deze CFK's hebben echter ideale eigenschappen voor het verkrijgen van fijncellige fenolschuimen met een goede isolatiecoëfficiënt. Thans werd gevonden dat ook met andere fysische blaasmiddelen zoals bijvoorbeeld met de gedeeltelijk gehydrogeneerde chlorofluorokoolwaterstoffen (HCFK's) analoge resultaten verkregen kunnen worden indien deze gebruikt worden in combinatie met een morfoline zoals hierboven gedefinieerd en in het bijzonder met perfluoro-N-methylmorfoline. Door het gebruik van een dergelijk morfoline wordt inderdaad een fijnere celstructuur verkregen. Dit werd in het bijzonder duidelijk vastgesteld voor perfluoro-N-methylmorfoline.
In een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding laat men bij het uitharden de schuimtemperatuur oplopen tot een temperatuur die groter is dan 850C en die bij voorkeur gelegen is tussen 87 en 130 C en meer in het bijzonder tussen 88 en 95 C.
Door dergelijke hoge temperaturen toe te passen in combinatie met het gebruik van een hierboven gedefinieerd morfoline zoals perfluoro-N-methylmorfoline kunnen fenolschuimen vervaardigd worden die in vergelijking met bij lagere temperaturen vervaardigde fenolschuimen eenzelfde gehalte aan open cellen bezitten en tevens eenzelfde warmtegeleidingscoëfficiënt doch die daarentegen beter uitgehard zijn. Vastgesteld werd dat door deze betere uitharding een schuim verkregen wordt dat minder bros is en bovendien nog een goede hardheid heeft. Zowel de hardheid als de brosheid zijn
<Desc/Clms Page number 4>
belangrijke eigenschappen van het fenolschuim dat bijvoorbeeld als vloerisolatie gebruikt wordt of bijvoorbeeld ook als half-cilindervormige schalen die rond een te isoleren leiding in elkaar kunnen geklikt worden.
Een verder voordeel van hogere temperaturen bij het uitharden is dat dit uitharden en dus ook het gehele produktieproces dan sneller verloopt.
Verdere bijzonderheden en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hierna volgende beschrijving van enkele uitvoeringsvormen van een werkwijze voor het vervaardigen van een hoofdzakelijk geslotencellig fenolschuim volgens de uitvinding. Deze beschrijving wordt enkel als voorbeeld gegeven en is niet beperkend voor de draagwijdte van de uitvinding.
Algemeen heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een hoofdzakelijk geslotencellig fenolschuim door het uitharden van een schuimsysteem dat ten minste een fenolhars en een blaasmiddel bevat. In het bijzonder wordt een fenolschuim verkregen met ten minste 80 % gesloten cellen en bij voorkeur zelfs met ten minste 90 % gesloten cellen.
Met de uitdrukking"schuimsysteem"wordt hier bedoeld een vooraf vervaardigd fenolhars dat door toevoeging van warmte en/of een katalysator nog verder kan reageren en waaraan ten minste een blaasmiddel toegevoegd is zodanig dat een mengsel of meer bepaald een emulsie verkregen wordt die tijdens de verdere reactie van het fenolhars uitschuimt. Dit uitschuimen wordt veroorzaakt door het blaasmiddel dat door de toegevoegde warmte maar vooral ook door de warmte die tijdens de verdere exotherme reactie van het fenolhars vrijkomt, expandeert.
Het fenolhars wordt geproduceerd door condensatie van een al dan niet gesubstitueerd fenol
<Desc/Clms Page number 5>
en/of fenolderivaat en een aldehyde. De moleculaire verhouding tussen het aldehyde en het fenol is kleiner dan 4. Het fenolhars kan zowel van het resol als van het novolak type zijn.
Als fenolderivaten kunnen al dan niet gealkyleerde-of arylgesubstitueerde fenolverbindingen aangewend worden, met als algemene struktuurformule :
EMI5.1
waarbij R1 tot R waterstofatomen, alkylgroepen, arylgroepen, hydroxylgroepen of een combinatie van deze voorstellen. Belangrijke voorbeelden hiervan zijn
EMI5.2
fenol paragesubstitueerde hogere fenolen catechol beta fenylalkylgesubstitueerde fenolen enz... Ook polynucleaire fenolderivaten, zoals bij voorbeeld bisfenolen of tri- of tetranucleaire fenolverbindingen komen voor de bereiding van desbetreffende fenolschuimen in aanmerking. Verder kunnen combinaties van al deze verbindingen aangewend worden.
Als aldehyden kunnen, naast het meest klassieke formaldehyde, ook hogere homologen aangewend worden, zoals glyoxal, acetaldehyde, benzaldehyde, furfural, choral, enz... Ook produkten die aldehyden kunnen vrijgeven onder de reaktie-omstandigheden komen in aanmerking (bijvoorbeeld para-formaldehyde).
Voor de produktie van resolharsen wordt de condensatie tussen het fenol (derivaat) en het aldehyde doorgevoerd onder basische omstandigheden. Hierbij worden als katalysatoren hydroxyden, carbonaten of
<Desc/Clms Page number 6>
organische amines aangewend. Preferentieel wordt in het totale reactiemengsel minder dan 5 gew. % katalysator aangewend.
De condensatie gebeurt meest gebruikelijk bij temperaturen tussen 60 C en 150 C en wordt onderbroken in een tijd die gewoonlijk minder dan 8 uren bedraagt. In het produktieproces van de resolharsen wordt meestal water toegevoegd waarbij dit vaak fungeert als oplosmiddel voor het aldehyde. De technologie om deze resolharsen te produceren kan van het conventionele type zijn, waarbij na het verloop van de condensatie de reaktie vertraagd wordt door graduele afname van de temperatuur, en volledig stilgelegd wordt door neutralisatie van de basische katalysator. De technologie kan ook van het"ionenuitwisselings"-type zijn. Hierbij wordt gebruik gemaakt van diverse ionenuitwisselingsharsen om het fenolhars substantieel ionvrij te maken.
Dergelijke harsen vertonen na produktie ook vaak een grotere stabiliteit dan deze van het hierboven beschreven conventionele type.
In de produktie van novolakken is het bekend dat de aldehyde/fenol (derivaat) ratio kleiner is dan 1.
Preferentieel is deze verhouding gelegen tussen 0, 3 en 1. De condensatie verloopt meest gebruikelijk onder zure of neutrale omstandigheden. Hierbij worden hetzij sterke zuren, zoals bijvoorbeeld zwavelzuur en waterstofchloride, hetzij zwakkere zuren, zoals bijvoorbeeld oxaalzuur of fosforzuur gebruikt. Ook kunnen de novolakken gesynthetiseerd worden met specifieke metaalkatalysatoren zoals bijvoorbeeld Zn (Acetaat) 2.
In tegenstelling met de resole, moet zoals bekend voor de uitharding van novolakken steeds een aldehydedonor toegevoegd worden, zoals bijvoorbeeld een aktief resolhars of produkten zoals bijvoorbeeld hexamethyleentetramine, paraformaldehyde, trioxaan,
<Desc/Clms Page number 7>
dioxolaan, enz... Er wordt preferentieel gebruik gemaakt van een concentratie tussen 1 en 30 gewichtsdelen aldehydedonor t. o. v. 100 gewichtsdelen novolak.
Na de synthese van het resol- of novolakhars wordt het overtollige water verwijderd waarna het eindprodukt afgezonderd wordt en eventueel verder kan omgezet worden tot bijvoorbeeld een resol-, respectievelijk novolak oplossing, derivaat, enz...
Voor de produktie van het fenolschuim wordt aan het aldus verkregen condensatieprodukt van fenol of fenolderivaat en aldehyde, een fysisch blaasmiddel toegevoegd. Dit blaasmiddel wordt meer bepaald in de visceuze massa van het fenolhars geëmulgeerd.
Als blaasmiddel kan gebruik gemaakt worden van de bekende volledig gehalogeneerde chlororluorokoolwaterstoffen (CFK's). Wegens de negatieve effecten van dergelijke koolwaterstoffen op de ozonlaag wordt in een voorkeursuitvoeringsvorm een fysisch blaasmiddel gebruikt dat ten hoogste 50 gew. % van deze CFK's bevat en bij voorkeur slechts ten hoogste 5 gew. % CFK's.
Ideaal wordt een blaasmiddel gebruikt dat nagenoeg vrij is van CFK's.
Bijzonder geschikte blaasmiddelen verschillend van de CFK's zijn de gehydrogeneerde chlorofluorokoolwaterstoffen zoals HCFK 141b, HCFK 123, HCFK 22, HCFK 142b en HCFK 134a. Andere mogelijke blaasmiddelen zijn alkanen (gehalogeneerde alkanen in zuivere vorm en/of als mengsel), of verder produkten die door thermische degradatie gassen zoals N2 of C02 vrijstellen, zoals bijvoorbeeld de azoverbindingen, de N-nitroseverbindingen, de sulfonylhydrazides..., of produkten die gassen vrijstellen door chemische ontbinding, zoals bijvoorbeeld de aardalkali-en alkalicarbonaten onder invloed van zuur milieu. De hoeveelheid blaasmiddel aangewend in de formulering is
<Desc/Clms Page number 8>
funktie van de te bekomen densiteit. Er wordt gewoonlijk gebruik gemaakt van 0 - 50 gewichtsdelen blaasmiddel per 100 gewichtsdelen hars.
Om met deze alternatieve blaasmiddelen eenzelfde type celstructuur te kunnen bekomen als met de conventionele CFK's, wordt in de werkwijze volgens de uitvinding de uitharding en dus het uitschuimen van het fenolhars uitgevoerd in aanwezigheid van een al dan niet gealkyleerd morfoline dat al dan niet volledig gefluoreerd is en dat aan de volgende algemene
EMI8.1
structuurformule beantwoordt Cn Hx Fy waarin : n 4 x = 2n + l-y y = 2n + 1 - x.
Zoals verder zal blijken laat een dergelijk morfoline aldus ook toe de algemene fysische eigenschappen van het fenolschuim te verbeteren. In het bijzonder kan een flexibeler schuim verkregen worden. Onder de hierboven aangegeven morfolines wordt de voorkeur gegeven aan het perfluoro-N-methylmorfoline.
Een belangrijk voordeel van het gebruik van een dergelijk morfoline bestaat er in dat de temperatuur in het uitschuimend hars hoger mag oplopen zonder dat een te grote hoeveelheid van de cellen zouden openbarsten, vooral dan in het centrum van het schuim waar de temperatuur wegens de exotherme reactie het hoogst wordt. Bij de produktie van schuimblokken wordt de hoogste temperatuur gemiddeld enkele uren na het starten van het uithardingsproces verkregen.
In een doeltreffende uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding laat men de inwendige schuimtemperatuur oplopen tot boven 850 C en bij voorkeur tot een temperatuur gelegen tussen 87 en 130 C. Een bijzondere voorkeur wordt gegeven voor het laten oplopen van de temperatuur tot 88 ä 95 C. Op deze manier wordt
<Desc/Clms Page number 9>
het, in vergelijking met schuimen waarbij de schuimtemperatuur beneden 85 C gehouden werd, mogelijk een hard doch minder bros fenolschuim te produceren.
Vermits het controleren van de schuimtemperatuur reeds bekend is, zal hier niet al te diep op ingegaan worden. In het bijzonder voor blokschuim kan in het algemeen gesteld worden dat de maximale inwendige temperatuur die zal bereikt worden, in hoofdzaak afhankelijk is van de exothermie van het uitschuimende fenolhars en minder van de omgevings- of oventemperatuur gezien de isolerende eigenschappen van het fenolschuim.
De oventemperatuur wordt in hoofdzaak ingesteld om het temperatuursgradiënt in de schuimblok zo klein mogelijk te maken. Voor laminaatschuim daarentegen, kan de inwendige schuimtemperatuur beter gecontroleerd worden door een aanpassing van de omgevings- of oventemperatuur. Dergelijke schuimen hebben immers slechts een geringe dikte.
Om de hiervoor beschreven effecten op de celstructuur en op het openbarsten van de cellen te verkrijgen, is een hoeveelheid van 0, 01 tot 10 gewichtsdelen van het morfoline en in het bijzonder van het perfluoro-N-methylmorfoline per 100 gewichtsdelen hars doeltreffend gebleken. Bij voorkeur wordt ongeveer 0, 05 tot 5 gewichtsdelen van het morfoline per 100 gewichtsdelen hars gebruikt. Het is duidelijk dat deze gewichtsdelen hars betrekking hebben op het geheel van het hars, dus met daarin ook de hoeveelheid in het gebruikte hars aanwezig oplosmiddel.
In de meeste gevallen is er voor het uitharden van het schuimsysteem een katalysator vereist.
In deze ge lallen echter waarin een bijzonder actief fenolhars met thermohardende eigenschappen aangewend wordt, kan het toevoegen van energie, zoals bijvoorbeeld onder de vorm van een temperatuursstijging, voldoende katalytisch effekt veroorzaken zodat het toevoegen van
<Desc/Clms Page number 10>
een katalysator fakultatief wordt. Bovendien kan er, afhankelijk van het harstype base, een gekatalyseerde uitharding van het hars uitgevoerd worden.
Als katalysator kan gebruik gemaakt worden van een anorganisch zuur, zoals zwavelzuur, fosforzuur, enz... of een mengsel hiervan, of van een organisch sterk zuur zoals bijvoorbeeld de arylsulfonzuren van het algemeen type :
EMI10.1
waarbij R, R2 en R3 een alkylgroep, halogeen, amine, S03H, arylgroep of een combinatie van deze voorstelt.
Andere bruikbare arylsulfonzuren zijn de produkten, zoals bijvoorbeeld de gesubstitueerde naftaleensulfonzuren. Preferentieel wordt gebruik gemaakt van de zuivere vormen, of van mengsels van deze verbindingen. Zoals aangegeven in het US-octrooi nr. 4478958 is de bepalende factor voor de bruikbaarheid niet de aard van het zuur dan wel de aciditeitsconstante en de compatibiliteit van het zuur met het hars en met de solventen in het hars. Zoals bekend kunnen de fenolharsen ook uitgehard worden in basisch milieu.
De hoeveelheid katalysator bedraagt 0, 5 tot 40 gewichtsdelen per 100 gewichtsdelen hars. Gebruikelijk is deze hoeveelheid kleiner dan 25 gewichtsdelen.
Het schuimsysteem volgens de uitvinding bevat naast het fenolhars, het blaasmiddel en meestal de katalysator, bij voorkeur nog een tensioactieve verbinding als emulsie- en schuimstabilisator. Deze tensioaktieve verbinding kan van het organisch type zijn, zoals bijvoorbeeld de condensatieprodukten van
<Desc/Clms Page number 11>
alkyleenoxydes (zoals bijvoorbeeld ethyleenoxyde en propyleenoxyde of een combinatie van deze) met alkylfenolen (zoals bijvoorbeeld nonylfenol, dodecylfenol, enz... ). Ook de geëthoxyleerde produkten van veresterde olie zijn voorbeelden van gekende schuimstabilisatoren (zie US-octrooi nr. 3 779 959).
Andere types van tensioactieve verbindingen, zoals bijvoorbeeld siloxaan-oxyalkyleen copolymeren, die essentieel si-o-c en/of Si-C bindingen bevatten, kunnen eveneens voor dit doeleinde aangewend worden.
Gewoonlijk worden hoeveelheden gebruikt tussen 0, 1 en 10 gewichtsdelen per 100 gewichtsdelen hars. Preferentieel wordt gebruik gemaakt van 1 tot 6 gewichtsdelen.
Verder kunnen nog een aantal additieven toegevoegd worden om de fysische eigenschappen van het eindprodukt onder controle te houden. Onder deze componenten kunnen de volgende verbindingen gecatalogeerd worden : - ureum en/of resorcinol of derivaten hiervan om de vrijkomende hoeveelheden aldehyde te maskeren. De hoeveelheden die hier aangewend worden, liggen tussen
0 en 15 gewichtsdelen per 100 gewichtsdelen hars.
Meer specifiek worden hoeveelheden gebruikt tussen 1 en 5 gewichtsdelen ; - weekmakers, zoals bijvoorbeeld dimethylteraftalaat, dimethylftalaat, polymere ftaalzure esters, sulfonamides, enz... De aangewende hoeveelheden zijn gewoonlijk kleiner dan 25 gewichtsdelen per 100 gewichtsdelen hars ; - andere additieven, zoals vulstoffen, kleurstoffen, enz... kunnen in deze uitvinding aangewend worden. De hoeveelheden die hier gebruikt worden, kunnen oplopen tot 50 gewichtsdelen per 100 gewichtsdelen hars, en dit afhankelijk van de aard van het additief.
Een verder additief dat door de uitvinding voorgesteld wordt is kaliumacetaat, meer in het
<Desc/Clms Page number 12>
bijzonder in een hoeveelheid van ten hoogste 2 gewichtsdelen per 100 gewichtsdelen fenolhars. Vastgesteld werd dat dit kaliumacetaat in het schuimsysteem kan gebruikt worden om het eventueel optreden van luchtgaten in het fenolschuim terug te dringen.
In een bijzondere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt het fenolschuim geproduceerd door het hars, de katalysator, het blaasmiddel, de schuimstabilisator en eventueel andere additieven met elkaar te vermengen, waardoor het schuimsysteem bijna onmiddellijk expandeert onder atmosferische druk.
Voor de vormgeving van het schuim kan het reagerend mengsel in een gesloten vorm aangebracht worden in een zodanige hoeveelheid dat door de expansie het schuim de volledige vorm vult en er een druk opgebouwd wordt. Deze druk kan in bepaalde omstandigheden oplopen tot meer dan 1000 kPa. Bij de produktie van lage densiteitsschuimen blijft de opgebouwde druk gebruikelijk onder 80 kPa. Mede door de exothermie van de reaktie en de verhoogde temperatuur van de vorm ontstaat een harde schuimplaat.
Een andere mogelijkheid om de fenolharsen te verwerken is de continue methode. Hierbij worden de componenten onder druk gemengd in een mengkamer. Het mengsel wordt aangewend hetzij door een heen en weer bewegende arm, hetzij door een speciaal distributiesysteem, bijvoorbeeld bestaande uit een aantal mengkoppen die naast elkaar geïnstalleerd zijn, hetzij door eender welk systeem waarbij het materiaal homogeen kan verdeeld worden. Het reagerend schuim wordt op een onderbekleding gelegd, die van eender welke aard kan zijn, en die in beweging gebracht wordt op een onderste transportband.
<Desc/Clms Page number 13>
Het expanderend schuim wordt in contact gebracht met een bovenbekleding die bewogen wordt door een bovenste transportband. De afstand tussen de transportbanden bepaalt de dikte van de geproduceerde platen. Verdere expansie van het schuim wordt beperkt door zogenaamde drukplaten, zodat een druk ontstaat die meestal groter is dan 10 kPa en preferentieel ca. 40 kPa bedraagt. De verhoogde temperatuur ter hoogte van de transportbanden die tot een temperatuur van 60 ä 70 C verwarmd worden, zorgt voor een snellere uitharding van het schuim. De schuimen geproduceerd op deze wijze hebben een densiteit die meest gebruikelijk tussen 20 en 80 kg/m3 gelegen is.
De fenolschuimen kunnen ook geproduceerd worden in blokken, waarbij het expanderend mengsel gebracht wordt in een open vorm en onder atmosferische omstandigheden verder uithardt.
Een andere manier om fenolschuim te produceren is een"in situ"schuimvorming. Hierbij wordt het reagerend mengsel met een geschikt verdeelsysteem aangebracht op de te behandelen oppervlakten.
Een andere mogelijkheid bestaat erin het expanderend schuim te injekteren tussen twee vaste platen, zoals bijvoorbeeld stalen platen, die gemonteerd zijn in een pers, zodanig dat de volledige expansie van het schuim beperkt wordt. Een typische toepassing voor dergelijke geproduceerde sandwichpanelen bestaat in het gebruik als constructiemateriaal.
De fenolschuimen kunnen al dan niet voorzien worden van een bekleding. De meest gebruikelijke bekledingen zijn van het type : - niet geweven glasvezels met organisch bindmiddel zoals ureum/formaldehyde, melamine/formaldehyde, polyvinyl- alkohol, enz...
- glasvlies met minerale coating, bitumen, enz...
- glasvlies in combinatie met Al laminaten
<Desc/Clms Page number 14>
- vaste bekledingen, zoals bijvoorbeeld gipsplaten, hout, perciet, enz...
- metaalfolie
In de volgende voorbeelden zal de werkwijze volgens de uitvinding en in het bijzonder de effecten van het gebruik van perfluoro-N-methylmorfoline meer in detail geïllustreerd worden.
De in deze voorbeelden aangegeven eigenschappen werden volgens de volgende meetmethodes bepaald : - brosheid (%) : ASTM C421 - gesloten cellen (%) : ASTM D2856, deel C - < \-waarde (W/mK) : ISO 2581 - hardheid (kPa) : DIN 53 421
Voorbeelden 1-5
In deze voorbeelden werd op een bekende manier vooreerst een fenolhars vervaardigd met karakteristieken zoals weergegeven in tabel l en dit uitgaande van fenol en formaldehyde.
EMI14.1
Tabel : Karakteristieken van het fenolhars formadehyde/fenol ratio 1, 4 % fenol 7, % formaldehyde 0, pH 5, De aangewende schuimformulaties zijn weergegeven in tabel 2.
<Desc/Clms Page number 15>
Tabel 2 : Schuimformulaties voorbeelden 1 -5
EMI15.1
<tb>
<tb> Voorbeeld <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5
<tb> Hars <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 100
<tb> Surfactant <SEP> G <SEP> 1284* <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4
<tb> Dimethylftalaat <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 5
<tb> HCFC <SEP> 141b <SEP> 12 <SEP> 12 <SEP> 12 <SEP> 12 <SEP> 12
<tb> Perfluoro-Nmethylmorfoline <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP>
<tb> Katalysator
<tb> [65% <SEP> HzSOd <SEP> [85% <SEP> H3POd <SEP>
<tb> 75/25 <SEP> 15 <SEP> 15 <SEP> 15 <SEP> 15 <SEP> 13
<tb>
* :
merknaam van ICI (= Castor oil derivaat + 40 EO)
De schuimen werden geproduceerd als blokken van 1 X 1 X 3 m in een open metalen vorm die in een oven op een temperatuur van 600C geplaatst werd. De bekomen karakteristieken zijn samengevat in tabel 3.
Tabel 3 : Karakteristieken van de schuimen uit voorbeelden 1 - 5
EMI15.2
<tb>
<tb> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5
<tb> Densiteit <SEP> (kg/m3) <SEP> 32,4 <SEP> 33 <SEP> 32,9 <SEP> 34 <SEP> 36
<tb> Max. <SEP> Exothermie <SEP> ( C) <SEP> 101 <SEP> 99 <SEP> 100 <SEP> 98 <SEP> 92
<tb> Broshied <SEP> (%) <SEP> 33,4 <SEP> 27 <SEP> 25 <SEP> 25 <SEP> 26
<tb> Gesloten <SEP> cellen <SEP> (%) <SEP> 79 <SEP> 85 <SEP> 92 <SEP> 91 <SEP> 91
<tb> #-waarde <SEP> (W/mK) <SEP> 0,0321 <SEP> 0,0210 <SEP> 0,0185 <SEP> 0,0187 <SEP> 0,0184
<tb>
Het is duidelijk dat voorbeeld 1 niet volgens de uitvinding is doch enkel als vergelijkend voorbeeld gegeven werd.
Uit de voorbeelden 1-5 blijkt duidelijk het effekt van het perfluoro-N-methylmorfoline : de hoge temperaturen, bereikt in het uithardend schuim na
<Desc/Clms Page number 16>
ongeveer een 5 ä 6-tal uren, veroorzaken gedeeltelijk opencellig materiaal (voorbeeld 1). Het toevoegen van kleine hoeveelheden perfluoro-N-methylmorfoline veroorzaakt een onverwachte verbetering in % gesloten cellen, A-waarde en brosheid. Hieruit blijkt dat de hoge exothermie die voor een uitstekende uitharding van het schuim zorgt, geen nadelige effekten heeft op de geslotencelligheid van het systeem.
Voorbeelden 6-9
In deze voorbeelden werd op een bekende manier vooreerst een fenolhars vervaardigde met karakteristieken zoals weergegeven in tabel 4 en dit eveneens uitgaande van fenol en formaldehyde.
Tabel 4 : Karakteristieken van het hars aangewend in voorbeelden 6 - 9 Formaldehyde/fenol ratio 1, 5/1
EMI16.1
% 16 % % fenol 6, % formaldehyde 0, pH 5, De aangewende formulaties zijn weergegeven in tabel 5.
<Desc/Clms Page number 17>
Tabel 5 : Schuimformulaties voorbeelden 6-9
EMI17.1
<tb>
<tb> Voorbeelden <SEP> 6 <SEP> 7 <SEP> 8 <SEP> 9
<tb> Hars <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 100
<tb> Surfactant <SEP> G <SEP> 1284* <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP>
<tb> Dimethylftalaat <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP>
<tb> HCFC <SEP> 141b <SEP> 11
<tb> HCFC123-13
<tb> 2 <SEP> chloor- <SEP> propaan <SEP> 8 <SEP>
<tb> pentaan-8
<tb> perfluoro-N-methylmorfoline <SEP> 0,9 <SEP> 0,9 <SEP> 0,9 <SEP> 0,9
<tb> [50% <SEP> H2S04] <SEP> (85% <SEP> H3P04]
<tb> (80/20)
<SEP> 17 <SEP> 17 <SEP> 17 <SEP> 17
<tb>
De schuimen werden op dezelfde manier als in voorbeelden 1-5 geproduceerd in blokken van 1 X 1 X 3 m.
De bekomen resultaten zijn samengevat in tabel 6.
Tabel 6 : Eigenschappen van de schuimen uit voorbeelden 6-9
EMI17.2
<tb>
<tb> Voorbeeld <SEP> 6 <SEP> 7 <SEP> 8 <SEP> 9
<tb> Densiteit <SEP> (kg/m3) <SEP> 45 <SEP> 47, <SEP> 2 <SEP> 46, <SEP> 3 <SEP> 44, <SEP> 2 <SEP>
<tb> Max. <SEP> Exothermie <SEP> (OC) <SEP> 89 <SEP> 91 <SEP> 89 <SEP> 92
<tb> Brosheid <SEP> (%) <SEP> 10 <SEP> 15 <SEP> 16 <SEP> 10
<tb> Gesloten <SEP> cellen <SEP> (%) <SEP> 93, <SEP> 4 <SEP> 91, <SEP> 3 <SEP> 92, <SEP> 7 <SEP> 89, <SEP> 2 <SEP>
<tb> #-waarde <SEP> (W/mK) <SEP> 0,0171 <SEP> 0,0182 <SEP> 0,0187 <SEP> 0,0205
<tb> Hardheid <SEP> (kPa) <SEP> 247 <SEP> 238 <SEP> 225 <SEP> 254 <SEP>
<tb>
Zoals blijkt uit deze voorbeelden laat het perfluoro-N-methylmorfoline toe om bij temperaturen gelegen tussen 88 en 95 C het materiaal te laten uitharden zonder dat slechte ^-waarden bekomen worden.
Het gevolg van deze goede uitharding zijn de lage brosheid en de hoge hardheid van het materiaal.
Het feit dat in deze voorbeelden 6-9 de temperatuur minder hoog opliep dan in de voorbeelden 1-5 is te wijten aan de kleinere reactiviteit van het fenolhars.
<Desc/Clms Page number 18>
Voorbeelden 10 - 11
In deze voorbeelden werd op een bekende manier vooreerst een fenolhars vervaardigd met karakteristieken zoals weergegeven in tabel 7 en dit eveneens uitgaande van fenol en formaldehyde.
Tabel 7 : Eigenschappen van het hars aangewend in voorbeelden 10-11
EMI18.1
Formaldehyde/fenol ratio 2/1 % fenol 2, % vrij formaldehyde 3, pH 5
Het hars zoals beschreven in tabel 7 werd aangewend voor het schuimen volgens het dubbelband procédé tussen transportbanden verwarmd op een temperatuur van ongeveer 65 C. De geproduceerde schuimen hadden een dikte van 7 cm.
De gebruikte schuimformulaties en de verkregen eigenschappen zijn weergegeven in tabel 8.
Tabel 8 : Schuimformulaties en eigenschappen
EMI18.2
<tb>
<tb> Voorbeeld <SEP> 10 <SEP> 11
<tb> Mars <SEP> 100 <SEP> 100
<tb> Ureum <SEP> 4, <SEP> 7 <SEP> 4, <SEP> 7 <SEP>
<tb> HCFC141b <SEP> 10 <SEP>
<tb> 2-chloorpropaan <SEP> - <SEP> 8 <SEP>
<tb> Perfluoro-N- <SEP> methylmorfoline <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> xyleenftolueen <SEP> sulfonzuur <SEP> 22 <SEP> 22
<tb> Densiteit <SEP> (kg/m3) <SEP> 42, <SEP> 3 <SEP> 42, <SEP> 6 <SEP>
<tb> Brosheid <SEP> (%) <SEP> 24 <SEP> 22
<tb> Gesloten <SEP> cellen <SEP> (%) <SEP> 92, <SEP> 3 <SEP> 93, <SEP> 7 <SEP>
<tb> X-waarde <SEP> (M/mK) <SEP> 0, <SEP> 0174 <SEP> 0, <SEP> 0186 <SEP>
<tb> Hardheid <SEP> (kPa) <SEP> 152 <SEP> 165
<tb>
Hieruit blijkt dat een hoge geslotencelligheid bekomen wordt en een goede isolatiewaarde.
Verder werd vastgesteld dat een
<Desc/Clms Page number 19>
fijncellige schuimstructuur verkregen werd die onder meer te wijten was aan de aanwezigheid van perfluoro-Nmethylmorfoline in de schuimformulaties.
Uit de voorgaande beschrijving zal het duidelijk zijn dat de uitvinding niet beperkt is tot de hiervoor beschreven uitvoeringsvormen maar dat daaraan allerlei wijzigingen kunnen aangebracht worden zonder buiten het kader van deze uitvinding te treden.