Verfahren zur Herstellung von mindestens aus Aminoplast bestehenden Kunstharzschäumen mit Hilfe einer Schaumspritzvorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von mindestens aus Aminoplast bestehenden Kunstharzschäumen mit Hilfe einer Schaumspritzvorrichtung, in der das Kunstharz und mindestens ein Schaummittel und ein Härtungsmittel vermischt werden.
Es zeigte sich, dass solche Aminoplastschäume besonders günstig herstellbar und in ihrer Struktur bzw. ihren Eigenschaften besonders günstig veränderbar sind, wenn nach dem erfindungsgemässen Verfahren kurz vor dem Spritzen während oder nach der Vereinigung mit der zum Erhärten führenden Reaktionskomponente dem sich bildenden Kunstharzschaum in noch nicht gehärtetem Zustand ununterbrochen als weitere Komponenten bzw.
Zuschlagstoffe mindestens ein trockener verteilter Feststoff in der Form eines trockenen Gas-Feststoffgemisches zugeführt wird.
Eine besondere Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung kann darin bestehen, dass die Lösungen sowie die Gas-Feststoffgemische räumlich und zeitlich unterschiedlich innerhalb der Schaumspritzvorrichtung zugeführt werden und der im Entstehen begriffene Aminoplastschaum nochmals vor der Austrittsöffnung einer weiteren Behandlung unterworfen wird, bevor er die Schaumspritzvorrichtung verlässt.
Gemäss einer weiteren besonderen Ausführungsform nach der Erfindung können in mit Druckluft verschäumte und Schaummittel enthaltende, dickflüssige Aminoplastharzlösungen Gas-Feststoffgemische eingedüst werden. die mit den anderen Reaktionskomponenten Gas entwickeln, so dass das geringere Schaumvolumen vergrössert wird.
Je nachdem, in welchem Zeitpunkt bzw. an welcher Stelle man die verschiedenen Zuschlagmittel bzw. Reaktionskomponenten zuführt, ergeben sich verschiedene Eigenschaften des Endprodukts, so dass man also die Eigenschaften des Erzeugnisses mit Hilfe der verschiedenen Varianten des erfindungsgemässen Verfahrens steuern kann. Man kann also auch so vorgehen, dass den wässerigen Lösungen des Aminoplastvorkondensats und den wässerigen Schaum- und/oder Härtungsmitteln, sowie den nach der Zusammenführung dieser Reaktionskomponenten zugeführten, unter Druck stehenden Lösungen und trockenen Feststoffen, Quell-, Lösungs- Bindungs- oder Verfestigungsmittel zugeführt werden.
Gewünschtenfalls kann man auch so vorgehen, dass den wässerigen Lösungen des Aminoplastvorkondensats und den wässerigen Schaum- und/oder Härtungsmitteln, sowie den nach der Zusammenführung dieser Reaktionskomponenten zugeführten, unter Druck stehenden Lösungen und trockenen Feststoffen, härtbare, selbsthärtende, plastifizierende, faserige, klebfähige, gelierfähige, treibfähige mit Wasser reagierende Stoffe als Emulsionen, Suspensionen, Pasten, Lösungen sowie trockenen Feststoffen oder Feststoffgemischen zugeführt werden.
Eine andere Möglichkeit ist die, dass die Feststoffe zumindest teilweise Aminoplastharzvorkondensatpulver sind, die schnell löslich, weit vorkondensiert und mikrofein gemahlen sind.
In manchen Fällen ist es empfehlenswert, dass das Aminoplastvorkondensatpulver mit organischen und anorganischen Stoffen, insbesondere hydraulisch erhärtenden Stoffen, gesondert oder als Feststoffgemisch im mittels Druckluft zerstäubten Zustand zugeführt wird.
Man kann dabei als Feststoffe von Aminoplasten verschiedene Harze oder Leime, jedoch auch furfurolmodifizierte Harze, vorbehandelte mechanische und/oder chemische und/oder mineralische Fest- bzw. Füllstoffe oder oberflächenaktiven, fettfreien Russ verwenden. Auch kann man wasserlöslichen Polyester und/oder Phenol und/oder Acrylharze in Mischung mit wasserlöslichen Aminoplastharzen verwenden.
Manchmal ist es von Vorteil, dem Schaummittel vor oder während des Produktionsprozesses schaumversteifende Mittel wie Dextrin. Gummiarabicum, < eComperla- ne , zuzufügen.
Für das Verfahren kann man ein wasserlösliches lufttrockenes Polyesterharz verwenden, gegebenenfalls in Verbindung mit Styrol und/oder mehrwertigen Alkoholen und/oder Oxydations- und/oder Reduktionsmitteln verwenden.
Auch kann man so vorgehen, dass die Lösungen und/oder Feststoffgemische bekannte Stickstoff- bzw.
Mischdüngemittel und Spurenelemente enthalten.
Mit besonders günstigem Erfolg kann man das Verfahren so anwenden, dass als Düngemittel Crotonylidendiharnstoff oder Harnstoffverbindungen mit Paraformaldehyd und Acetaldehyd und/oder Casein und/oder Ledermehl als Gasfeststoffgemisch verwendet werden, gegebenenfalls Chloride und/oder Sulfate und/oder Phosphate und/oder Nitrate. Hier ergibt sich eine weitere Möglichkeit, das Verfahren vorteilhaft anzuwenden, nämlich dadurch. dass Samen undíoder Zwiebeln von einem mit Düngemitteln versetzten Aminoplastschaum ummantelt werden, der eine so hohe Druck und Biegezugfestigkeit besitzt, dass er gleichzeitig als versandfertiges Verpak kungsmaterial wie auch als bodenverbesserndes Düngemittel verwendet werden kann.
In ähnlicher Art und Weise kann man so verfahren, dass die Lösungen und/oder Feststoffgemische Desinfektionsmittel. bakterientötende Mittel und/oder Giftstoffe enthalten. wie Resorcin, Calziumchlorid. Ätzkali, DDT .
In manchen Fällen empfiehlt es sich, Stoffe beizufügen, die mit Wasser in Reaktion treten, wobei man so vorgehen kann, dass als Lösung oder Feststoff, wie z.B.
Aluminiumsulfat, mehrwertige Alkohole, Sikative oder dgl. beigemischt werden.
Man kann ferner eine mehrschichtige Sandwichplatte mit unterschiedlicher Dichtung und Materialbeschaffenheit des Fertigschaums in einem kontinuierlichen Arbeitsgang herstellen. indem die Schichten im Durchlauf nacheinander aufgebracht werden, so dass sich auf diese Art und Weise am Ende des Arbeitsvorgangs die mehrschichtige Platte aufgebaut hat.
Soweit der Härtevorgang beschleunigt werden muss, wird sich in manchen Fällen die Zufuhr von Wärme besonders vorteilhaft auswirken. Dort wo bei dem Verfahren Formaldehyd frei wird oder im Laufe des Verfahrens freigeblieben ist, kann dessen Bindung durch Amoniakzufuhr erfolgen.
Ein weiterer Vorschlag geht dahin, den Aminoplastschaum dadurch zu versteifen, dass Verfestigungen organischer oder anorganischer Art in Form von festen, faserigen oder geflochtenen sowie porösen Geweben oder gestanzten Blechen verwendet werden.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer Mischkammer getrennte Zufuhrleitungen für mindestens zwei Komponenten des Aminoplastschaums und mindestens zwei weitere Zufuhrleitungen für die Zufuhr von unter Druck stehenden Lösungen und mindestens eine Zufuhrleitung für Gas sowie für die Gas-Feststoffgemische vorgesehen sind, während ferner die Mischkammer rohrförmig ausgebildet ist und eine Anzahl hintereinander liegende auswechselbare Einsatzstücke (9 bis 13) enthält, die sich düsenförmig verengen und aus Antihaftmatedal bestehen.
Es sind verschiedene Verfahren zum Herstellen isolierender Massen durch Verschäumen wässeriger Lösungen härtbarer Aminoplaste bekannt, wobei dieser so hergestellte Schaum dann dadurch ausgehärtet wird, dass man einerseits die wässerige Lösung des Aminoplastvorkondensats und andererseits die Lösung des Schaummittels und des Katalysators in getrennten Gefässen mit unter Druck stehenden Gasen verschäumt bzw. verstäubt.
Diese verschäumten oder verstäubten Harzlösungen wurden dann mit dem Schaum vermischt, und man erzielte auf diese Art ein Erhärten der gebildeten Schaummasse.
Die so hergestellten bekannten Schäume besitzen nur eine geringe Druckfestigkeit, etwa 0,2 kg/cm', aber auch eine geringe Biegefestigkeit und geringe Wärmebeständigkeit, wozu noch kommt, dass sie sehr spröde und einem starken Schwund unterworfen sind. Die Klebefähigkeit ist gering, und da die Zellenstruktur ziemlich offen ist, wird Wasser in hohem Masse aufgenommen.
und es besteht ein geringer Widerstand gegen Dampfdiffusion.
Man kann nun die bekannten Aminoplastschäume durch Zuführen verschiedener Stoffe verändern bzw.
verbessern und dadurch verschiedene bisher unbekannte Effekte erzielen; mit den bekannten Verfahren zum Herstellen solcher Schäume kommt man dabei jedoch nicht zum Ziel, weil dann, wenn man diese Stoffe den wässerigen Lösungen zuführen würde, die Schaumbildung verhindert bzw. in manchen Fällen bei gleichzeitigem Zusammenführen der Reaktionskomponenten eine gegenseitige störende Wirkung sich ergeben würde. So würde in vielen Fällen, wenn man nach den bekannten Verfahren vorgeht, bei dem Zuführen von Gips oder Zement eine Sedimentation eintreten, bzw. bei der Verwendung von Trockenharz oder ähnlichen Materialien würden unerwünschte chemische Reaktionen auftreten.
Durch alle diese Erscheinungen würde dann auch nach ganz kurzer Zeit die Herstellung von selbst aufhören, da in den Zuleitungen und den Spritzapparaten Verhärtungen und Verstopfungen in einem solchen Masse auftreten würden, dass ein einwandfreies Arbeiten nicht mehr gewährleistet wäre und schliesslich die Leitungen sich vollständig schliessen würden.
Hier setzt die Erfindung ein, denn mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens kann man die vorstehend genannten verschiedensten Herstellungswege beschreiten, um den Aminoplastschaum stufenförmig aufzubauen, d.h. also, dass man die einzeln miteinander zu mischenden Stoffe, die gegebenenfalls entsprechend miteinander reagieren sollen, zeitlich bzw. räumlich nacheinander zusammenführt. Mit Hilfe von Druckluft kann man die zuzuführenden Stoffe vor oder nach dem Zusammenführen. jedoch vor der Austrittsöffnung des Schaums, in Form von Lösungen oder trockenen Feststoffen, durch Verstäuben zusetzen.
Es ist ferner zu beachten, dass von der Entstehung des Schaums bis zum Aushärten eine kurze Spanne Zeit zur Verfügung steht, denn der beim Durchlaufen durch das Gerät entstehende Kunstharzschaum hat naturgemäss eine unterschiedliche Strukturfestigkeit des Materials sowie mehr oder weniger tragende Eigenschaften und Verformbarkeit, d.h. also, dass je nachdem, wie weit der Schaum ausgehärtet ist, er empfindlicher oder unempfindlicher gegen den Angriff störender Stoffe ist, wozu basische, ölige und mineralische Stoffe zählen, also Materialien, die den Katalysator oder das Schaummittel stören.
Hier bieten die verschiedenen Ausführungen des erfindungsgemässen Verfahrens die Möglichkeit, eine weitere Zeitspanne zwischen die Aushärtung des Schaums und die Einwirkung schaumzerstörender Stoffe zu legen, nämlich dadurch, dass die trockenen Füllstoffe vorbehandelt werden, indem man sie mit einem Film überzieht, der dann durch Wasser oder Säure löslich ist, was z.B. für Gelatine, Zellulose und ähnliche Materialien gilt. So kann z.B. oberflächenaktiver Russ mit Säure, plastifizierenden Stoffen, trocknenden Ölen und dgl.
vorbehandelt werden, denn diese Überzüge werden erst später durch das wässerige oder saure Medium des Fertigschaums angelöst. Man kann z.B. Holzmehl mineralisch vorbehandeln, während andere Füllstoffe vorteilhafterweise vorher faserig aufbereitet werden, was z.B.
für aufgeschäumte Styropor oder andere Kunststoffe gilt.
Für ein kontinuierliches Spritzverfahren ist es wesentlich, dass der Schaum kurzfristig härtet bzw. dass er sehr rasch in sich selbst tragend wird. Hier setzen die verschiedenen erfindungsgemässen Vorschläge auch in dieser Richtung ein. Sowohl die hier gebrauchte Säure als auch die verschiedenen Katalysatoren wirken stets in gewissem Masse störend, da sie die Sprödigkeit des Fertigmaterials erhöhen bzw. ein übersäuerter Schaum sogar nachträglich zerstört wird, ist es vorteilhaft. den Säureanteil so gering wie möglich zu halten. Auch in dieser Richtung zielen die verschiedenen Verfahrensschritte.
Bei Verwendung artgleicher oder artähnlicher Feststoffe, z.B. bei Benutzung eines Aminoplasts in Pulverform zum Einmischen in den Aminoplastschaum, lässt sich, gewissermassen stufenartig, ein reiner Aminoplastschaum hoher Festigkeit und vorwiegend geschlossener Struktur gewinnen. Durch die Einstäubung eines Gemisches aus Trockenharz und Gas bzw. Luft in den frischen noch nicht völlig ausgehärteten Aminoplastschaum entsteht je nach dem bei der Einmischung herrschenden Druck in der Mischkammer ein Kunstharzschaum mit feineren oder gröberen Poren, wobei die pulverförmigen Teilchen sich fein verteilt auf oder in die Zellen des Schaums einlagern.
Durch den Feuchtigkeitsgehalt des normalen Kunstharzschaums, bedingt durch die Konzentration der angewandten Lösungen, in der Mischkammer, der z.B. bei einem Schaumerzeugnis mit einem Trockengewicht von 7 bis 8 kg/m3 ein Massgewicht von etwa 30 bis 40 kg/m3 hat, fängt das Harzpulver an, sich zu lösen. Das Harz geliert und benetzt glasurartig die Zellen des Schaums und wird dann von innen durch die im Kunstharzschaum befindliche Säure bzw. den sonst darin enthaltenen Härter gehärtet. Durch eine solche nachträgliche Zuführung pulverförmigen Harzvorkondensats werden die dünnen Zellwände des Aminoplastschaums verstärkt, unter Beibehaltung der Porosität der Masse.
Bei einem solchen stufenweisen Herstellen härten die Zellwände des zunächst bereiteten Aminoplastschaums zuerst aus und bilden das Traggerüst, in welches sich das Pulver des zugemischten trockenen härtbaren Harzes einlagert, dort durch die Feuchtigkeit angelöst wird und geliert. Diese geleeartigen Teilchen, die erst später aushärten, haben eine hohe Klebkraft und unterliegen zum Teil einer Chemosorption. Sie vermögen andere Feststoffe, die wasserunlöslich sind, in den Aminoplastschaum einzubinden. Deshalb empfiehlt es sich, beim Einmischen anderer Feststoffe Pulver eines Aminoplastvorkondensats bzw. eines härtbaren Aminoplastharzes oder anderer gelierbarer oder härtbarer Kunststoffe mit zu verwenden, z.B. als eingemischten Bestandteil des Pulvers, welches in den Aminoplastschaum in Anwesenheit von Gas oder mit Gas eingemengt werden soll.
Die einzumischenden Feststoffe können anorganischer oder organischer Natur sein, z.B. Quarzmehl, Ziegelmehl, Asbestmehl, Glimmer, Glasmehl, gemahlene Perlite, gemahlener Kalk, Sägemehl, Carbonate, Gelatine, Glas- und Steinwolle, ferner Quellmittel, Plastifizierungsmittel oder andere Kunstharzpulver. Wegen ihres geringen Gewichts sind gemahlene Kunststoffe als einzumischender Feststoff besonders günstig. Unter Zuhilfenahme z.B. geeigneter Quell-, Lösungs- oder Härtungsmittel.
wobei das Härtungsmittel nicht flüssig zu sein braucht, lassen sich chemisch unterschiedliche Kunststoffe in den Aminoplastschaum einmischen und gewissermassen einbinden.
In manchen Fällen ist es günstig, das Mischen mit Schaum als Mischkomponente bei erhöhter Temperatur durchzuführen, z.B. in einem beheizten Mischraum.
Wenn mit Hilfe von Zusatzstoffen, die mit Bestandteilen der schaumigen Masse oder unter sich unter Bildung von Festkörpern stark exotherm reagieren, kann ohne eine gesonderte Bereitung eines Schaummittelschaums, unter Umständen auch gänzlich ohne Schaummittel gearbeitet werden, so dass nur durch eine Auflockerung des Ansatzes mit einem Gas Schaum erzeugt wird, dem dann auch wenn wenn es gewünscht wird - im Zustande erhöhter Temperatur Zusätze, wie oben erwähnt ist, einverleibt werden können. Im übrigen kann die Auflokkerung der schaumigen Masse wenigstens zum Teil durch Verwenden von Zusatzstoffen oder Gemischen davon geschehen, die unter Gasentwicklung reagieren oder bei erhöhter Temperatur zerfallen. Auch ein Zusatz von Treibmitteln oder Treibmittelgemisch zur Schaummasse kann als letzte Einmischstufe vorgesehen werden.
Dort, wo hydraulisch erhärtende Feststoffpulver oder Feststoffpulvergemische in dem Aminoplastschaum eingemischt werden, z.B. Zementpulver, Gipspulver, ein Pulvergemisch aus Trass und Kalk, ein Gemisch reaktionsfähiger Kieselsäure und Calziumhydroxyd oder ähnliche Stoffe, können diese mit Wasser abbindenden Stoffe bzw. Gemische gegebenenfalls mit üblichen Zuschlagstoffen in Pulverform vermengt sein, also beispielsweise Sandmehl, Bimsmehl oder Sägemehl mit enthalten.
Durch die Verwendung solcher Feststoffe wird im Aminoplastschaum ein Skelett hoher Tragfähigkeit aufgebaut, so dass Aminoplastschäume einer besonders hohen Druckfestigkeit, bis etwa 22 kg/cm5, erhalten werden.
Hier können auch alle anorganischen oder organischen Feststoffe, gleichgültig ob sie für sich abbinden oder erhärten oder nicht, in beliebigem Gemisch und dabei in jedem Mischungsverhältnis benutzt werden. Besonders geeignet ist fettfreier Russ als einzumischender Feststoff, denn er begünstigt unter anderem die Wärme- und Brandfestigkeit des Erzeugnisses. Das Endprodukt weist beispielsweise einen höheren Zersetzungspunkt auf und wird auch homogener.
Mit oder nach der Zumischung anderer Feststoffe oder auch allein können wasserzersetzende Metallpulver, wie Zink oder Aluminium, der Aminoplastschaummasse eingemischt werden. Solche Pulver entwickeln bei der Zersetzung des Wassers Wasserstoff und setzen sich zu den entsprechenden Metalloxyden um. Sie wirken in der Schaummasse auftreibend und als Oxyde in der Masse festigkeitserhöhend.
Soweit Treibmittel oder Treibmittelgemische eingemischt werden, können diese flüssig oder gelöst bzw. als Emulsion oder Suspension oder in Pulverform verwendet werden. Hier kommen z.B. ein Alkalicarbonat oder ein Gemisch von Alkalicarbonatpulver und Oxalsäurepulver in Frage oder z.B. Pentan oder Migroin. Neben Carbonaten, z.B. Calziumcarbonat, können auch Sulfate herangezogen werden, z.B. Aluminiumsulfat.
Dort, wo man im Innern der Masse Wärme erzeugen will, wird man entweder dem Ausgangsgemisch oder dem schon aufgeschäumten Gemisch Stoffe, wie z.B. Calzium oxyd, gemischt mit Natriumsilikat und/oder Kieselsäu re, zuführen. Man kann diese Stoffe bzw. die Gemische davon in Pulverform, z.B. mittels Druckgas oder Druckluft, einmischen.
Als Katalysatoren bzw. Härter für das Aminoharzvorkondensat werden vorzugsweise Oxalsäure, Phosphorsäure, Schwefelsäure und/oder Ammonphosphat benutzt.
Es lassen sich dabei Thermoplaste in Aminoplastschäume einarbeiten bzw. einbinden.
Wenn Furfurol als Zusatzstoff verwendet wird, ist es vorteilhaft. Phenolharz als weiteren Zusatzstoff zu verwenden, abgesehen davon, dass die verschiedenen Poly esterharze sich als sehr brauchbare weitere Zusatzstoffe erwiesen haben. Soweit man ein Produkt herstellen will, welches in sich elastisch und damit stossunempfindlich ist, empfiehlt es sich, eine Polyesterharzlösung zu verwenden, die Styrol enthält.
Das vorgeschlagene erfindungsgemässe Verfahren.
das in der Hauptsache auf Schnellhärtung abgestimmt ist, schliesst nicht aus, dass einige der aufgezeigten mechanischen, stofflichen sowie chemischen Kombinationsmöglichkeiten auch im Rührverfahren sowie in einem kombinierten Rühr-Spritzverfahren zu erstellen sind, bei entsprechender Zeiteinstellung des Aushärtens der Schaummasse. Am günstigsten ist jedoch der stufenweise Aufbau in einem kontinuierlichen Strömungsverfahren durch unter Druck zugeführte Lösungen sowie Gas-Feststoffgemische. Der hierbei erzielte Vorteil ist eine gute Vermischung, eine kontinuierliche Arbeitsweise, keine wesentliche Verschmutzung der Geräte, die Erschöpfung fast aller Kombinationsmöglichkeiten, sowie auch der mobile Einsatz am Ort der Verwendung. Es werden keine grossen Anlagen und Aufbereitungsbehälter für Mörtel usw. benötigt, ausserdem keine langen Trocknungs- und Härtungszeiten usw.
Der Schaum wird in einem einzigen Arbeitsgang in wenigen Sekunden erstellt.
Auf alle Fälle wird man bei allen diesen Erzeugungsvorgängen den Ablauf so einstellen, dass wenigstens beim Ausstoss der Masse aus der Vorrichtung die Schaummasse selbst zusammenhängend und in sahniger Konsistenz ausströmt. Vorteilhaft richtet man den Erzeugungsvorgang so ein, dass ein Schaum aus dem Schaummittel erzeugt wird und dann, unter Aufrechterhaltung eines geschlossenen Schaumstroms, abschnittsweise die weiteren Mischkomponenten eingeführt werden. Soweit es möglich ist, bringt man günstigerweise die Zusatzstoffe bereit3 in die Schaummittelausgangslösung ein, oder man setzt sie dem Schaumbildner selbst zu.
Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemässe Verfahren besonders günstig mit Hilfe einer Spritzvorrichtung durchgeführt werden kann, vor allen Dingen deswegen, weil eine Einstellung der Schaummasse auf schnelle Aushärtung, was stets angestrebt wird, sich bei derartigen Vorrichtungen am ehesten erreichen lässt. Man kann dann den Erhärtungsbeginn praktisch unmittelbar bei dem Zusammentreffen des Kunstharzvorkondensats mit dem Schaum des Schaummittels einsetzen lassen, so dass aus der Spritzvorrichtung ein Kunstharzschaum austritt, der bereits tragende Eigenschaften hat und die Form der Austrittsöffnung beibehält. Zu allem Überfluss kann man vor dem Austntt der Masse aus der Spritzvorrichtung noch Pressga > , z.B.
Druckluft, in einer solchen Menge zuführen, dass der Schaumstrom aus der Austrittsöffnung der Spritzvorrichtung geschlossen entströmt. Auf diese Art kann man, je nach der vorgenommenen Einstellung, fein- oder grobzelligen oder mehr oder weniger geschlossenen Schaum herstellen; man kann dadurch ferner das Raumgewicht des Schaums festlegen.
Nachstehend sollen einige Beispiele für die bei dem erfindungsgemässen Verfahren verwendeten Stoffe, bzw.
ihre Mischungen, gegeben werden:
Beispiel 1 1000 ccm mit Furfurol modifiziertes Harn stoffharz, 40einige Lösung = 1000 ml
500 ccm Phenolharz, 40%ige Lösung = 500 ml
400 g Asbestmehl oder verkieseltes Holzmehl
50 g Phosphorsäure-Lösung, 85%ige Lösung.
Beispiel II 1000 ml mit Furfurol modifiziertes Harnstoffharz (Ure umharz), 40%ige Lösung
500 ml Polyester-Lösung
300 ml Bitumen-Lösung
18 ml Emulgator-Lösung
80 ml Phosphorsäure-Lösung. 850/,ige Lösung.
Beispiel 111 1000 ml Ureumharz-(Harnstoffharz-)Vorkondensat-Lö sung,50CXcige Lösung
80 g Aluminiumsulfat
100 g Calciumcarbonat
100 g Schnellhärter
200 g Asbestmehl bzw. anderer Füllstoff
50 g Gummiarabicum
100 g Phosphorsäure-Lösung, 857Die Lösung
Beispiel lv 1000 ml Harnstoff-Harz-(Ureumharz-)Vorkondensat- -Lösung, 407,ige Lösung
15 ml Phosphorsäure-Lösung, 85%ige Lösung
150 ml Oxalsäure-Lösung, 5SCige Lösung 1000 g Harnstoffharzpulver (Ureumharzpulver) 1000 g Gipspulver
40 g Russpulver
20 ml Wasserglas-Lösung
10 ml Emulgator-Lösung
25 ml Polyester-Lösung
Solche Gemische können z.B.
mit Druckluft zu einem Schaum aufgelockert werden oder - gegebenenfalls als Teilmischungen - in einem für die Herstellung von Aminoplastschaum üblichen Gemisch von Schaum des Schaummittels und Aminoplast-Vorkondensat-Lösung.
Beispiel V
Nach bekannter Art wird mit bekannten Mengen Schaummittel-Lösung und Formaldehyd-Vorkondensat Lösung ein Schaum erzeugt. In einer von einem solchen Schaum durchströmten Apparatur wird diesem Schaum eine Mischung von 1000 ml einer Furfurol enthaltenden Harzvorkondensat-Lösung. bei welcher das Harz mit Harnstoff (Ureum) modifiziert ist. 40%ig, und 50 ml Phenolharz-Lösung, 40 cig, zugeführt. Entweder mit diesen Harzen oder gesondert an einer anderen Stelle werden 40 g Asbest oder verkieseltes Holzmehl in den Schaumstrom eingemischt. Das Mengenverhältnis zwischen dem strömenden Schaum und den einzumischenden Zusatzstoffen richtet sich nach den erstrebten Festigkeiten des Schaumgemisches. Der mit den Zusatzstoffen vermengte Schaum ist durchgehend stark erwärmt, er kommt etwa auf 900C und gibt nach aussen Wärme ab.
Er trocknet daher in kurzer Zeit selbsttätig aus.
Das Prinzip der Erfindung besteht daher aus der Kombination aller mechanischen, stofflichen, chemischen und mineralischen Möglichkeiten zur kontinuierlichen Herstellung eines für die verschiedensten Einsatzgebiete erforderlichen Fertigschaums, der in wenigen Sekunden zu erstellen ist, sich aus den verschiedensten Bestandteilen zusammensetzt und unterschiedliche oder sogar entgegengesetzte Eigenschaften aufweist, z.B. wasserabstos send gegenüber wassersaugend usw., und mittels eines einzigen Spritzgeräts zu erzeugen ist.
Auch werden die bisher bekannten Nachteile der Aminoplastschäume behoben und die bisherigen Eigenschaften verbessert: a) Der Schwund wird vermindert; b) der Wassergehalt wird herabgesetzt; c) Das Wasser wird im Schaum gesteuert, wodurch eine gleichmässige Trocknung hinsichtlich der Aushärtungsgeschwindigkeit stattfindet; man kann somit lang sam oder schnell austrocknen lassen, je nach Wunsch (Aluminiumsulfat, Glyzerol; mit Wasser reagierende Stof fe:
Gips, Zement, Schwefel, Trockenstoffe); d) das freie Formaldehyd wird gebunden (extra Ureumverbindungen, Ammoniak, exotherme Aushärtung), wobei ein günstiges Verhältnis 1-1,3 Mol Ureum zu 1 Mol Formaldehyd ist; e) die Biege-, Zug und Druckfestigkeit können durch Einmischung organischer oder anorganischer Gas-Fest stoff-Gemische und Lösungen erhöht werden, wobei die
Druckfestigkeit von 0,2-0,5 kg/cm2 bei den bisher bekann ten Schäumen unter Anwendung des erfindungsgemäs sen Verfahrens auf 20 kg/cm- und darüber gesteigert werden kann; f) die Wasseraufnahme kann verändert werden (falls erwünscht, kann man den Schaum wasserabstossend oder wassersaugend herstellen);
g) der Dampfdiffusionswiderstand kann verändert wer den (geschlossene statt offene Poren, Zugabe von Poly ester, Bitumen, Silikon, sowie durch Nachbehandlung mit
Luft, Feststoffen und Lösungen); h) die Wärmefestigkeit und die Brand beständigkeit können erhöht werden durch Russ, Asbestmehl, Perlitt, Vermiculit, verkieseltes Holzmehl, Kalk, Gips, Zement,
Glas und Steinwolle usw.; die hergestellten Platten sind feuerhemmend; i) die Oberflächenstäubung wird durch eine bessere
Verbindung verhindert (Polyester; wichtig bei Verpak kung); j) die Sprödigkeit kann durch plastifizierende Mittel herabgesetzt werden (trocknende öle bzw.
Polyester, mehrwertige Alkohole, Parafine usw.); k) Füllstoffe können vorbehandelt werden:
1. durch einen in Wasser oder Säure löslichen filmar tigen Überzug bei agressiven oder die Aufschäu mung störenden Stoffen, welcher Film aus Gelatine,
Zellulose, trocknenden Ölen usw. bestehen kann;
2. durch mineralische Vorbehandlung (z.B. Verkiese lung des Holzmehles);
3. durch mechanische Vorbehandlung zur besseren
Bindung der Feststoffe (z.B. faseriges Aufbereiten von aufgeschäumten Polystyrolkugeln und/oder
Polystyrolabfallprodukten und/oder Polyurethan,
PVC usw.);
1) man kann - wie gesagt - aggressive Stoffe an wenden; m) man kann mit Treib- bzw.
Quellmitteln behandeln (expandierender Schaum); n) die Homogenität des Schaumes kann verbessert werden; o) man kann eine schnellere Härtung mit geringstem Säuregehalt erzielen; p) die schallschluckenden Eigenschaften können verbessert werden; q) man kann durch Beimischung von Lösungen und/ oder Feststoffen die Eigenschaften des Schaumes je nach der Anwendung ändern, z.B. für:
1. den Bausektor (Platten, Isolier- und Formstücke,
Isolierstriche und Stuckarbeit, usw.);
2. die Kandwirtschaft (langsam fliessende Stickstoff quelle und wasserhaltende Schicht);
3. den Verpackungssektor (harte oder weiche Schäu me ohne Pulverisierung der Oberfläche);
4. die Anwendung als Desinfektions- und/oder Feuer löschschäume.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der auf der Zeichnung dargestellten Vorrichtung in Verbindung mit den diesbezüglichen Ansprüchen. In der schematischen Zeichnung zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt durch die Mischkammer eines Ausführungsbeispiels einer Spritzvorrichtung nach der Erfindung;
Fig. 2 einen Schnitt durch eine etwas anders ausgestaltete Mischkammer einer Spritzvorrichtung nach der Erfindung;
Fig. 3 und 4 verschiedene Schemata von Leitungen für die Mischvorrichtung.
Eine Mischkammer 1 kann, wie Fig. 1 zeigt, aus zwei rohrartigen Teilen 3 und 8 bestehen, die mit Hilfe einer Überwurfmutter 2 miteinander verbunden sind. In den Kammerteil 3 kann durch eine Zufuhrleitung 4 Schaum eingeführt werden, während durch eine zweite Zufuhrleitung 5 eine Kunstharzvorkondensat-Lösung eingeführt werden kann. In die Zufuhrleitung 5 mündet, vor dem Eintritt in die Mischkammer 3, eine Druckluftleitung 6.
Die beiden Zufuhrleitungen 4 und 5 treten an verschiedenen Stellen des Umfangs des Kammerteils 3 ein, während eine Zufuhrleitung 7 für ein Luft-Pulver-Gemisch etwa zentrisch vorgesehen ist. Durch die Zufuhrleitung 4 wird ein Schaum eingeführt, der aus einer vorher aufgeschäumten wässerigen Lösung eines Schaumbildungsmittels und eines Härtungsmittels besteht, wobei letzteres im allgemeinen eine Säure ist. Es muss dabei stets darauf geachtet werden, dass das Härtungsmittel mit dem anzuwendenden Kunstharzvorkondensat reagiert.
In den Mischkammerteilen 3 und 8 sind Einsatzstükke 9, 10, 11, 12, 13 eingesetzt, die in der Strömungsrichtung düsenförmig verengt sind. Diese Verengung kann dabei besonders vorteilhaft dadurch herbeigeführt werden, dass man, senkrecht zur Achse der Mischkammer 1, jeweils einen ringförmigen Wulst oder Verdickung vorsieht. An das Ende der Mischkammer 1, also dort wo sich der Einsatz 13 befindet, wird ein Spritzrohr oder Spritzschlauch von entsprechender Länge angesetzt, was in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
Um den Schaum, wie dies bereits beschrieben ist, stufenweise herzustellen, kann man bei der Mischvorrichtung von Fig. 1 etwa in der Höhe der Einsatzstücke 11 oder 12 noch eine zusätzliche Zufuhrleitung einmünden lassen und dort ein Luft-Pulver-Gemisch oder eine Kunstharzlösung mittels Pressgas oder Pressluft einbringen; es empfiehlt sich, eine solche Zufuhrleitung schräg, und zwar in Richtung der Strömung in die Mischkammer hineinragen zu lassen.
In Fig. 7 ist eine andere Ausführungsform dargestellt.
Dabei sind an verschiedenen Stellen der Mischkammer 1, unterschiedlich ihrer Teile 3 und 8, Zufuhrleitungen für verschiedene Stoffe angeordnet. In die Mischkammer 1 ist in Achsenrichtung ein Zentralrohr 14 eingeführt, welches sich bis in den vorderen Teil der Mischkammer 1 in Höhe des Einsatzes 12 erstreckt. Innerhalb des Rohrs 14 sind drei Zufuhrleitungen angeordnet: a) eine Zufuhrleitung 15, die innerhalb des Einsatzstücks 9 austritt und die für ein Luft-Pulver-Gemisch dient; b) eine Zufuhrleitung 16, die innerhalb des Einsatzes 10 endet und wodurch ein Gemisch von Luft und Kunststoff austritt; c) eine Zufuhrleitung 17, die an dem Ende des Zentralrohrs 14 ihre Austrittsöffnung hat und damit innerhalb des Einsatzes 12 zum Einbringen weiterer Zuschlagstoffe dient.
In den Fig. 3 und 4 sind die Leitungen vor und nach einer Mischkammer 1 schematisch angedeutet. In beiden Fällen ist gezeigt. dass Pressluft mit Hilfe einer Leitung 2? ) in die Zufuhrleitung 4 eingebracht wird, während durch eine seitlich in die Zufuhrleitung 4 eintretende Leitung 18 ein Schaumbildungsmittel u. durch die Leitung 19 eine Lösung eines Kunstharzhärtemittels zugeführt wird. Weiter kann man durch eine Zufuhrleitung 24 ein verschäumtes Gemisch von Pressluft und Kunstharz-Vorkondensat-Lösung in die Mischkammer 1 einführen, wobei die in den Fig. 1 und 2 dargestellten und beschriebenen Zufuhrleitungen 5 und 6 in diese Leitung 24 münden.
In eine weitere Zufuhrleitung 7 (die auch bei der Besprechung der Fig. 1 genannt wurde) kann man mit günstigem Ergebnis einen Behälter 22 für Pulver einschalten, so dass man, nach Anschluss einer Druckluftleitung 21 an diesen Behälter 22. durch die Zufuhrleitung 7 ein Gemisch aus Luft und Pulver in die Mischkammer 1 (Fig. 3) oder in die Leitung hinter der Mischkammer l (Fig. 4) einbringen kann. Falls erwünscht, kann man bei der Ausführungsform von Fig.4 zwischen der Mischkammer 1 und der Eintrittsstelle der Zufuhrleitung 7 in das hinter der Mischkammer 1 angeordnete Spritzrohr 23 eine Druckminderungsvorrichtung la einschalten.
Einen solchen Druckminderer kann man eventuell auch zwischen dem Behälter 22 und dem Eintritt in das Spritzrohr 23 in der Leitung 7 vorsehen, so dass man auf diese Weise den hohen Druck, der zum Transport des Luft Pulver-Gemisches sehr oft gebraucht wird, besonders beim Transport über längere Entfernungen, herabsetzen kann, um den Schaumstrom im Spritzrohr 23 oder im Spritzschlauch nicht zu zerreissen.
Unter Anwendung der beschriebenen oder ähnlichen Vorrichtungen wird ein Frischschaum erzeugt, der unmittelbar nach dem Austritt aus dem Mundstück eine tragende Körperform aufweist, so dass durch entsprechende KonstruKtion dieses Mundstückes bereits die fertige Form dieses Produkts bestimmt werden kann. Ausserdem kann man, wie bereits dargelegt, die Grösse der Zellen und ihre Form schon vorausbestimmen. Man hat dadurch die Möglichkeit, im Spritzverfahren Platten herzustellen, die eine Anzahl Schichten besitzen, wobei diese Schichten unterschiedliche Zellengrössen, verschiedene Raumgewichte und auch sonst verschiedene Eigenschaften aufweisen können. Man wird also die einzelnen Schichten ganz oder teilweise bei einer solchen aus mehreren Schichten bestehenden Platte durchlaufen lassen können.
Dabei werden sich die Schichten, trotz ihrer inneren Unterschiede, unlösbar miteinander verbinden, ohne dass irgendwelche besonderen Klebevorgänge dazu notwendig sind.
PATENTANSPRUCH I
Verfahren zur Herstellung von mindestens aus Aminoplast bestehenden Kunstharzschäumen mit Hilfe einer Schaumspritzvorrichtung, in der das Kunstharz und mindestens ein Schaummittel und ein Härtungsmittel vermischt werden, dadurch gekennzeichnet, dass kurz vor dem Spritzen während oder nach der Vereinigung mit der zum Erhärten führenden Reaktionskomponente dem sich bildenden Kunstharzschaum in noch nicht gehärtetem Zustand ununterbrochen als weitere Komponenten bzw.
Zuschlagstoffe mindestens ein trockener verteilter Feststoff in der Form eines trockenen Gas- Feststoffgemisches zugeführt wird.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoff mittels eines Gases unter Druck in zerstäubten Zustand zugeführt wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösungen und die Gas-Feststoffgemische räumlich und zeitlich unterschiedlich innerhalb der Schaumspritzvorrichtung zugeführt werden und der im Entstehen begriffene Schaum nochmals vor der Austrittsöffnung einer weiteren Behandlung unterworfen wird, bevor er die Spritzvorrichtung verlässt.
3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass in mit Druckluft verschäumte und Schaummittel enthaltende dickflüssige Aminoplastharzlösungen Gas-Feststoffgemische eingedüst werden, die mit den anderen Reaktionskomponenten Gas entwickeln, so dass das Schaumvolumen vergrössert wird.
4. Verfahren nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass den wässerigen Lösungen eines Aminoplastvorkondensats und den wässerigen Schaum- und Härtungsmitteln, sowie den nach der Zusammenführung dieser Reaktionskomponenten zuzuführenden, unter Druck stehenden Lösungen und trockenen Feststoffen, Quell-, Lösungs-, Bindungs- oder Verfestigungsmittel zugeführt werden.
5. Verfahren nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass den wässerigen Lösungen eines Aminoplastvorkondensats und den wässerigen Schaum- und Härtungsmitteln, sowie den nach der Zusammenführung dieser Reaktionskomponenten zuzuführenden, unter Druck stehenden Lösungen und trockenen Feststoffen, härtbare, selbsthärtende, plastifizierende, faserige, klebfähige, gelierfähige, treibfähige, oder mit Wasser reagierende Stoffe als Emulsionen, Suspensionen, Pasten, Lösungen sowie trokkene Feststoffe oder Feststoffgemische zugeführt werden.
6. Verfahren nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoffe zumindest teilweise Aminoplastharzvorkondensatpulver sind, die schnell löslich, weit vorkondensiert und mikrofein gemahlen sind.
7. Verfahren nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Aminoplastharzvorkondensatpulver mit organischen und anorganischen Stoffen, insbesondere hydraulisch erhärtenden Stoffen, in mittels Druckluft zerstäubtem Zustand zugeführt wird.
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Process for the production of synthetic resin foams consisting at least of aminoplast with the aid of a foam spraying device
The invention relates to a method for the production of synthetic resin foams consisting at least of aminoplast with the aid of a foam spraying device in which the synthetic resin and at least one foaming agent and a curing agent are mixed.
It was found that such aminoplast foams can be produced particularly cheaply and their structure or their properties can be changed particularly favorably if, according to the method according to the invention, shortly before the injection, during or after the combination with the reaction component leading to hardening, the synthetic resin foam is not yet in the forming resin foam uninterrupted in the hardened state as additional components or
At least one dry, distributed solid is supplied to additives in the form of a dry gas-solid mixture.
A particular embodiment of the method according to the invention can consist in that the solutions as well as the gas-solid mixtures are supplied spatially and temporally differently within the foam spray device and the aminoplast foam that is being formed is subjected again to a further treatment before the outlet opening before it leaves the foam spray device .
According to a further particular embodiment according to the invention, gas-solid mixtures can be injected into viscous aminoplast resin solutions foamed with compressed air and containing foaming agent. which develop gas with the other reaction components, so that the smaller foam volume is increased.
Depending on the point in time or at which point the various additives or reaction components are added, the end product has different properties, so that the properties of the product can be controlled with the aid of the different variants of the method according to the invention. It is also possible to proceed in such a way that swelling, solvent binding or solidifying agents are added to the aqueous solutions of the aminoplast precondensate and the aqueous foaming and / or hardening agents, as well as the pressurized solutions and dry solids supplied after these reaction components have been brought together will.
If desired, one can also proceed in such a way that the aqueous solutions of the aminoplast precondensate and the aqueous foaming and / or hardening agents, as well as the pressurized solutions and dry solids supplied after these reaction components have been brought together, are hardenable, self-hardening, plasticizing, fibrous, adhesive, gellable, propellant substances which react with water are supplied as emulsions, suspensions, pastes, solutions and dry solids or solid mixtures.
Another possibility is that the solids are at least partially aminoplast resin precondensate powder, which are quickly soluble, far precondensed and microfinely ground.
In some cases it is recommended that the aminoplast precondensate powder with organic and inorganic substances, in particular hydraulically hardening substances, be supplied separately or as a solid mixture in a state atomized by means of compressed air.
Resins or glues different from aminoplasts, but also furfural-modified resins, pretreated mechanical and / or chemical and / or mineral solids or fillers or surface-active, fat-free carbon black can be used as solids. It is also possible to use water-soluble polyester and / or phenol and / or acrylic resins in a mixture with water-soluble amino resins.
Sometimes it is advantageous to add foam-stiffening agents such as dextrin to the foam concentrate before or during the production process. Add gum arabic, <eCompar- nee.
A water-soluble, air-dry polyester resin can be used for the process, optionally in combination with styrene and / or polyhydric alcohols and / or oxidizing and / or reducing agents.
One can also proceed in such a way that the solutions and / or solid mixtures are known nitrogen or
Contains mixed fertilizers and trace elements.
The method can be used with particularly favorable success in such a way that crotonylidenediurea or urea compounds with paraformaldehyde and acetaldehyde and / or casein and / or leather flour are used as a gas-solids mixture, optionally chlorides and / or sulfates and / or phosphates and / or nitrates. Here there is another possibility of using the method advantageously, namely by doing this. seeds and onions are encased in an aminoplast foam mixed with fertilizers, which has such a high compressive strength and flexural strength that it can be used as a packaging material ready for dispatch and as a fertilizer to improve the soil.
In a similar way one can proceed so that the solutions and / or solid mixtures disinfectants. Contain bactericides and / or toxins. like resorcinol, calcium chloride. Caustic potash, DDT.
In some cases it is advisable to add substances that react with water, whereby one can proceed in such a way that as a solution or solid, e.g.
Aluminum sulfate, polyhydric alcohols, sicatives or the like. Are added.
It is also possible to produce a multi-layer sandwich panel with a different seal and material properties of the finished foam in one continuous operation. by applying the layers one after the other, so that the multilayer board has built up in this way at the end of the work process.
If the hardening process has to be accelerated, the supply of heat will have a particularly beneficial effect in some cases. Where formaldehyde is released during the process or has remained free during the process, it can be bound by adding ammonia.
Another proposal is to stiffen the aminoplast foam by using solidifications of an organic or inorganic type in the form of solid, fibrous or braided as well as porous fabrics or punched sheets.
The device for carrying out the method according to the invention is characterized in that separate feed lines for at least two components of the aminoplast foam and at least two further feed lines for the feed of pressurized solutions and at least one feed line for gas and for the gas-solid mixtures are provided in a mixing chamber , while the mixing chamber is also tubular and contains a number of interchangeable inserts (9 to 13) lying one behind the other, which narrow in the shape of a nozzle and consist of non-stick material.
Various processes are known for producing insulating compositions by foaming aqueous solutions of curable aminoplasts, this foam produced in this way being then cured by, on the one hand, the aqueous solution of the aminoplast precondensate and, on the other hand, the solution of the foaming agent and the catalyst in separate vessels under pressure Gases foamed or dusted.
These foamed or atomized resin solutions were then mixed with the foam, and in this way hardening of the foam mass formed was achieved.
The known foams produced in this way have only a low compressive strength, about 0.2 kg / cm ', but also a low flexural strength and low heat resistance, in addition to which they are very brittle and subject to strong shrinkage. The adhesiveness is poor, and since the cell structure is quite open, water is absorbed to a large extent.
and there is little resistance to vapor diffusion.
The known aminoplast foams can now be changed or changed by adding various substances.
improve and thereby achieve various previously unknown effects; The known processes for producing such foams do not achieve the goal, however, because if one were to add these substances to the aqueous solutions, foam formation would be prevented or, in some cases, a mutual disruptive effect would result when the reaction components are brought together at the same time. So in many cases, if one proceeds according to the known method, sedimentation would occur when adding plaster of paris or cement, or when using dry resin or similar materials, undesirable chemical reactions would occur.
Due to all these phenomena, the production would stop by itself after a very short time, since hardening and blockages would occur in the supply lines and the spray guns to such an extent that proper operation would no longer be guaranteed and the lines would finally close completely .
This is where the invention comes in, because with the aid of the method according to the invention one can use the various manufacturing routes mentioned above in order to build up the aminoplast foam in stages, i.e. In other words, the substances to be mixed with one another and which should possibly react with one another accordingly, are brought together one after the other in terms of time or space. With the help of compressed air, the substances to be fed can be checked before or after they are brought together. however, before the outlet of the foam, in the form of solutions or dry solids, clog by dusting.
It should also be noted that there is a short period of time from the formation of the foam to hardening, because the synthetic resin foam that is created when passing through the device naturally has a different structural strength of the material as well as more or less load-bearing properties and deformability, i.e. In other words, depending on how far the foam has hardened, it is more sensitive or less sensitive to attack by interfering substances, including basic, oily and mineral substances, i.e. materials that interfere with the catalyst or the foaming agent.
Here, the various versions of the method according to the invention offer the possibility of adding a further period of time between the hardening of the foam and the action of foam-destroying substances, namely by pretreating the dry fillers by covering them with a film, which is then treated with water or Acid is soluble, what eg applies to gelatin, cellulose and similar materials. E.g. surface-active soot with acid, plasticizing substances, drying oils and the like.
pretreated, because these coatings are only dissolved later by the aqueous or acidic medium of the finished foam. One can e.g. Pre-treat wood flour minerally, while other fillers are advantageously prepared fibrous beforehand, which e.g.
applies to foamed styrofoam or other plastics.
For a continuous spray process it is essential that the foam hardens for a short time or that it becomes self-supporting very quickly. The various proposals according to the invention also begin in this direction here. Both the acid used here and the various catalysts always have a disruptive effect to a certain extent, since they increase the brittleness of the finished material or an over-acidic foam is even destroyed afterwards, it is advantageous. to keep the acid content as low as possible. The various procedural steps aim in this direction as well.
When using identical or similar solids, e.g. when using an aminoplast in powder form for mixing into the aminoplast foam, a pure aminoplast foam of high strength and a predominantly closed structure can be obtained, to a certain extent in stages. By spraying a mixture of dry resin and gas or air into the fresh, not yet fully cured aminoplast foam, a synthetic resin foam with finer or coarser pores is created, depending on the pressure prevailing during the mixing in, with the powdery particles being finely distributed on or in store the cells of the foam.
Due to the moisture content of the normal synthetic resin foam, due to the concentration of the solutions used, in the mixing chamber, e.g. in the case of a foam product with a dry weight of 7 to 8 kg / m3 and a mass weight of around 30 to 40 kg / m3, the resin powder begins to dissolve. The resin gels and wets the cells of the foam like a glaze and is then hardened from the inside by the acid in the synthetic resin foam or the hardener otherwise contained therein. Such a subsequent supply of powdery resin precondensate strengthens the thin cell walls of the aminoplast foam while maintaining the porosity of the mass.
In the case of such a step-by-step production, the cell walls of the aminoplast foam initially prepared harden first and form the supporting structure in which the powder of the mixed dry, hardenable resin is stored, where it is partially dissolved by the moisture and gels. These jelly-like particles, which only harden later, have a high adhesive strength and are partly subject to chemosorption. They are able to bind other solids that are insoluble in water into the aminoplast foam. It is therefore advisable to use powders of an aminoplast precondensate or a curable aminoplast resin or other gellable or curable plastics when mixing in other solids, e.g. as a mixed-in component of the powder which is to be mixed into the aminoplast foam in the presence of gas or with gas.
The solids to be mixed in can be inorganic or organic, e.g. Quartz powder, brick flour, asbestos powder, mica, glass powder, ground perlite, ground lime, sawdust, carbonates, gelatine, glass and rock wool, as well as swelling agents, plasticizers or other synthetic resin powders. Because of their low weight, ground plastics are particularly favorable as solids to be mixed in. With the help of e.g. suitable swelling, solvent or hardening agents.
where the hardening agent does not need to be liquid, chemically different plastics can be mixed into the aminoplast foam and, to a certain extent, bound.
In some cases it is beneficial to carry out the mixing with foam as the mixing component at an elevated temperature, e.g. in a heated mixing room.
If with the help of additives that react strongly exothermic with the constituents of the foamy mass or with each other with the formation of solids, it is possible to work entirely without foam concentrate without a separate preparation of a foam concentrate, so that only by loosening the approach with a Gas foam is generated, which then, if desired - in the state of elevated temperature, additives, as mentioned above, can be incorporated. Moreover, the foamy mass can be loosened at least in part by using additives or mixtures thereof, which react with evolution of gas or disintegrate at elevated temperature. An addition of propellants or propellant mixture to the foam mass can also be provided as the final mixing step.
Where hydraulically setting solid powders or solid powder mixtures are mixed into the aminoplast foam, e.g. Cement powder, gypsum powder, a powder mixture of trass and lime, a mixture of reactive silicic acid and calcium hydroxide or similar substances, these water-binding substances or mixtures can optionally be mixed with conventional additives in powder form, e.g. containing sand flour, pumice flour or sawdust.
By using such solids, a skeleton of high load-bearing capacity is built up in the aminoplast foam, so that aminoplast foams with a particularly high compressive strength, up to about 22 kg / cm5, are obtained.
All inorganic or organic solids, regardless of whether they set or harden or not, can be used in any mixture and in any mixing ratio. Fat-free soot is particularly suitable as a solid to be mixed in, because among other things it promotes the product's heat and fire resistance. For example, the end product has a higher decomposition point and also becomes more homogeneous.
With or after the admixture of other solids or also alone, water-decomposing metal powders such as zinc or aluminum can be mixed into the aminoplast foam mass. Such powders develop hydrogen when the water decomposes and are converted into the corresponding metal oxides. They have a buoyant effect in the foam mass and, as oxides, increase the strength of the mass.
If propellants or propellant mixtures are mixed in, they can be used in liquid or dissolved form or as an emulsion or suspension or in powder form. Here come e.g. an alkali carbonate or a mixture of alkali carbonate powder and oxalic acid powder or e.g. Pentane or migroin. In addition to carbonates, e.g. Calcium carbonate, sulfates can also be used, e.g. Aluminum sulfate.
Where you want to generate heat inside the mass, you either add substances to the starting mixture or to the already foamed mixture, such as e.g. Add calcium oxide mixed with sodium silicate and / or silica. These substances or mixtures thereof can be used in powder form, e.g. Mix in using compressed gas or compressed air.
Oxalic acid, phosphoric acid, sulfuric acid and / or ammonium phosphate are preferably used as catalysts or hardeners for the amino resin precondensate.
Thermoplastics can be incorporated into aminoplast foams.
When furfural is used as an additive, it is beneficial. To use phenolic resin as a further additive, apart from the fact that the various polyester resins have proven to be very useful further additives. If you want to manufacture a product that is inherently elastic and therefore insensitive to impact, it is advisable to use a polyester resin solution that contains styrene.
The proposed method according to the invention.
which is mainly geared to rapid curing, does not rule out that some of the mechanical, material and chemical combination options shown can also be created in the stirring process and in a combined stirring-spraying process, with the appropriate time setting for the curing of the foam mass. Most favorable, however, is the step-by-step build-up in a continuous flow process using solutions supplied under pressure and gas-solid mixtures. The advantage achieved here is good mixing, continuous operation, no significant contamination of the devices, the exhaustion of almost all possible combinations, as well as mobile use at the place of use. No large systems and processing tanks for mortar, etc. are required, and no long drying and hardening times, etc.
The foam is created in a single operation in a few seconds.
In any case, in all these production processes, the sequence will be set in such a way that at least when the mass is ejected from the device, the foam mass itself flows out cohesively and in a creamy consistency. The production process is advantageously set up in such a way that a foam is produced from the foaming agent and then the further mixing components are introduced in sections while maintaining a closed foam flow. As far as possible, the additives are expediently incorporated in the foam concentrate starting solution, or they are added to the foaming agent itself.
It has already been pointed out that the method according to the invention can be carried out particularly favorably with the aid of a spray device, above all because setting the foam mass to rapid hardening, which is always sought, can most likely be achieved with such devices. The start of hardening can then begin practically immediately when the synthetic resin precondensate meets the foam of the foaming agent, so that a synthetic resin foam emerges from the spray device which already has load-bearing properties and maintains the shape of the outlet opening. To make matters worse, before removing the mass from the spray device, you can still press gas, e.g.
Compressed air, supply in such an amount that the foam stream flows out of the outlet opening of the spray device in a closed manner. In this way, depending on the setting made, fine- or coarse-celled or more or less closed foam can be produced; you can also determine the density of the foam.
Below are some examples of the substances used in the process according to the invention or
their mixtures, are given:
Example 1 1000 ccm urea resin modified with furfural, 40some solution = 1000 ml
500 ccm phenolic resin, 40% solution = 500 ml
400 g asbestos flour or silicified wood flour
50 g phosphoric acid solution, 85% solution.
Example II 1000 ml of urea resin modified with furfural (urea resin), 40% solution
500 ml polyester solution
300 ml bitumen solution
18 ml emulsifier solution
80 ml of phosphoric acid solution. 850 /, solution.
Example 111 1000 ml ureum resin (urea resin) precondensate solution, 50CXcige solution
80 g aluminum sulfate
100 g calcium carbonate
100 g quick hardener
200 g asbestos flour or other filler
50 g gum arabic
100 g phosphoric acid solution, 857 The solution
Example lv 1000 ml urea resin (ureum resin) precondensate solution, 407 solution
15 ml phosphoric acid solution, 85% solution
150 ml oxalic acid solution, 5SC solution 1000 g urea resin powder (ureum resin powder) 1000 g gypsum powder
40 g soot powder
20 ml water glass solution
10 ml emulsifier solution
25 ml polyester solution
Such mixtures can e.g.
be loosened with compressed air to form a foam or - optionally as partial mixtures - in a mixture of foam of the foaming agent and aminoplast precondensate solution customary for the production of aminoplast foam.
Example V
In a known manner, a foam is generated with known amounts of foam concentrate solution and formaldehyde precondensate solution. In an apparatus through which such a foam flows, this foam becomes a mixture of 1000 ml of a resin precondensate solution containing furfural. in which the resin is modified with urea (ureum). 40% and 50 ml phenolic resin solution, 40 cig, are added. Either with these resins or separately at another point, 40 g of asbestos or silicified wood flour are mixed into the foam stream. The quantitative ratio between the flowing foam and the additives to be mixed in depends on the desired strengths of the foam mixture. The foam mixed with the additives is strongly heated throughout, it comes to about 900C and gives off heat to the outside.
It therefore dries out automatically in a short time.
The principle of the invention therefore consists of the combination of all mechanical, material, chemical and mineral possibilities for the continuous production of a ready-to-use foam that is required for a wide variety of applications, which can be created in a few seconds, is composed of a wide variety of components and has different or even opposite properties , e.g. water-repellent send to water-sucking, etc., and is to be generated by means of a single spray device.
The previously known disadvantages of aminoplast foams are also eliminated and the previous properties improved: a) The shrinkage is reduced; b) the water content is reduced; c) The water is controlled in the foam, whereby a uniform drying takes place with regard to the curing speed; you can let it dry out slowly or quickly, depending on your requirements (aluminum sulfate, glycerol; substances that react with water:
Plaster of paris, cement, sulfur, dry matter); d) the free formaldehyde is bound (extra ureum compounds, ammonia, exothermic hardening), with a favorable ratio of 1-1.3 mol of ureum to 1 mol of formaldehyde; e) the bending, tensile and compressive strength can be increased by mixing in organic or inorganic gas-solid mixtures and solutions, the
Compressive strength of 0.2-0.5 kg / cm2 in the previously known foams can be increased to 20 kg / cm2 and above using the inventive method; f) the water absorption can be changed (if desired, the foam can be made water-repellent or water-absorbent);
g) the vapor diffusion resistance can be changed (closed instead of open pores, addition of polyester, bitumen, silicone, as well as by post-treatment with
Air, solids and solutions); h) the heat and fire resistance can be increased by using soot, asbestos flour, perlite, vermiculite, silicified wood flour, lime, gypsum, cement,
Glass and stone wool, etc .; the panels produced are fire retardant; i) the surface dusting is improved by a
Connection prevented (polyester; important for packaging); j) the brittleness can be reduced by plasticizing agents (drying oils resp.
Polyester, polyhydric alcohols, parafins, etc.); k) Fillers can be pretreated:
1. by a film-like coating that is soluble in water or acid in the case of aggressive substances or substances that interfere with foaming, which film made of gelatine,
Cellulose, drying oils etc;
2. through mineral pretreatment (e.g. silicification of the wood flour);
3. through mechanical pretreatment for better
Binding of solids (e.g. fibrous processing of foamed polystyrene balls and / or
Polystyrene waste products and / or polyurethane,
PVC etc.);
1) you can - as I said - use aggressive substances; m) you can drive or
Treat swelling agents (expanding foam); n) the homogeneity of the foam can be improved; o) one can achieve a faster hardening with the lowest acid content; p) the sound-absorbing properties can be improved; q) by adding solutions and / or solids, the properties of the foam can be changed depending on the application, e.g. For:
1. the construction sector (panels, insulating and shaped pieces,
Insulating lines and stucco work, etc.);
2. Kandwirtschaft (slow-flowing nitrogen source and water-holding layer);
3. the packaging sector (hard or soft foams without pulverizing the surface);
4. Use as disinfectant and / or fire-fighting foams.
Further features of the invention emerge from the following description of the device shown in the drawing in conjunction with the related claims. In the schematic drawing shows:
1 shows a cross section through the mixing chamber of an embodiment of a spray device according to the invention;
2 shows a section through a somewhat differently configured mixing chamber of a spray device according to the invention;
FIGS. 3 and 4 show different schemes of lines for the mixing device.
A mixing chamber 1 can, as FIG. 1 shows, consist of two tubular parts 3 and 8 which are connected to one another with the aid of a union nut 2. Foam can be introduced into the chamber part 3 through a supply line 4, while a synthetic resin precondensate solution can be introduced through a second supply line 5. A compressed air line 6 opens into the supply line 5 before it enters the mixing chamber 3.
The two supply lines 4 and 5 enter at different points on the circumference of the chamber part 3, while a supply line 7 for an air-powder mixture is provided approximately centrally. A foam is introduced through the supply line 4, which consists of a previously foamed aqueous solution of a foaming agent and a hardening agent, the latter generally being an acid. It must always be ensured that the hardener reacts with the synthetic resin precondensate to be used.
In the mixing chamber parts 3 and 8 insert pieces 9, 10, 11, 12, 13 are used, which are narrowed in the form of a nozzle in the flow direction. This narrowing can particularly advantageously be brought about by providing an annular bead or thickening in each case perpendicular to the axis of the mixing chamber 1. At the end of the mixing chamber 1, that is to say where the insert 13 is located, a spray tube or spray hose of the appropriate length is attached, which is not shown in the drawing.
In order to produce the foam in stages, as has already been described, in the mixing device of FIG. 1 an additional supply line can open out at about the level of the insert pieces 11 or 12 and an air-powder mixture or a synthetic resin solution using compressed gas there or bring in compressed air; it is advisable to have such a feed line protrude into the mixing chamber at an angle, namely in the direction of the flow.
Another embodiment is shown in FIG.
At different points of the mixing chamber 1, different parts 3 and 8, supply lines for different substances are arranged. A central tube 14 is inserted in the axial direction into the mixing chamber 1 and extends into the front part of the mixing chamber 1 at the level of the insert 12. Three feed lines are arranged within the tube 14: a) a feed line 15 which exits inside the insert 9 and which serves for an air-powder mixture; b) a supply line 16 which ends inside the insert 10 and whereby a mixture of air and plastic exits; c) a supply line 17 which has its outlet opening at the end of the central tube 14 and thus serves within the insert 12 for introducing further aggregates.
In FIGS. 3 and 4, the lines upstream and downstream of a mixing chamber 1 are indicated schematically. In both cases is shown. that compressed air using a line 2? ) is introduced into the supply line 4, while a foaming agent u. through a side entering the supply line 4 line 18. through the line 19 a solution of a synthetic resin hardener is supplied. Furthermore, a foamed mixture of compressed air and synthetic resin precondensate solution can be introduced into the mixing chamber 1 through a feed line 24, the feed lines 5 and 6 shown and described in FIGS. 1 and 2 opening into this line 24.
In a further supply line 7 (which was also mentioned in the discussion of FIG. 1), a container 22 for powder can be switched on with a favorable result, so that, after connecting a compressed air line 21 to this container 22, a mixture can be obtained through the supply line 7 from air and powder in the mixing chamber 1 (Fig. 3) or in the line behind the mixing chamber l (Fig. 4). If desired, in the embodiment of FIG. 4, a pressure reducing device 1 a can be switched on between the mixing chamber 1 and the entry point of the supply line 7 into the spray pipe 23 arranged behind the mixing chamber 1.
Such a pressure reducer can possibly also be provided between the container 22 and the entry into the spray tube 23 in the line 7, so that in this way the high pressure that is very often needed to transport the air-powder mixture, especially during transport over longer distances, in order not to tear the foam flow in the spray tube 23 or in the spray hose.
Using the devices described or similar, a fresh foam is produced which, immediately after emerging from the mouthpiece, has a supporting body shape, so that the finished shape of this product can be determined by appropriate construction of this mouthpiece. In addition, as already explained, the size of the cells and their shape can already be determined in advance. This makes it possible to use the injection molding process to produce panels that have a number of layers, with these layers being able to have different cell sizes, different densities and other different properties. The individual layers will therefore be able to run through in whole or in part in such a plate consisting of several layers.
The layers, despite their internal differences, will be inextricably linked to one another without any special gluing processes being necessary.
PATENT CLAIM I
Process for the production of synthetic resin foams consisting of at least aminoplast with the aid of a foam spraying device in which the synthetic resin and at least one foaming agent and a hardening agent are mixed, characterized in that shortly before the spraying, during or after the combination with the reaction component leading to hardening, the reaction component that forms Uninterrupted synthetic resin foam in a not yet hardened state as additional components or
Aggregates at least one dry distributed solid is supplied in the form of a dry gas-solid mixture.
SUBCLAIMS
1. The method according to claim I, characterized in that the solid is supplied in an atomized state by means of a gas under pressure.
2. The method according to claim I, characterized in that the solutions and the gas-solid mixtures are supplied spatially and temporally differently within the foam spraying device and the developing foam is subjected again to a further treatment in front of the outlet before it leaves the spraying device.
3. The method according to claim I, characterized in that gas-solid mixtures are injected into high-viscosity aminoplast resin solutions which are foamed with compressed air and contain foaming agent and develop gas with the other reaction components, so that the foam volume is increased.
4. The method according to claim I or one of the dependent claims 2 and 3, characterized in that the aqueous solutions of an aminoplast precondensate and the aqueous foaming and hardening agents, as well as the pressurized solutions and dry solids to be supplied after the merging of these reaction components, swelling , Solvents, binding agents or solidifying agents are supplied.
5. The method according to claim I or one of the dependent claims 2 and 3, characterized in that the aqueous solutions of an aminoplast precondensate and the aqueous foaming and hardening agents, as well as the pressurized solutions and dry solids to be added after these reaction components have been brought together, are curable, self-hardening, plasticizing, fibrous, adhesive, gellable, propellant or water-reactive substances are supplied as emulsions, suspensions, pastes, solutions and dry solids or mixtures of solids.
6. The method according to claim I or one of the dependent claims 2 and 3, characterized in that the solids are at least partially aminoplast resin precondensate powder, which are quickly soluble, far precondensed and microfinely ground.
7. The method according to dependent claim 6, characterized in that the aminoplast resin precondensate powder with organic and inorganic substances, in particular hydraulically hardening substances, is supplied in a state atomized by means of compressed air.
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