DE102010025402A1

DE102010025402A1 - Use of water as a blowing agent for producing a foam material from a foamed mixture comprising a polymer material, using microwave radiation, where foam material is useful e.g. in heat- and sound insulation

Info

Publication number: DE102010025402A1
Application number: DE201010025402
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: EADS Deutschland GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2011-12-29

Abstract

Use of water as a blowing agent for producing a foam material from a foamed mixture is claimed, where microwave radiation is applied and the foamed mixture comprises at least one polymer material.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Treibmittel zur Herstellung von Schäumen aus einer aufzuschäumenden Mischung auf Basis eines polymeren oder polymerisierbaren Systems durch Bestrahlung mit Mikrowellen.The present invention relates to a blowing agent for the production of foams from a mixture to be foamed on the basis of a polymer or polymerizable system by irradiation with microwaves.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Schaumstoffe können aus den unterschiedlichsten Polymermaterialien hergestellt werden, wie beispielsweise Thermoplasten, Duroplasten und auch Elastomeren. Solche Schaumstoffe eignen sich für eine Vielzahl unterschiedlicher Verwendungszwecke, wie beispielsweise zur Wärme- und Schalldämmung, oder auch als Kernmaterial in modernen Leichtgewichtskonstruktionen, insbesondere Sandwichstrukturen. Beispielsweise werden häufig Phenolschäume für Kernmaterialien in Sandwichstrukturen in kommerziellen Flugzeugen verwendet.Foams can be made of a wide variety of polymer materials, such as thermoplastics, thermosets and elastomers. Such foams are suitable for a variety of different uses, such as for thermal and acoustic insulation, or as a core material in modern lightweight constructions, especially sandwich structures. For example, phenolic foams are often used for core materials in sandwich structures in commercial aircraft.

Das Aufschäumen einer Mischung kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Grundsätzlich unterscheidet man physikalische, chemische und mechanische Schaumverfahren. Beispielsweise können die Materialien in einem Extrusionsverfahren derart verarbeitet werden, dass ein Schaum entsteht. Alternative Herstellungsverfahren von Schäumen sehen beispielsweise das Einbringen von Feststoffen in ein Gemisch vor, das anschließende Aushärten des Gemisches und schließlich das Entfernen des Feststoffes, beispielsweise durch Auswaschen mit Wasser oder durch Erhitzen.The foaming of a mixture can take place in different ways. Basically, a distinction is made between physical, chemical and mechanical foam processes. For example, the materials may be processed in an extrusion process to form a foam. Alternative foaming processes include, for example, introducing solids into a mixture, then curing the mixture, and finally removing the solid, for example, by washing with water or by heating.

Aus US 3 238 157 geht beispielsweise ein Verfahren zur Herstellung von Schäumen auf Basis eines Elastomers hervor, das darin besteht, dass gummiartige, hochviskose Silikonmassen zunächst mit stückigen, Hohlraum bildenden Feststoffen vermischt werden. Das Gemisch härtet zu einem Silikonelastomer aus, wobei aus dieser Schaumstruktur anschließend das stückige Material derart herausgelöst wird, dass Poren entstehen, die der Größe der entfernten Feststoffe entsprechen Ein anderes, weithin bekanntes Verfahren beruht auf der Verwendung eines geeigneten Treibmittels, insbesondere eines chemischen Treibmittels, wie beispielsweise CO₂ oder Alkane. Solche geeigneten chemischen Treibmittel werden einer aufzuschäumenden Mischung beigefügt und dann während der Verarbeitung der aufzuschäumenden Mischung gasförmig, wodurch die Mischung aufgeschäumt wird. Wird eine aufzuschäumende Mischung in eine Form eingespritzt und dort aufgeschäumt, kann ein Strukturschaum entstehen, der eine Außenhaut mit einer im Kern gewichtssparenden Schaumstruktur aufweist.Out US 3,238,157 For example, a process for the production of foams based on an elastomer, which consists in mixing rubber-like, highly viscous silicone compositions first with lumpy, cavity-forming solids. The mixture cures to a silicone elastomer, from which foam structure the lumpy material is subsequently dissolved out to give pores corresponding to the size of the removed solids. Another well-known method relies on the use of a suitable blowing agent, in particular a chemical blowing agent. such as CO ₂ or alkanes. Such suitable chemical blowing agents are added to a mixture to be foamed and then gaseous during processing of the mixture to be foamed, whereby the mixture is foamed. If a mixture to be frothed is injected into a mold and foamed there, a structural foam can be produced which has an outer skin with a foam-saving foam structure in the core.

Die oben genannten Verfahren weisen jedoch den Nachteil auf, dass zusätzliche Stoffe eingebracht werden müssen, um das Material aufzuschäumen, wobei die Stoffe teilweise nachteilige Eigenschaften, wie Toxizität, mangelnde Lagerstabilität oder schlechte Dispergierbarkeit aufweisen.However, the above-mentioned methods have the disadvantage that additional substances have to be introduced in order to foam the material, the substances having partially disadvantageous properties, such as toxicity, lack of storage stability or poor dispersibility.

Da bei den herkömmlichen Herstellungsverfahren von Schaumstoffkompositen komplizierte, mehrphasige und kostenintensive Verfahren verwendet werden, besteht der Bedarf, effizientere und einfachere Herstellungsweisen zu finden.As conventional foam composite fabrication processes use complicated, multi-phase, and costly processes, there is a need to find more efficient and simpler ways of manufacturing.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Die Ziele der vorliegenden Aufgabe liegen daher darin, ein Treibmittel bereitzustellen, das sich leicht in der aufzuschäumenden Mischung homogen verteilen lässt, das keine nachteiligen Wirkungen auf die Herstellung des Schaums besitzt, das kostengünstig ist, das nicht toxisch ist, eine hohe Lagerstabilität aufweist und/oder das die Herstellung eines homogenen Schaumes auf einfache Art und Weise ermöglicht.The objects of the present invention are therefore to provide a blowing agent which is easily distributed homogeneously in the mixture to be foamed, which has no adverse effects on the production of the foam, which is inexpensive, which is non-toxic, has a long shelf life and / or which allows the production of a homogeneous foam in a simple manner.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Verwendung gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich durch Kombination mit den Merkmalen der abhängigen Unteransprüche.This object is achieved by the use according to claim 1. Preferred embodiments result from combination with the features of the dependent subclaims.

Folglich betrifft ein Aspekt der vorliegenden Erfindung die Verwendung von Wasser als Treibmittel zum Herstellen eines Schaumstoffes aus einer aufzuschäumenden Mischung, wobei die aufzuschäumende Mischung mindestens ein Polymermaterial enthält, und wobei Mikrowellenstrahlung eingesetzt wird.Accordingly, one aspect of the present invention relates to the use of water as a blowing agent for producing a foam from a mixture to be foamed, wherein the mixture to be foamed contains at least one polymer material, and wherein microwave radiation is used.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt das Wasser in der aufzuschäumenden Mischung zusammen mit dem Polymermaterial vor und/oder wird als Kondensationsprodukt während des Aushärtens und/oder Vernetzens des Polymermaterials gebildet.In a preferred embodiment of the present invention, the water in the mixture to be foamed is present together with the polymer material and / or is formed as a condensation product during the curing and / or crosslinking of the polymer material.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Polymermaterial mindestens ein Material, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem thermoplastischen Material, einem duroplastischen Material und einem elastomeren Material.In another preferred embodiment of the present invention, the polymeric material comprises at least one material selected from the group consisting of a thermoplastic material, a thermoset material, and an elastomeric material.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Polymermaterial mindestens ein thermoplastisches Material, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyethylenterephthalat und deren Mischungen.In a further preferred embodiment of the present invention, the polymeric material comprises at least one thermoplastic material selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate and mixtures thereof.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Polymermaterial mindestens ein duroplastisches Material, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyurethanharz, Phenolharz, Epoxidharz, Harnstoff-Formaldehyd-Harz (UF-Harz), Melamin-Formaldehyd-Harz (MF-Harz) und deren Mischungen. In another preferred embodiment of the present invention, the polymeric material comprises at least one thermoset material selected from the group consisting of polyurethane resin, phenolic resin, epoxy resin, urea-formaldehyde resin (UF resin), melamine-formaldehyde resin (MF resin). and their mixtures.

In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die aufzuschäumende Mischung zusätzlich mindestens ein Nukleierungsmittel und/oder ein Zähmodifizierungsmittel.In yet another preferred embodiment of the present invention, the mixture to be foamed additionally contains at least one nucleating agent and / or a toughening agent.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die aufzuschäumende Mischung zusätzlich mindestens ein Quervernetzungsmittel, einen Beschleuniger und/oder einen Katalysator.In a further preferred embodiment of the present invention, the mixture to be foamed additionally contains at least one crosslinking agent, an accelerator and / or a catalyst.

In wiederum einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Verwendung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche enthält die aufzuschäumende Mischung zusätzlich mindestens ein Dispersionsmittel und/oder ein Tensid.In yet another embodiment of the present invention Use according to any one of the preceding claims, the mixture to be foamed additionally contains at least one dispersing agent and / or one surfactant.

In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung erfolgt die Herstellung des Schaumes unter Mikrowellenstrahlung, bevorzugt unter Mikrowellenstrahlung mit einer Leistung im Bereich von 100 bis 3000 W und/oder mit einer Frequenz im Bereich von 300 MHz bis 300 GHz.In another preferred embodiment of the present invention, the production of the foam takes place under microwave radiation, preferably under microwave radiation with a power in the range of 100 to 3000 W and / or with a frequency in the range of 300 MHz to 300 GHz.

In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Mikrowellenstrahlung derart gesteuert, dass die Temperatur der aufzuschäumenden Mischung während des Schäumens in einem Bereich von 100 bis 200°C, bevorzugt in einem Bereich von 100 bis 140°C gehalten wird.In still another preferred embodiment of the present invention, the microwave radiation is controlled so that the temperature of the mixture to be foamed during foaming is maintained in a range of 100 to 200 ° C, preferably in a range of 100 to 140 ° C.

DETAILIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht in der Verwendung von Wasser als Treibmittel bei der Herstellung von Schäumen mittels Mikrowellenstrahlung. Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schaumes wird dabei eine aufzuschäumende Mischung, die auch als Reaktionsmischung bezeichnet wird, mit Mikrowellenstrahlung bestrahlt. Dabei dient Wasser als Treibmittel, das aus der aufzuschäumenden Mischung einen Schaum erzeugt, der zu einem Schaumstoff aushärtet oder ausgehärtet werden kann.The idea underlying the present invention is the use of water as blowing agent in the production of foams by means of microwave radiation. To produce a foam according to the invention, a mixture to be foamed, which is also referred to as a reaction mixture, is irradiated with microwave radiation. In this case, water is used as a blowing agent that produces a foam from the mixture to be foamed, which cures to a foam or can be cured.

Der Schaumstoff wird dabei aus einer aufzuschäumenden Mischung hergestellt, die mindestens ein Polymermaterial enthält. In der aufzuschäumenden Mischung ist daher mindestens ein Polymermaterial enthalten, neben wahlweise weiteren zusätzlichen Stoffen. Die aufzuschäumende Mischung ist also auf Basis eines polymeren oder zumindest eines polymerisierbaren Systems.The foam is produced from a mixture to be foamed, which contains at least one polymer material. The mixture to be foamed therefore contains at least one polymer material, besides optionally further additional substances. The mixture to be foamed is therefore based on a polymeric or at least one polymerizable system.

Unter einem Polymermaterial soll gemäß der vorliegenden Anmeldung ein Material verstanden werden, das zu einem Schaum verarbeitet werden kann. Dies kann ein bereits polymerisiertes Material sein, es schließt jedoch auch Prepolymermaterialien, die noch ausgehärtet und/oder quervernetzt werden können, und Polymervorläufermaterialien, einschließlich Oligomere und Monomere eines polymerisierbaren Materials, sowie Harzsysteme ein. Jegliche Art von Polymermaterial, das durch Aufschäumen und gegebenenfalls durch weiteres Aushärten und/oder Quervernetzten in einen stabilen Schaum gebracht werden kann, soll im Rahmen der vorliegenden Anmeldung unter einem Polymermaterial verstanden werden. Das Polymermaterial umfasst also ein polymeres oder polymerisierbares System, insbesondere ein polymeres oder polymerisierbares Harzsystem.A polymer material is to be understood according to the present application, a material that can be processed into a foam. This may be an already polymerized material, but also includes prepolymer materials that may still be cured and / or crosslinked, and polymer precursor materials, including oligomers and monomers of a polymerizable material, as well as resin systems. Any type of polymer material that can be brought into a stable foam by foaming and, if appropriate, by further curing and / or crosslinking should be understood in the context of the present application as a polymer material. The polymer material thus comprises a polymer or polymerizable system, in particular a polymer or polymerizable resin system.

Bevorzugt wird in der vorliegenden Anmeldung ein Polymermaterial verwendet, das unter der Einwirkung von Mikrowellenstrahlung, gegebenenfalls in Gegenwart weiterer Stoffe, wie beispielsweise Quervernetzer, Katalysatoren und/oder Härter, zu einem Material ausgehärtet und/oder quervernetzt werden kann, das einen stabilen Schaum bildet. Die Stabilität des Schaumes kann beispielsweise mittels des Standards ISO 2796 oder ASTM D 2126 bestimmt werden. Bevorzugt beträgt die Schrumpfung bei einem dieser Tests weniger als 10%, weiter bevorzugt weniger als 5% für einen stabilen Schaum.Preferably, in the present application, a polymer material is used which can be cured and / or crosslinked under the action of microwave radiation, optionally in the presence of other substances, such as crosslinkers, catalysts and / or hardeners, to form a stable foam. The stability of the foam, for example, by means of the standard ISO 2796 or ASTM D 2126 be determined. Preferably, the shrinkage in one of these tests is less than 10%, more preferably less than 5% for a stable foam.

Es ist dem Fachmann bekannt, dass unterschiedliche Polymermaterialien zu Schäumen aufgeschäumt werden können. Bevorzugt wird in der vorliegenden Erfindung ein hydrophiles Polymermaterial verwendet, d. h., ein Material, das leicht mit Wasser vermischt werden kann. Ein ebenfalls bevorzugtes Polymermaterial, insbesondere ein Harz oder Harzsystem, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist ein System, in dem während des Aushärtens des Polymermaterials Wasser, beispielsweise als Produkt einer Polykondensationsreaktion, freigesetzt wird. Durch das Freisetzen von Wasser als Reaktionsprodukt kann eine homogenere Verteilung von Wasser in dem Reaktionsgemisch, d. h. der aufzuschäumenden Mischung, erzielt werden.It is known to the person skilled in the art that different polymer materials can be foamed into foams. Preferably, in the present invention, a hydrophilic polymer material is used, i. h., a material that can easily be mixed with water. A likewise preferred polymeric material, in particular a resin or resin system that can be used in the present invention, is a system in which water is released during cure of the polymer material, for example, as a product of a polycondensation reaction. By releasing water as the reaction product, a more homogeneous distribution of water in the reaction mixture, i. H. the mixture to be frothed.

Sowohl während einer Reaktion freigesetztes Wasser, als auch in die Reaktionsmischung vor Aufschäumen und Aushärten des Polymermaterials eingebrachtes Wasser kann als Treibmittel im Sinne der vorliegenden Erfindung beim Aufschäumen mittels Mikrowellenstrahlung verwendet werden und ist somit für die vorliegende Erfindung geeignet.Both water released during a reaction and water introduced into the reaction mixture before foaming and curing of the polymer material can be used as propellant in the context of the present invention during foaming by means of microwave radiation and is therefore suitable for the present invention.

Der Wassergehalt der aufzuschäumenden Mischung kann im Bereich von 10 bis 30 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 15 bis 25 Gew.-%, oder auch in einem Bereich von 10 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Reaktionsmischung, liegen, sofern Wasser bereits vor dem Aufschäumen vorliegt. Der Wassergehalt kann jedoch auch geringer sein, insbesondere bei Reaktionen, die Wasser als Reaktionsprodukt aufweisen, beispielsweise geringer als 10 Gew.-%, bevorzugt geringer als 5 Gew.-%, oder auch geringer als 2 Gew.-%. The water content of the mixture to be foamed may be in the range from 10 to 30% by weight, preferably in the range from 15 to 25% by weight, or else in a range from 10 to 20% by weight, based on the total weight of the reaction mixture, if water is already present before foaming. However, the water content may also be lower, in particular in the case of reactions which have water as the reaction product, for example less than 10% by weight, preferably less than 5% by weight, or else less than 2% by weight.

Wird in der vorliegenden Anmeldung von einem Treibmittel gesprochen, handelt es sich hierbei um ein Mittel, das in der Lage ist, das Aufschäumen eines Polymermaterials zu ermöglichen. Das Treibmittel kann auch als Blähmittel bzw. als Porogen bezeichnet werden.As used in the present application for a propellant, this is an agent capable of facilitating the foaming of a polymeric material. The blowing agent can also be referred to as a blowing agent or as a porogen.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist Wasser das einzige Treibmittel in der aufzuschäumenden Mischung, weiter bevorzugt das einzige Porogen. Der Schaum bzw. die Poren des Schaumes werden gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform lediglich durch Wasser als Treibmittel ausgebildet. Die Zugabe von weiteren Treibmitteln kann unterbleiben oder umgangen werden, wodurch eine schwerer kontrollierbare Gasbildung und letztlich auch eine ungleichmäßige Porenbildung vermieden werden kann.In a preferred embodiment, water is the only propellant in the mixture to be frothed, more preferably the sole porogen. The foam or the pores of the foam are formed according to this preferred embodiment only by water as a blowing agent. The addition of further blowing agents can be omitted or bypassed, whereby a more difficult to control gas formation and ultimately an uneven pore formation can be avoided.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Polymermaterial mindestens ein thermoplastisches Material umfassen, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyethylenterephthalat, und deren Mischungen.In a preferred embodiment, the polymeric material may comprise at least one thermoplastic material selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate, and mixtures thereof.

Besonders bevorzugt werden in der vorliegenden Anmeldung Polymermaterialien verwendet, die ausgehärtet ein duroplastisches Material ergeben. Als Polymermaterial wird daher ein duroplastisches Material verwendet, das durch Aushärten und/oder Quervernetzen einen duroplastischen Schaumstoff ergibt.In the present application, particular preference is given to using polymer materials which, when cured, give a thermosetting material. As a polymer material, therefore, a thermosetting material is used, which results in a thermosetting foam by curing and / or crosslinking.

Zu den Duroplasten zählen die Aminoplaste und die Phenoplaste, die beide über Methylenbrücken (-CH₂-) oder Methylenetherbrücken miteinander verbunden sind, aber auch Epoxidharze haben duroplastische Eigenschaften.The thermosets include the aminoplasts and the phenolic resins, which are both connected to each other via methylene bridges (-CH ₂ -) or methylene ether bridges, but also epoxy resins have thermosetting properties.

Bevorzugt werden gemäß der vorliegenden Erfindung Aminoplaste, Phenolharze und Epoxidharze verwendet. Unter den Duroplasten sind Aminoplaste und Phenoplaste bevorzugt, wobei Phenoplaste besonders bevorzugt sind, insbesondere Bakelite und Novolake.Preferably, according to the present invention, aminoplasts, phenolic resins and epoxy resins are used. Among the thermosets, aminoplasts and phenoplasts are preferred, with phenoplasts being particularly preferred, especially bakelites and novolacs.

Aminoplaste können durch eine Kondensation von Aldehyden, bevorzugt Formaldehyd, und Amingruppen-enthaltende Verbindungen als Vorläufermaterialien hergestellt werden. Bevorzugt wird die Kondensation, und somit das Aufschäumen, in flüssigem Medium, bevorzugt in wässrigem Medium, durchgeführt. Als Amingruppen-enthaltende Verbindungen werden bevorzugt Harnstoff (z. B. Harnstoff-Formaldehyd-Harze, UF-Harze), Thioharnstoff, Melamin (z. B. Melamin-Formaldehyd-Harze, MF-Harze) oder Cyanamid verwendet.Aminoplasts can be prepared by condensation of aldehydes, preferably formaldehyde, and amine group-containing compounds as precursor materials. The condensation, and thus the foaming, is preferably carried out in a liquid medium, preferably in an aqueous medium. As the amine group-containing compounds, urea (eg, urea-formaldehyde resins, UF resins), thiourea, melamine (eg, melamine-formaldehyde resins, MF resins) or cyanamide are preferably used.

Ähnlich können Phenoplaste, die auch als Phenolharze bezeichnet werden, durch eine Kondensation von Phenol mit Aldehyden, bevorzugt Formaldehyd, erhalten werden. Die Vorläufermaterialien eines Phenolharzes können daher Phenol und ein Aldehyd sein, wie z. B. ein Phenol-Formaldehyd-Harz, PF-Harz. Aber auch andere Materialien, wie z. B. Resorcin, können verwendet werden. Auch Mischformen von Phenoplaste und Aminoplaste sind erfindungsgemäß einsetzbar, wie z. B. Melamin-Phenol-Formaldehyd-Harze, MP-Harze.Similarly, phenoplasts, also referred to as phenolic resins, can be obtained by a condensation of phenol with aldehydes, preferably formaldehyde. The precursor materials of a phenolic resin can therefore be phenol and an aldehyde, such as. A phenol-formaldehyde resin, PF resin. But other materials, such. Resorcinol may be used. Also, mixed forms of phenolic and aminoplasts can be used according to the invention, such as. As melamine-phenol-formaldehyde resins, MP resins.

Sowohl die Herstellung der Aminoplaste als auch der Phenoplaste kann durch eine saure Umgebung katalysiert werden.Both the production of the aminoplasts and the phenoplasts can be catalyzed by an acidic environment.

Besonders bevorzugt wird das duroplastische Material ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyurethanharz, Phenolharz, Epoxidharz, Formaldehyd-Harnstoff(UF)-Harz, Melanin-Harnstoff(MF)-Harz, und deren Mischungen. Zur Herstellung eines Schaumes aus den oben genannten Harzen können auch deren Prepolymere oder noch nicht oder nicht vollständig ausgehärtete Harze verwendet werden. Darüber hinaus kann der Fachmann geeignete Ausgangsstoffe wählen, die eine Quervernetzung der Polymere ermöglichen, oder entsprechende Vernetzer zugeben.More preferably, the thermosetting material is selected from the group consisting of polyurethane resin, phenolic resin, epoxy resin, formaldehyde-urea (UF) resin, melanin-urea (MF) resin, and mixtures thereof. To prepare a foam from the above-mentioned resins, it is also possible to use their prepolymers or resins which have not yet been fully or not completely cured. In addition, the person skilled in the art can choose suitable starting materials which allow cross-linking of the polymers or add corresponding crosslinkers.

Bei allen oben genannten duroplastischen Materialien, d. h. bei allen oben genannten Harzen, kann Wasser direkt in die auszuhärtende Mischung ein gebracht werden. Darüber hinaus kann jedoch auch Kondensationswasser erfindungsgemäß verwendet werden, sofern es sich bei der Aushärtungs- und/oder Quervernetzungsreaktion um eine Reaktion handelt, die Wasser freisetzt, insbesondere eine Kondensationsreaktion. Auch das freigesetzte Reaktionswasser kann erfindungsgemäß zum Aufschäumen von Polymermaterialien, d. h. als Treibmittel, verwendet werden.For all of the above thermoset materials, d. H. With all the resins mentioned above, water can be brought directly into the mixture to be cured. In addition, however, condensation water can also be used according to the invention, provided that the curing and / or crosslinking reaction is a reaction which releases water, in particular a condensation reaction. The liberated water of reaction can according to the invention for foaming polymeric materials, d. H. as blowing agent.

Von den duroplastischen Harzen werden besonders bevorzugt, Phenolharz, Epoxidharz, Formaldehyd-Harnstoff(UF)-Harz, Melanin-Harnstoff(MF)-Harz, und deren Mischungen als Polymermaterialien verwendet, wobei ein Phenolharz ganz besonders bevorzugt ist.Of the thermosetting resins, phenol resin, epoxy resin, formaldehyde-urea (UF) resin, melanin-urea (MF) resin, and mixtures thereof are particularly preferably used as polymer materials, with a phenolic resin being most preferred.

Schließlich können auch elastomere Materialien zur Herstellung von Schäumen eingesetzt werden. Geeignete Elastomermaterialien schließen beispielsweise Polyurethan und Acrylnitril-Butadien-Kautschuk ein. Finally, elastomeric materials can also be used to produce foams. Suitable elastomeric materials include, for example, polyurethane and acrylonitrile-butadiene rubber.

Zur Herstellung eines Schaumes wird gemäß der vorliegenden Erfindung Wasser als Treibmittel verwendet. Ohne dabei an eine bestimmte Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, dass das Wasser durch den Einsatz von Mikrowellenstrahlung in gasförmiges Wasser umgewandelt wird, d. h. verdampft wird, wobei das Wasser einen größeren Raum einnimmt und somit das Material aufschäumt. Dabei ist es irrelevant, ob es sich bei dem Wasser um in die Reaktionsmischung eingebrachtes Wasser oder bei einer Aushärtungs- oder Quervernetzungsreaktion entstehendes Wasser, beispielsweise Kondensationswasser, handelt. Durch die gleichmäßige Verteilung des Wassers in der aufzuschäumenden Mischung kann auch ein gleichmäßiger Schaum erzeugt werden. Die Homogenität des Schaumes ist bei der Verwendung von Wasser als Treibmittel besonders hoch und es kann eine hohen Porendichte erreicht werden. Die Verwendung von Mikrowellenstrahlen ist geeignet, speziell das Wasser bzw. die Wassermoleküle stark zu erhitzen und somit zu verdampfen. Die Entstehung von Wasserdampf aus flüssigem Wasser erleichtert oder bewirkt die Aufschäumung des Materials zu einem Schaum.For the production of a foam water is used as blowing agent according to the present invention. Without wishing to be bound by any particular theory, it is believed that the water is converted to gaseous water by the use of microwave radiation, i. H. is evaporated, the water occupies a larger space and thus foams the material. It is irrelevant whether the water is water introduced into the reaction mixture or water resulting from a curing or cross-linking reaction, for example condensation water. Due to the even distribution of the water in the mixture to be foamed, a uniform foam can be produced. The homogeneity of the foam is particularly high when using water as a blowing agent and it can be achieved a high pore density. The use of microwave radiation is suitable, especially to heat the water or water molecules strongly and thus to vaporize. The formation of water vapor from liquid water facilitates or causes foaming of the material to a foam.

Die Homogenität des erzeugten Schaumes kann weiter erhöht werden, wenn zusätzlich ein Nukleierungsmittel zugegeben wird. Geeignete Nukleierungsmittel sind beispielsweise Schichtsilikate, pyrogene Kieselsäure (z. B. Aerosil) oder Ton, bevorzugt jedoch gegenüber Mikrowellen empfindliche Nukleierungsmittel, wie beispielsweise Carbon Nanosphere Chains (CNSCs), Carbon-Nanotubes, Ruß, Graphit, Graphen, Siliziumcarbid (SiC) und Eisenoxid. Durch die Verwendung von gegenüber Mikrowellen empfindlichen Partikeln als Nukleierungsmittel kann eine homogenere Porenbildung gefördert werden.The homogeneity of the foam produced can be further increased if additionally a nucleating agent is added. Suitable nucleating agents are, for example, phyllosilicates, fumed silica (eg Aerosil) or clay, but preferably microwave-sensitive nucleating agents, such as carbon nanosphere chains (CNSCs), carbon nanotubes, carbon black, graphite, graphene, silicon carbide (SiC) and iron oxide , Through the use of particles sensitive to microwaves as nucleating agents, a more homogeneous pore formation can be promoted.

Ein Mikrowellen-aktives Nukleierungsmittel kann dem Grundgemisch zur Unterstützung der Bildung von Zellenstrukturen vor dem Schäumungsverfahren zugegeben. Auf diese Weise kann die Nukleierungsrate der Mischung bei der Herstellung des Schaumes verbessert werden. Solche Mikrowellen-aktiven Nukleierungsmittel fördern eine feinere und gleichmäßigere Zellstruktur des Schaumes. Durch die Mikrowellenaktivität bewirken die Nukleierungsmittel beispielsweise in einem thermoplastischen Polymer eine lokale Erhöhung der Temperatur, die schnell erfolgt und ideale Keimzellen für die Blasenbildung bilden. Auch können die Mikrowellen-aktiven Nukleierungsmittel die Erhitzung des zu schäumenden Materials unterstützen. Dabei scheint die durch Nanopartikel eingebrachte große Oberfläche von zentraler Bedeutung für eine verbesserte Nukleierung bzw. Keimbildung zu sein. Die Nukleierungsmittel können zudem mechanische Eigenschaften wie die Kompressions- bzw. Verdichtungseigenschaft verbessern.A microwave active nucleant may be added to the base mix to aid in the formation of cell structures prior to the foaming process. In this way, the nucleation rate of the mixture in the production of the foam can be improved. Such microwave active nucleating agents promote a finer and more uniform cell structure of the foam. By means of the microwave activity, the nucleating agents, for example in a thermoplastic polymer, cause a local increase in the temperature, which takes place rapidly and forms ideal nuclei for bubble formation. Also, the microwave-active nucleating agents can assist in heating the material to be foamed. The large surface area introduced by nanoparticles seems to be of central importance for improved nucleation or nucleation. The nucleating agents may also improve mechanical properties such as the compression property.

Eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung weist eine Mischung auf, wobei der Gewichtsanteil eines Nukleierungsmittel zwischen 0,5 und 5 Gew.-% liegt, bevorzugt zwischen 1 und 3 Gew.-%, und insbesondere etwa 2 Gew.-% ausmacht.An exemplary embodiment of the invention comprises a mixture, wherein the weight fraction of a nucleating agent is between 0.5 and 5 wt .-%, preferably between 1 and 3 wt .-%, and in particular about 2 wt .-% makes.

Erfindungsgemäß kann in der aufzuschäumenden Mischung zusätzlich auch mindestens ein Zähmodifizierungsmittel eingesetzt werden. Alle im Stand der Technik bekannten Zähmodifizierungsmittel können erfindungsgemäß verwendet werden. Bevorzugt wird bei der Verwendung eines duroplastischen Polymermaterials eine Polyamidocarbonsäure als Zähmodifizierungsmittel verwendet. Eine Polyamidocarbonsäure ist das Kondensationsprodukt eines (Tetracarbonsäure-)Dianhydrids mit einem Diamin. Entsprechend geeignete Polyamidocarbonsäuren sind im Stand der Technik ebenfalls bekannt.According to the invention, at least one toughening agent can additionally be used in the mixture to be foamed. All known in the prior art toughening agents can be used according to the invention. Preferably, when using a thermosetting polymer material, a polyamidocarboxylic acid is used as a toughening agent. A polyamidocarboxylic acid is the condensation product of a (tetracarboxylic) dianhydride with a diamine. Correspondingly suitable polyamidocarboxylic acids are also known in the art.

Die auszuhärtende Mischung kann darüber hinaus zusätzlich mindestens ein Quervernetzungsmittel, einen Beschleuniger und/oder Katalysator enthalten. übliche Beschleuniger und/oder Katalysatoren für die Aushärtung der Polymermaterialien sind im Stand der Technik bekannt und schließen beispielsweise Säuren, Basen und Radikalbildner ein. Hierzu können sowohl organische Säuren als auch anorganische Säuren als Katalysatoren verwendet werden. Dabei beinhalten anorganische Säuren Schwefelsäure, Phosphorsäure oder Salzsäure. Zu den organischen Säuren zählen beispielsweise Benzolsulfonsäure oder Phenolsulfonsäure.In addition, the mixture to be cured may additionally contain at least one crosslinking agent, an accelerator and / or a catalyst. Common accelerators and / or catalysts for curing the polymeric materials are known in the art and include, for example, acids, bases, and free radical generators. For this purpose, both organic acids and inorganic acids can be used as catalysts. Inorganic acids include sulfuric acid, phosphoric acid or hydrochloric acid. The organic acids include, for example, benzenesulfonic acid or phenolsulfonic acid.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst der Beschleuniger oder Katalysator zur Aushärtung des polymeren oder polymerisierbaren Systems eine Säure, insbesondere Phenolsulfonsäure, welche beispielsweise mit einem Gewichtsanteil, bezogen auf das Gesamtgewicht, von zwischen 5 und 15 Gew.-%, insbesondere von zwischen 7 und 10 Gew.-%, zugegeben wird.According to an exemplary embodiment of the invention, the accelerator or catalyst for curing the polymer or polymerizable system comprises an acid, in particular phenolsulfonic acid, which contains, for example, a weight fraction, based on the total weight, of between 5 and 15% by weight, in particular between 7 and 10 wt .-%, is added.

Vor dem Aufschäumen der aufzuschäumenden Mischung kann die Mischung homogenisiert werden. Es ist vorteilhaft, eine homogene Mischung aufzuschäumen, da dadurch ein homogenerer Schaumstoff erhalten werden kann. Das Homogenisieren der aufzuschäumenden Mischung kann beispielsweise durch Vermischen, insbesondere Rühren, erfolgen.Before foaming the mixture to be frothed, the mixture can be homogenized. It is advantageous to foam up a homogeneous mixture, as this allows a more homogeneous foam to be obtained. The homogenization of the mixture to be foamed can be carried out, for example, by mixing, in particular stirring.

Erfindungsgemäß wird zur Erzeugung der Schäume eine Mikrowellenstrahlung verwendet. Die Mikrowellenstrahlung kann dabei eine Leistung im Bereich von üblicherweise 100 bis 3000 W, bevorzugt 300 bis 1000 W besitzen. Die Frequenz der Mikrowellenstrahlung kann im Bereich von 300 MHz bis 300 GHz liegen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Frequenz der Mikrowellenstrahlung auf die Anregung von Wasser bzw. Wassermolekülen abgestimmt. Besonders bevorzugt liegt die Frequenz der Mikrowellenstrahlung bei etwa 2,45 GHz.According to the invention, microwave radiation is used to produce the foams. The microwave radiation can have a power in the range of usually 100 to 3000 W, preferably have 300 to 1000 W. The frequency of the microwave radiation may be in the range of 300 MHz to 300 GHz. In a preferred embodiment, the frequency of the microwave radiation is tuned to the excitation of water or water molecules. More preferably, the frequency of the microwave radiation is about 2.45 GHz.

Zum Aufschäumen des Materials in einem Mikrowellenofen kann das Reaktionsgemisch bevorzugt über einen geeigneten Zeitraum, beispielsweise von 1 Sekunde bis 100 Minuten, bevorzugter über 30 Sekunden bis 50 Minuten, weiter bevorzugt über 1 Minute bis 30 Minuten und am bevorzugtesten über 1 Minuten bis 10 Minuten, mit Mikrowellen bestrahlt werden.For frothing the material in a microwave oven, the reaction mixture may preferably be maintained for a suitable period of time, for example, from 1 second to 100 minutes, more preferably from 30 seconds to 50 minutes, more preferably from 1 minute to 30 minutes, and most preferably from 1 minute to 10 minutes, be irradiated with microwaves.

Durch die Verwendung von Mikrowellenstrahlung kann zum einen das Wasser als Treibmittel zur Herstellung von Schäumen verwendet werden, andererseits kann durch die Mikrowellenstrahlung auch die Aushärtung/Vernetzung des Polymermaterials erfolgen bzw. unterstützt werden.On the one hand, the use of microwave radiation makes it possible to use the water as blowing agent for the production of foams; on the other hand, the microwave radiation can also be used to cure or crosslink the polymer material.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Temperatur bei der Herstellung des Schaumes in einem engeren Bereich konstant gehalten. Dadurch kann ein homogenerer Schaum erzeugt werden. Bevorzugt ist es dabei, die Temperatur der Reaktionsmischung in einem Bereich von 100 bis 200°C, weiter bevorzugt in einem Bereich von 100 bis 140°C zu halten. Das Steuern der Temperatur kann durch die Steuerung der Leistung der Mikrowellenstrahlung erfolgen. Bevorzugt kann hierbei eine Rückkopplung zu einem Thermometer, beispielsweise innerhalb des Schaumes, oder in/auf einer Referenzprobe erfolgen.In a particularly preferred embodiment, the temperature is kept constant in a narrower range during the production of the foam. This can produce a more homogeneous foam. It is preferred to maintain the temperature of the reaction mixture in a range of 100 to 200 ° C, more preferably in a range of 100 to 140 ° C. Controlling the temperature may be accomplished by controlling the power of the microwave radiation. Preferably, in this case, a feedback to a thermometer, for example within the foam, or in / on a reference sample.

Besonders bevorzugt bei der Bestrahlung mit Mikrowellen ist eine konstante oder annähernd konstante Temperatur der Reaktionsmischung. Die Temperatur soll dabei höchstens 20 K von der Solltemperatur abweichen, bevorzugter höchstens 10 K, und am bevorzugtesten höchstens 5 K.Particularly preferred when irradiated with microwaves is a constant or approximately constant temperature of the reaction mixture. The temperature should deviate at most 20 K from the setpoint temperature, more preferably at most 10 K, and most preferably at most 5 K.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine Schaumstruktur von einer Dichte von weniger als 100 kg/m³ bereitgestellt, vorzugsweise weniger als 25 kg/m³, weiter bevorzugt weniger als 20 kg/m³. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird eine Schaumstruktur mit einer Dichte von weniger als 100 kg/m³, bevorzugt im Bereich von 20 bis 100 kg/m³ bereitgestellt.In a further embodiment of the invention, a foam structure is provided having a density of less than 100 kg / m ³ , preferably less than 25 kg / m ³ , more preferably less than 20 kg / m ³ . According to another preferred embodiment, a foam structure having a density of less than 100 kg / m ³ , preferably in the range of 20 to 100 kg / m ^{3 is} provided.

Auf diese Weise kann das Leichtbaupotential der Schaumstruktur gesteigert werden. Insbesondere für den Einsatz im Flugzeugbau sind Gewichtsersparnisse aufgrund geringer Dichten von Baumaterialien von Bedeutung. Ferner können durch den Einsatz von Mikrowellentechniken die Herstellungszyklen verkürzt werden und kostengünstige Herstellung bereitgestellt werden.In this way, the lightweight potential of the foam structure can be increased. In particular, for use in aircraft weight savings are due to low densities of building materials of importance. Further, by the use of microwave techniques, the manufacturing cycles can be shortened and cost-effective production can be provided.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine Schaumstruktur zur Verwendung als Material ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Kernmaterial für Sandwichstrukturen, Isolationsmaterial und flammenabweisende Strukturen.According to an exemplary embodiment of the invention, a foam structure for use as a material is selected from a group comprising core material for sandwich structures, insulation material and flame-retardant structures.

Auf diese Weise ermöglicht die erfindungsgemäße Schaumstruktur bei vertretbarem Herstellungsaufwand eine ideale Kernstruktur für Sandwichstrukturen. Schaumstoffverbundkörper oder Sandwichkonstruktionen und Komposits werden insbesondere zur Isolation und Wärmedämmung verwendet. Sandwichstrukturen sind Formkörper, die aus einer außen liegenden Deckschicht und einem innen liegenden Kernwerkstoff aufgebaut sind, wobei der Kernwerkstoff den erfindungsgemäßen Schaumstoff umfasst. Als Kernwerkstoffe werden beispielsweise Materialien mit geringem Raumgewicht typischerweise im Bereich von unter 150 kg/m³ eingesetzt.In this way, the foam structure according to the invention allows an ideal core structure for sandwich structures at a reasonable production cost. Foamed composite bodies or sandwich constructions and composites are used in particular for insulation and thermal insulation. Sandwich structures are shaped bodies which are constructed from an outer cover layer and an inner core material, wherein the core material comprises the foam according to the invention. As core materials, for example, materials with a low density are typically used in the range of less than 150 kg / m ³ .

Die Verwendung von Hartschäumen für Schichtwerkstoffe wie beispielsweise Phenolschaum kann einen isotropen Schaum bereitstellen, der Schubkräfte in allen Raumrichtungen aufnehmen kann. Weiterhin können diese Schaumstrukturen leicht mit den beispielsweise für Holz üblichen Werkzeugen und Maschinen bearbeitet werden.The use of rigid foams for coating materials such as phenolic foam can provide an isotropic foam that can absorb shear forces in all spatial directions. Furthermore, these foam structures can be easily edited with the usual for example for wood tools and machines.

In einem Innenraum verwendete Phenolschäume als Kernmaterial für Sandwichstrukturen haben ein sehr gutes Verhalten gegenüber Feuer. Die flammenabweisenden Eigenschaften dieser Schaumprodukte lassen sich zudem durch den Zusatz von einem geeigneten Nukleierungsmittel, wie zum Beispiel Ruß, noch erhöhen. Ferner können neben dem Nukleierungsmittel noch zusätzliche flammenabweisende Zusatzstoffe bzw. übliche Brandschutzmittel hinzugegeben werden, um den hohen Brandschutzanforderungen beispielsweise im Flug- und Luftfahrtbereich zu genügen.Phenol foams used in an interior as a core material for sandwich structures have a very good fire behavior. The flame retardant properties of these foam products can be further increased by the addition of a suitable nucleating agent, such as carbon black. Furthermore, in addition to the nucleating agent, additional flame-retardant additives or conventional fire-retardants can be added in order to meet the high fire protection requirements, for example in the aviation and aviation sectors.

Gemäß einem beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Schaumstoff bzw. die Schaumstruktur für ein Luftfahrzeug verwendet.According to an exemplary embodiment of the invention, the foam or the foam structure is used for an aircraft.

Insbesondere für Isolationszwecke oder den Einsatz in Sandwichstrukturen für Innenraumausstattungen von Luftfahrzeugen können die genannten Schaumstrukturen geeignet sein. Die Mikrowellenbestrahlung bietet dabei eine Möglichkeit an, auch eine in situ Herstellung des Kompositmaterials zu bewerkstelligen. Auf diese Weise kann ein einfaches Herstellungsverfahren – das in situ Schäumen von Kompositmaterialien – bereitgestellt werden. Durch die Zugabe von geeigneten Nukleierungsmitteln kann erfindungsgemäß auch die Sprödigkeit des Materials herabgesetzt werden. Mit Hilfe von Einsatz geringer Dichten kann eine Leichtbaukonstruktion realisiert werden, die sich bei der Luftfahrt in Treibstoffersparnissen auswirkt.In particular, for insulation purposes or for use in sandwich structures for interior equipment of aircraft, said foam structures may be suitable. The microwave irradiation offers a possibility to accomplish an in situ production of the composite material. In this way, a simple manufacturing process - the in-situ foaming of composite materials - can be provided. By adding suitable nucleating agents, the brittleness of the material can also be reduced according to the invention. With the help of use low densities, a lightweight construction can be realized, which in aviation in fuel savings.

Die Verwendung von Wasser als Treibmittel zur Herstellung eines Schaumes umfasst auch ein Verfahren zum Aufschäumen einer ein Polymermaterial enthaltenden Mischung. Bevorzugt wird als Polymermaterial ein Phenolharz verwendet. Geeignete Phenolharze können in einer wässrigen Aufbereitung vorliegen. Zum Aufschäumen der Phenolharze kann ein Beschleuniger, wie beispielsweise Phenolsulfonsäure, und/oder Nukleierungsmittel, wie beispielsweise ein Schichtsilikat, zugegeben werden.The use of water as a blowing agent to make a foam also includes a method of foaming a blend containing a polymeric material. Preferably, a phenolic resin is used as the polymer material. Suitable phenolic resins can be present in an aqueous preparation. For foaming the phenolic resins, an accelerator such as phenolsulfonic acid, and / or nucleating agents such as a layered silicate may be added.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.In the following, the invention will be described in more detail with reference to embodiments, but without being limited thereto.

BEISPIELEEXAMPLES

Beispiel 1example 1

Herstellung eines Phenolharz-SchaumesPreparation of a phenolic resin foam

50 g eines Phenol-Formaldehyd(PF)-Harzes (Bakelit PF 1804 PS von Hexion, Wassergehalt 20 Gew.-%) wurden in einem Speedmixer mit 3,75 g (7,5 Gew.-%) Katalysator (Phenolsulfonsäure) und 1 g (2 Gew.-%) Nukleierungsmittel (Schichtsilikat I.30 E von Nanocor) vermischt. Die Mischung wurde danach ein eine Form gegeben, um sie darin auszuhärten.50 g of a phenol-formaldehyde (PF) resin (Bakelite PF 1804 PS from Hexion, water content 20% by weight) were mixed in a Speedmixer with 3.75 g (7.5% by weight) of catalyst (phenolsulfonic acid) and 1 g (2 wt .-%) nucleating agent (phyllosilicate I.30 E of Nanocor) mixed. The mixture was then given a mold to cure in it.

Die Mischung wurde in einem Mikrowellenofen für 6 Minuten bei einer maximalen Temperatur von 110°C ausgehärtet und dabei aufgeschäumt. Der Mikrowellenofen mit einer Leistung von 500 W wurde dabei derart geregelt, dass eine Temperatur der Probe (gemessen mit einem Thermoelement im Kern der Probe) von 110°C nicht überschritten wird.The mixture was cured in a microwave oven for 6 minutes at a maximum temperature of 110 ° C while foaming. The microwave oven with a power of 500 W was controlled in such a way that a temperature of the sample (measured with a thermocouple in the core of the sample) of 110 ° C is not exceeded.

Der Vernetzungsgrad des Phenolharzes wurde mittels FT-IR aus der Abnahme der Fläche unterhalb der OH-Bande (740 cm^–1) zu 90% ermittelt. Als Referenzbande wurde die Benzolringbande (1505 cm^–1) herangezogen.The degree of crosslinking of the phenolic resin was determined by FT-IR to be 90% from the decrease in the area below the OH band (740 cm ^-1 ). As a reference band, the benzene ring band (1505 cm ^-1 ) was used.

Die Dichte des Materials beträgt 13 kg/m³.The density of the material is 13 kg / m ³ .

Beispiel 2Example 2

Herstellung eines Phenolharz-SchaumesPreparation of a phenolic resin foam

50 g eines Phenol-Formaldehyd(PF)-Harzes (Bakelit PF 1804 PS von Hexion, Wassergehalt 20 Gew.-%) wurden in einem Speedmixer mit 3,75 g (7,5 Gew.-%) Katalysator (Phenolsulfonsäure), 1 g (2 Gew.-%) Nukleierungsmittel (Aerosil R805, eine mit Octylsilan nachbehandelte pyrogene Kieselsäure) und 0,5 g (1 Gew.-%) einer Polyamidocarbonsäure (Durimide^® 100 von Fujifilm, eine Polyamidocarbonsäure aus PMDA und DPE) vermischt. Die Mischung wurde danach ein eine Form gegeben, um sie darin auszuhärten.50 g of a phenol-formaldehyde (PF) resin (bakelite PF 1804 PS from Hexion, water content 20% by weight) were mixed in a speed blender with 3.75 g (7.5% by weight) of catalyst (phenolsulfonic acid), 1 g (2 wt .-%) nucleating agent (Aerosil R805, an aftertreated with octylsilane fumed silica) and 0.5 g (1 wt .-%) of a polyamidocarboxylic acid (Durimide ^® 100 from Fujifilm, a polyamidocarboxylic acid from PMDA and DPE) mixed. The mixture was then given a mold to cure in it.

Die Mischung wurde in einem Mikrowellenofen für 6 Minuten bei einer maximalen Temperatur von 120°C ausgehärtet und dabei aufgeschäumt. Der Mikrowellenofen mit einer Leistung von 500 W wurde dabei derart geregelt, dass eine Temperatur der Probe (gemessen mit einem Thermoelement im Kern der Probe) von 120°C nicht überschritten wird.The mixture was cured in a microwave oven for 6 minutes at a maximum temperature of 120 ° C and thereby foamed. The microwave oven with a power of 500 W was controlled in such a way that a temperature of the sample (measured with a thermocouple in the core of the sample) of 120 ° C is not exceeded.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 3238157 [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

ISO 2796 [0022]
ASTM D 2126 [0022]

Claims

Use of water as a blowing agent for producing a foam from a mixture to be foamed, wherein the mixture to be foamed contains at least one polymer material, and wherein microwave radiation is used.

Use according to claim 1, wherein the water in the mixture to be foamed with the polymer material is introduced and / or is formed as a condensation product during the curing of the polymer material.

Use according to any one of the preceding claims, wherein the polymeric material comprises at least one material selected from the group consisting of a thermoplastic material, a thermoset material and an elastomeric material.

Use according to any one of the preceding claims, wherein the polymer material comprises at least one thermoplastic material selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate, and mixtures thereof.

Use according to any one of the preceding claims, wherein the polymeric material comprises at least one thermosetting material selected from the group consisting of polyurethane resin, phenolic resin, epoxy resin, formaldehyde-urea (UF) resin, melamine-formaldehyde (MF) resin, and mixtures thereof ,

Use according to one of the preceding claims, wherein the mixture to be foamed additionally contains at least one nucleating agent and / or a toughening agent.

Use according to one of the preceding claims, wherein the mixture to be foamed additionally contains at least one crosslinking agent, an accelerator and / or a catalyst.

Use according to one of the preceding claims, wherein the mixture to be foamed additionally comprises at least one dispersant and / or a surfactant

Use according to one of the preceding claims, wherein the production of the foam takes place under microwave radiation, preferably under microwave radiation with a power in the range of 100 to 3000 W and / or with a frequency in the range of 300 MHz to 300 GHz.

Use according to one of the preceding claims, wherein the microwave radiation is controlled such that the temperature of the mixture to be foamed during foaming is maintained in a range of 100 to 200 ° C, preferably in a range of 100 to 140 ° C.