DE102009018635A1

DE102009018635A1 - Duroplastische Schaumstoffe auf Basis nativer Epoxide, Verfahren zu deren Herstellung sowie Halbzeuge

Info

Publication number: DE102009018635A1
Application number: DE102009018635A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Prof. Adler; Jochen Dr. Gottfriedsen
Original assignee: DRACOWO FORSCHUNGS und ENTWICK; DRACOWO FORSCHUNGS- und ENTWICKLUNGS GmbH
Current assignee: DRACOWO FORSCHUNGS und ENTWICK; DRACOWO FORSCHUNGS- und ENTWICKLUNGS GmbH
Priority date: 2008-04-18
Filing date: 2009-04-15
Publication date: 2009-10-22

Abstract

Die Erfindung betrifft duroplastische Schaumstoffe auf Basis nativer Epoxide, Verfahren zu deren Herstellung sowie Halbzeuge aus den duroplastischen Sind sowohl in der Polymerkomponente als auch in den Zusätzen wie Füllstoffen, Schaumstabilisatoren, Schaumbildner oder Flammhemmern vorwiegend nativen Ursprungs. Erfindungsgemäß werden die duroplastischen Schaumstoffe aus nativen Epoxiden so hergestellt, dass Carbonsäure modifizierte Epoxide thermisch oder photochemisch vernetzt und unter Zugabe von Treibmitteln und/oder blähenden Füllstoffen aufgeschäumt werden.

Description

Die Erfindung betrifft duroplastische Schaumstoffe auf Basis nativer Epoxide, Verfahren zu deren Herstellung sowie Halbzeuge aus den duroplastischen Schaumstoffen. Die erfindungsgemäßen Schaumstoffe sind sowohl in der Polymerkomponente als auch in den Zusätzen wie Füllstoffen, Schaumstabilisatoren, Schaumbildner oder Flammhemmern vorwiegend nativen Ursprungs.
Bekannt sind sowohl duroplastische als auch thermoplastische Verschäumungen von allen synthetischen Polymeren. Speziell bei den duroplastischen PU-Schäumen existiert eine Vielzahl von Publikationen. Durch Auswahl spezieller Ingredienzien sollen Schäume flamm- oder hitzebeständig gemacht werden ( DE 199 12 988 und DE 122 182 ). Neuere Veröffentlichungen referieren den Festigkeitsgewinn durch Zusatz von Nanopartikeln oder Zementen ( DE 10392 469 T5 , 120 212 ). Den ersten bioabbaubaren Schaum aus PLA beschreibt die BASF (Turning Vision into Business 16. 8 2007)
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, native Schaumstoffe aus Epoxiden pflanzlicher Öle bereitzustellen. Dazu gehört, dass sowohl die Polymerkomponenten aus nachwachsenden Rohstoffen als auch die weiteren Zusätze und Hilfsstoffe nahezu nativen Ursprungs sind.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch duroplastische Schaumstoffe auf Basis nativer Epoxide gelöst, die
aufgeschäumte Polyether-ester der allgemeinen Formel I
und/oder aufgeschäumte Polyester-ester der allgemeinen Formel II
mit
R5 = AlkOOC(CH₂)₇ und Alk = C₃H₅O₂ oder C_mH_2m+1
R6 = (CH₂)_9-3k oder (CH₂)_3k-CH₃ mit 1 ≤ k ≤ 3
R7 = Polycarbonsäurerest, wie z. B. C₆H₃(COOH)₂ aber auch z. B. C₂H₂COOH oder C₇H₁₀COOH oder C₂O₃C₆H₂COOH
10¹ ≤ n ≤ 10⁴
und einer Dichte zwischen 0,06 bis 0,4 g/cm³ umfassen.
Die erfindungsgemäßen Schaumstoffe können native Füllstoffe, wie Holzspäne, Schäben oder Kurzfaseranteile aus der Hanfproduktion aber auch vorgeschäumte Polystyrenkörper, z. B. Polystyrenkugeln oder 3-D-Einlagen, z. B. 3D-Gewebe aus z. B. Polyesterfasern, enthalten.
Zur Erfindung gehören auch Halbzeuge aus und mit den erfindungsgemäßen duroplastischen Schaumstoffen, die Füllstoffe und/oder 3D-Einlagen enthalten können. Durch das Ausschäumen von 3D-Geweben kann die mechanische Stabilität der Schaumstoffe bzw. der daraus aufgebauten Halbzeuge erhöht werden.
Schaumstoffe mit nativen Füllstoffen wie Kurzfasern vom Hanf oder Schäben als Zwangsanfall der Hanffaserproduktion ergeben leichte Halbzeuge. Durch Zugabe von vorgeschäumten Polystyrenkugeln erreicht man besonders leichte Schaumstoffhalbzeuge.
Biologisch abbaubare Schaumstoffe aus Polyester-esterschaum sind vorteilhaft mit einer Polyether-esterschicht oder einer Polyether-esterschaumstoffschicht überschichtet. Die Polyetherpolyesterschichten sind nicht biologisch abbaubar und sehr chemikalienresistent.
Zur besseren mechanischen Stabilität sind die Halbzeuge aus den erfindungsgemäßen Schaumstoffen mit wenigstens einem plattenförmigen oder flexiblen, bahnenförmigen oder folienartigen Körper versehen. Dies kann durch Laminieren erreicht werden, wofür Vliese z. B. aus Polyester oder Hanf mit Polyester-ester getränkt dienen. Vorzugsweise sind die Schaumstoffe auf wenigstens 2 Seiten laminiert.
Erfindungsgemäß werden die duroplastischen Schaumstoffe aus nativen Epoxiden so hergestellt, dass Carbonsäure-modifizierte Epoxide thermisch oder photochemisch vernetzt und unter Zugabe von Treibmitteln und/oder blähenden Füllstoffen aufgeschäumt werden.
Zur Vernetzung werden Vernetzungsmittel, wie z. B. aliphatische oder aromatische Polycarbonsäuren, Hydroxycarbonsäuren oder ihre Anhydride, und/oder ein UV-Katalysator verwendet.
Wiewohl das Ziel zunächst relativ einfach erscheint, native Stoffe unter Wärmeeinwirkung zur Aufschäumung zu bringen, so kann es doch nicht durch einfaches Zusammenrühren der Komponenten erreicht werden. Vielmehr muss die Aufschäumgeschwindigkeit mit der Polymerisationsgeschwindigkeit in Übereinstimmung gebracht werden, weil sonst schwerkraftbedingt der gebildete Schaum bei zu geringer Polymerisationsgeschwindigkeit wieder zusammenfällt, bzw. bei zu schnell verlaufender Polymerisation eine Aufschäumung nicht mehr möglich ist.
Erfinderischer Weise gelingt die Verschäumung jedoch dann, wenn man mit Vorpolymerisaten arbeitet, d. h. wenn anstelle der Epoxide modifizierte Produkte in Form der α-Hydroxypolyester benutzt werden, und der Polymerisationsprozess während des Aufschäumens sich lediglich auf die Vernetzung bereits existierender Polymere reduziert.
Dafür werden in der vorliegenden Erfindung 2 prinzipiell unterschiedliche Strategien entwickelt und dargelegt.
Im ersten Verfahren stellt man zunächst mit nativen Epoxiden hoher Oxyranringzahl und nativen Polycarbonsäuren, wie Oxal-, Wein- oder Milchsäure Carbonsäure-modifizierte Epoxide bzw. α-Hydroxy-polyester her. 1 zeigt dazu den α-Hydroxy-polyester als natives Vorpolymerisat aus einem Fettsäureepoxid und Oxalsäure. Die OH-Gruppen als Vernetzungsgruppen sind durch Umrandung gekennzeichnet.
Das molare Verhältnis von Epoxid zu Polycarbonsäure beträgt nach dem ersten Verfahren ca. 100:1, d. h. es werden eigentlich nur katalytisch wirkende Mengen der Polycarbonsäure zur Reaktion gebracht. Anschließend vernetzt man entweder mittels UV-Strahlung und mUV-Katalysatoren die Produkte weiter zu Polyethern und schäumt diese unter Zusatz von Carbonsäureanhydriden auf oder vernetzt thermisch mit Polycarbonsäuren. Dabei reagiert das Säureanhydrid mit den OH-Gruppen unter Veresterung, die Halbester mit weiteren Oxiranringen zu neuen α-Hydroxypolyestern usw. solange, bis das gesamte Anhydrid verbraucht ist.
Als Epoxide hoher Oxiranringzahl (ORZ mit ORZ ≥ 9) werden Epoxide nativer Pflanzenöle insbesondere vom Drachenkopf-, Fruchtkern-, h.Ω-Lein-, oder Leinöl verwandt. Als UV-Katalysatoren werden Iodoniumkomplexe in Kombination mit α-Hydroxy-ketonen oder Triarylsulfonium-Komplexe vom Hexafluorphosphat und -antimonat verwendet.
Im zweiten Verfahren werden ähnlich wie beim zuerst genannten Verfahren Epoxide mit Dicarbonsäuren zur Polymerisation gebracht. Im Unterschied zum erstgenannten Verfahren beträgt das molare Verhältnis von Epoxid und Dicarbonsäure jedoch 1:1. Das eingesetzte Epoxid besitzt im statistischen Mittel eine Oxyranringzahl (ORZ) von 1,5 ≤ ORZ ≤ 2. Der Polymerisationsprozess entspricht zwar formal dem ersten gemäß 1, aber es entstehen beim zweiten Prozess Polymere. Die Anzahl der reaktiven OH-Gruppen für die spätere Vernetzung ist wesentlich höher. Das Aufschäumen erfolgt wieder nach Zugabe von Säureanhydriden thermisch oder mittels Mikrowellenbestrahlung.
Als Epoxide für das zweite Verfahren werden Epoxide nativer Pflanzenöle insbesondere vom Raps-, Saflor- und Senföl mit einer Oxiranringzahl von 1,5 ≤ ORZ ≤ 2 verwandt. Als Dicarbonsäuren werden bevorzugt aliphatische Dicarbonsäuren, wie z. B. Maleinsäure, Oxalsäure oder Fumarsäure verwendet. Die Reaktion ist in 2, Gl. c dargestellt.
Eine andere Möglichkeit ergibt sich bei Verwendung reiner monomerer Epoxide, die man mit den Vernetzern zusammenrührt und die Mischung zwischen 40 bis 60 Minuten je nach Füllstoffmenge bei 23°C vorgelen lässt. In der Vorgelphase entstehen in situ die prepolymeren Strukturen zum Verschäumen, wie vorgenannt aufgeführt.
Anregungsbedingungen
Der technische Verschäumungsprozess ist stets eine Kombination verschiedener Anregungsarten. Folgende Kombinationen haben sich als vorteilhaft erwiesen (Tab. 1, Spalte 2):

1. Vorgelprozess unter leichter thermischer Eigenerwärmung auf ca. 30 bis 35°C gefolgt vom Aufschäumprozess in der Mikrowelle von ca. 1 bis 2 Minuten und anschließender 1 h Temperung bei 65°C;
2. UV-initiierte Bildung von Polyether-estern mit anschließender thermischer Aufschäumung und Nachhärtung bei 65°C;
3. Selbstaufschäumung des Epoxid-Vernetzer-Gemisches aus acetonischer Lösung unter Eigenerwärmung auf ca. 60°C.

Füllstoffe
Die Schäume in Form der Hartschäume können durch Füllstoffe in ihren mechanischen und thermischen Eigenschaften verbessert werden. Als native Füllstoffe eignen sich Holzpartikel (Späne), Schäben und Kurzfaseranteile der Hanffaserproduktion oder Hanfvliese bzw. 2- bzw. 3-dimensionale Vliese und Netzwerke anderer Naturfasern aus Wolle, Baumwolle, Jute oder Flachs (Tab. 1, Spalte 4).
Eine besondere Funktion spielt das Polystyren als Füllstoff. Es ist zum einen Füllstoff, zum anderen bereits ein verschäumter Stoff. Während Polystyren an sich von synthetischen Epoxiden gelöst wird und damit die Schaumstruktur zerstört wird, sind überraschender Weise native Epoxide für Polystyren keine Quellmittel. Allerdings liegen die mechanischen Festigkeitswerte dieser unlaminierten Schäume nur bei 5 bis 10 N/mm², was die Biegezugfestigkeit anbetrifft, und damit deutlich tiefer als die der Polystyren-freien Schäume, aber deutlich höher als bei reinem Polystyren-Schaum.
Flammhemmer
Als Flammhemmer dienen das schon erwähnte hydratisierte Calciumhydroxyd als Sekundärprodukt des Schaumbildungsprozesses, ferner CaHPO₄ und Natrium-ortho phosphat sowie Al(OH)₃. Die Flammenhemmer werden bevorzugt in Mengen von 10 bis 30% eingesetzt.
Schaumstabilisatoren
Als Schaumstabilisatoren können Kaliumsterarat- bzw. -oleat eingesetzt werden. Die Glycerinphase des Biodieselprozesses enthält infolge autokatalytischer Teilzersetzung der Öle geringe Mengen Kaliumsterarat- bzw. -oleat. Die Abtrennung vom Hauptprodukt gelingt durch Umfällung. Die Kaliumsalze in H₂O gelöst können als Schaumstabilisatoren genutzt werden. Mengen von 0,1 g/3 g Epoxid ergeben Hartschäume, Mengen von 0,4 g/3 g Epoxid ergeben Weichschäume mit spezifischen Massen um 0,06 g/cm³.
Aufschäummittel

Als Aufschäummittel dient CO₂, das aus der H-aciden Umsetzung von Carbonaten (z. B. Kalkstein) entwickelt wird. Das dabei gebildete Calciumhydroxyd kristallisiert unter Aufnahme weiterer H₂O-Moleküle, d. h. trocknet den Schaum und macht ihn hart und flammfest (siehe Formel 3). Tabelle 1: Ergebnisse unterschiedlicher Schaumrezepturen und Verschäumungstechniken

Schaum-Nr.	Anregungsart	Harz-Härter	Füllstoff in [%]	Schaumdichte in g/cm³	Schaum
AKT 18.2	th	C1 8,2% KL¹⁾	Ohne	0,06	weich feinporig
AKT 18.1	th	C1 4,3% KL¹⁾	Ohne	0,1	hart
AKT 31D	MW 3'a'125 W	C1	15 Schäben	0,111	hart
AKT 41A	th	C2	Ohne	0,133	feinporig hart
AKT 31m	MW 3'a'125 W	C1	10 Schäben	0,308	hart
AKT 49A	th	C2	15,5 Schäben	0,294	homoporig
AKT 53	MW 3'a'125 W	C2	≤ 10 Schäben 20 Ca(H₂PO₄)·H₂O	0,294	hart
AKT 42	UV/MW	C3	-	0,108	hart
AKT 47B	UV/MW	C3	15 Hanf, Kurzfaser	0,338	hart
AKT 47B1	UV, th	C3	15 Hanf, Kurzfaser	0,198	hart
Med. 1	th	C5	Ohne	0,1	weich bis hart

1) KL: Schaumstabilisator Kaliumlaurat, th: thermische Aushärtung, MW: 125 W Mikrowellenstrahlung, UV: UV-Strahlung im Bereich 240 ≤ λ ≤ 350 nm

Laminierungen
Neben dem Füllstoffzusatz erhöht die doppelseitige Laminierung der Schaumkörper deren mechanische Stabilität. Die Laminierung erfolgt mit der gleichen Epoxidharz-Mischung, wie sie zum Verschäumen benutzt wird. Zum Laminieren benutzt man Vliese oder Gewirke z. B. aus PE-Fasern oder Hanf. Die frischen, nicht abgebundenen Laminate werden in die Form zum Schäumen eingelegt und/oder vor dem eigentlichen Aufschäumen auf die geglättete Polymer-Füllstoffmasse gelegt. Beim Starten des Aufschäumprozesses binden Schaum- und Laminatphase miteinander ab. Sie sind bei Peel-Test nicht mehr voneinander trennbar.
10 mm starke, doppelseitig laminierte Schaumkörper besitzen eine Biegezugfestigkeit von bis zu 47 N/mm².
Armierung
Eine weitere Möglichkeit, die oben beschriebenen Schäume mechanisch stabiler zu machen, besteht darin, 3D-Gewebe z. B. aus PE-Fasern auszuschäumen. Man erhält armierte Schäume, die bei 4 cm dicken Schaumplatten Impulse von ca. 13.7 Ns ohne Zerstörung abfangen.
Bioabbau
Die oben genannten Schaumstoffe lassen sich, was ihre biologische Abbaubarkeit anbetrifft in folgende Klassen einteilen:

• Schäume aus aliphatische Epoxiden und Vernetzern, z. B. Citronensäure, sind biologisch leicht abbaubar.
• Schäume mit einem Anteil von <= 5% aromatischen Vernetzeranteil sind ebenfalls biologisch abbaubar.
• Hoch vernetzte Schäume aromatischer Härter und Schäume aus Polyetherestern sind dagegen nicht biologisch abbaubar.

Biologisch abbaubare Schaumkörper werden deshalb durch Überschichtung mit Polyetherestern vor vorzeitigem Abbau geschützt.
Verwendung von Schaumstoffen nativer Epoxide
Die beschriebenen Schäume sind multivariat anwendbar. Mit Citronen- oder Phosphorsäure vernetzte Epoxide, z. B. nach Rezeptur C5, die total nach 2 Jahren abgebaut sind, sind als Körperimplantate in der Prothetik nutzbar (z. B. Tab. 2, Zeile 1). Schaumstofflaminate sind als sehr leichte Baumaterialien in der Möbelindustrie vorteilhaft. Dazu ist es zweckmäßig, die Laminate mit Polyether-estern, z. B. nach Rezeptur C3 bioresistent zu überschichten (z. B. Tab. 2, Zeile 2).
Armierte Schaumstoffe z. B. der Rezeptur C1 mit hoher Stoßresistenz sind zur Ausfütterung von Autoteilen, z. B. Türausfütterungen (z. B. Tab. 2, Zeile 3) geeignet.
Hoch gefüllte Schaumstoffe z. B. nach Rezeptur C1 liefern Isoliermaterialien für den Bausektor (Trockenbaumaterialien). Die Füllstoffe CaHPO₄ und Aluminiumhydroxid erhöhen sowohl die mechanische Stabilität der Schaumkörper und wirken gleichzeitig als Flammhemmer (Tab. 2, Zeile 4). Schäume z. B. nach Rezeptur C2 mit Füllstoffen geringer spezifischer Dichte können ebenfalls in der Autoindustrie verwendet werden. Sie sind thermisch noch umformbar (Tab. 2, Zeile 5).

Eine Besonderheit stellen Polystyren gefüllte Epoxidharz-Schäume dar. Ihre Laminate lassen sich als Schallschutzplatten sehr variabel gestalten (z. B. Tab. 2, Zeile 6). Tabelle 2: Schaumapplikationen

Typ	Rezeptur	Füllstoff	Verwendung
total nativ	C5	Ohne	Prothetik
Schaumlaminate	C4 mit C3	Holz, Schäben Stroh	Möbelindustrie
armierte Schäume	C1	3D-Gewebe	Innentür für Auto
Isolierschaum	C1	CaHPO₄, Fasern, Holz, Al(OH)₃, Schäben	Isolierschau Trockenbau
verformbare Schäume	C2	leichte Füllstoffe	Auto-Innenteile
PS-Schäume	C4	Polystyren	Schallisolierungen

Versuchsdurchführung
Schäume aus nativen Epoxiden und Verfahren ihrer Herstellung
A Herstellung der Vorpolymerisate Typ 1
Gleichmolare Mengen von Dicarbonsäure z. B. Malein- oder Oxalsäure und Rapsöldiepoxid werden in acetonischer Lösung bei 65°C zur Reaktion gebracht. Nach ca. 2 h wird das Aceton abgezogen und das Gemisch noch 2h auf ca. 140°C gehalten.
B Herstellung der katalytischen wirkenden Vorpolymerisate Typ 2
3 g Epoxid der Type EP-10/1 (Glycidester-epoxid mit mindestens 10% Oxyransauerstoffgehalt und Gardener-Farbzahl 1) werden mit 0,05 g Dicarbonsäure (Weinsäure oder Oxalsäure) in Aceton im molaren Verhältnis von 100:1 zur Reaktion gebracht. Nach ca. 1 h kann das Aceton abgesaugt werden.
C Herstellung der Harz-Härter-Gemische
C1 Herstellung der EP-10/1 Härter Rezeptur
2,6 g EP-10/1 werden mit 1 g Härter Dracowol P 37 vermischt und langsam unter fortlaufendem Rühren zur Reaktion gebracht. Das Gemisch gelt bei Zimmertemperatur unter leichter Erwärmung ca. 40' vor. Bei hohen Füllstoffgehalten kann die Vorgelzeit auf 60' ausgedehnt werden.
C2 Herstellung des Harz-Härter-Gemisches mit Vorpolymerisat nach Vorschrift A
Zur Mischung wie unter C1 beschrieben, werden 0,2 g Vorpolymerisat Typ 1 zu dosiert und das Ganze bei 45°C vorgewärmt.
C3 Das nach B hergestellte Vorpolymerisat Typ 2 vermischt man mit einem UV-
Katalysator und belichtet ca. 2' mit einer UV-Lampe (135 W und 240 ≤ λ ≤ 350 nm).
C4 Herstellung der Harz-Härter-Rezeptur mit Vorpolymerisat vom Typ 2
Anstelle des bei C1 verwendeten Epoxides werden Carbonsäure modifizierte Epoxide mit den gleichen Zusatzstoffen in den gleichen Mischungsverhältnissen eingesetzt. Die Vorgelzeit reduziert sich auf ca. 30'.
C5 Medizinalschaum
3 g Epoxid (Lein- oder Drachenkopfölepoxid mit ORZ > 10) werden mit 0.45 g Citronensäure in 0.8 g Aceton sowie 0.08 bis 0.2 g Hexandiol-monophosphat versetzt. Dieses System schäumt sich unter Eigenerwärmung selbständig auf.
D Treibmittelrezeptur
Auf die Menge von 3 g Epoxid (Lein- oder Drachenkopfölepoxid mit ORZ > 10) werden 0,15 g CaCO₃ in 0,08 g H₂O suspendiert und auf ca. 60°C vorgewärmt. Diese Mischung gestattet es, das Volumen des Harz-Härter-Gemisches auf das 3-Fache zu expandieren bei Temperaturen zwischen 90–120°C.
E Aufschäumvorgang
E1 Aufschäumen unter Zusatzenergie
Die nach den Vorschriften C hergestellten Harz-Härter-Rezepturen werden zunächst mit dem Schaumstabilisator und/oder Flammhemmer bzw. Füllstoffen vermischt. Dann setzt man das Treibmittel gemäß Vorschrift D zu und rührt ca. 10 bis 20' weiter. Den entstehenden Schaum gießt man in die Form und härtet thermisch ca. 5' bei 130°C oder 1'30'' mittels Mikrowelle mit 125–600 W (je nach Größe des Schaumkörpers) aus.
E2 Aufschäumen ohne Zusatzenergie
Vermischt man das Epoxid EP-10/3 mit einer Citronensäure-Aceton-Lösung, rührt ca. 30' bei Zimmertemperatur, so kommt es nach Zusatz von Hexandiol-mono phosphat zu einer spontanen Temperaturerhöhung. Das entstehende Polymerisat verschäumt durch das Aceton und bildet einen Hart- oder Weichschaum, je nach Menge der zugesetzten Startersäure.
F Schaumlaminierungen
F1 Laminierung mit Vliesen
Gewebe oder Vliese werden mit der Basisrezeptur C1 laminiert, die Schaumkörper von mindestens 2 Seiten bedeckt und unter Druck die Teile zusammengebracht. Der Schaum darf dabei nicht völlig ausreagiert sein. Es entsteht ein Schaumlaminat, das sich nicht im gewöhnlichen Peeltest voneinander trennen lässt.
F2 Armierungen
Anstelle der Oberflächenbehandlung kann durch Einbringen von 3-D-Gewebe ebenfalls eine mechanische Stabilisierung erreicht werden. Es wird hierzu bevorzugt ein gewebtes Polyestergewebe eingesetzt.
F3 Sicherung gegen vorzeitigen Bioabbau
Die unter C bis E erzeugten Schäume sind biologisch abbaubar. Ihre vorzeitige biologische Zersetzung unterbindet man, wenn man die äußere Laminatfläche mit Polyether-ester nach Vorschrift C3 überschichtet.
G Füllstoffzusatz
G1 Schäben und Fasern
Der Vorteil von Schäben und Kurzfaseranteilen im Schaum liegt in der niedrigen Dichte dieser Füllstoffe. Ihre Menge kann bei Festlegung einer maximalen Dichte der Rezeptur errechnet werden, da die Dichte des Schaumes sich aus den Dichten der Einzelkomponenten linear ergibt.
G2 Polystyren
Während Polystyren durch klassische synthetische Epoxide angelöst wird, sind Mischungen mit nativen Epoxiden möglich. Damit kann durch Zusatz von bis zu 90% Polystyren die Dichte des Polymerschaumes erniedrigt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19912988 [0002]
- DE 122182 [0002]
- DE 10392469 T5 [0002]
- DE 120212 [0002]

Claims

Duroplastischer Schaumstoff auf Basis nativer Epoxide, umfassend aufgeschäumte Polyether-ester der allgemeinen Formel I
und/oder aufgeschäumte Polyester-ester der allgemeinen Formel II
mit R5 = AlkOOC(CH₂), und Alk=C₃H₅O₂ oder C_mH_2m+1 R6 = (CH₂)_9-3k oder (CH₂)_3k-CH₃ mit 1 ≤ k ≤ 3 R7 = Polycarbonsäurerest n > 1 und einer Dichte zwischen 0,06 bis 0,4 g/cm³.
Schaumstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumstoff native Füllstoffe oder vorgeschäumte Polystyrenkörper oder 3-D-Einlagen enthält.
Halbzeug mit und aus einem Schaumstoff nach Anspruch 1.
Halbzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumstoff native Füllstoffe oder vorgeschäumte Polystyrenkörper oder 3-D-Einlagen enthält.
Halbzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumstoffe native Füllstoffe, wie Kurzfasern vom Hanf oder Schaben als Zwangsanfall der Hanffaserproduktion oder Hanfvliese oder 2 bzw. 3-dimensionale Vliese oder Netzwerke anderer Naturfasern aus Wolle, Baumwolle, Jute oder Flachs enthalten.
Halbzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Polyester-esterschaum von einem Polyether-ester oder einem Polyetheresterschaumstoff überschichtet ist.
Halbzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumstoff wenigstens mit einem plattenförmigen oder flexiblen, bahnenförmigen oder folienartigen Körper laminiert ist.
Halbzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumstoff auf wenigstens 2 Seiten laminiert ist.
Verfahren zur Herstellung von duroplastischen Schaumstoffen aus nativen Epoxiden, dadurch gekennzeichnet, dass Carbonsäure-modifizierte Epoxide thermisch oder photochemisch vernetzt und unter Zugabe von Treibmitteln und/oder blähenden Füllstoffen aufgeschäumt werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Epoxide nativer Pflanzenöle eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vernetzung Vernetzer aus aliphatischen oder aromatischen Polycarbonsäuren, Hydroxycarbonsäuren oder deren Anhydride verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgeschäumten Epoxidharzmischungen durch UV-Strahlung, mittels Mikrowellenstrahlung oder thermisch ausgehärtet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Aufschäumer CO₂ oder H₂O dienen, die entweder künstlich zugesetzt werden oder in situ entstehen, z. B. aus der Umsetzung von CaCO₃ mit Polycarbonsäuren; wobei das dabei gebildete CaO unter H₂O-Aufnahme zu Ca(OH)₂ weiterreagiert und dieses überschüssiges H₂O durch Hydratisierung bindet.
Verwendung der Schaumstoffe oder Halbzeuge nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Dammstoff oder als Implantat oder als Schallisolierung oder als Möbelteil oder für die Autoauskleidung oder als Trockenbaumaterial.