DE1237317B - Verfahren zur Herstellung von Schaumkunststoffen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Schaumkunststoffen Es ist bekannt, daß Ketone mit wässerigem Formaldehyd in Gegenwart eines alkalischen Kondensationsmittels in vielfältiger Weise unter Bildung von Methylolverbindungen der Ketone reagieren. So entstehen aus Aceton und wässerigem Formaldehyd unter alkalischen Bedingungen Gemische von Mono-, Di- und Trimethylolaceton, aber auch noch höhere Methylolverbindungen des Acetons, die unter Wasseraustritt und Bildung von ringförmigen Verbindungen weiter reagieren.
• Es ist ferner bekannt, daß Schaumkunststoffe entstehen, wenn man Mono-, Di- oder Trimethylolketone oder deren Gemische mit 40- bis 60°/Oiger wässeriger Natron- oder Kalilauge in katalytischen Mengen, gegebenenfalls in Gegenwart von geeigneten Füllstoffen, Weichmachern, oberflächenaktiven Stoffen und Schäumungsreglern vermischt und die Mischung durch Selbsterhitzung oder Erwärmen auf 70"C aufschäumt.
• Aus der Zeitschrift «Plaste und Kautschuk«, 11. Jahrgang, Heft 2 vom Februar 1964, S. 65 und 66, geht hervor, daß für die Herstellung von Acetonharzschaum Aceton und Formaldehyd im Molverhältnis 1 : 2 umgesetzt werden müssen, wobei als Ausgangsprodukt das 1 ,1-Bis-hydroxymethyl-aceton dient. Das Monomethylolaceton soll wegen seiner Flüchtigkeit zur Herstellung eines brauchbaren Schaumes nicht geeignet sein.
• Die Herstellung des 1, 1-Bis-hydroxymethyl-acetons als wirksame Komponente für die Herstellung von Acetonschäumen ist jedoch schwierig. In der deutschen Patentschrift 965 402 wird angegeben, daß die Herstellung des Dimethylolacetons technisch nur mit kleinen Ausbeuten durchführbar ist.
• Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Schaumkunststoffen durch Umsetzung von Aceton mit Formaldehyd im Molverhältnis 1:1 bis 1: 6 in alkalischem Medium, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Aceton mit Trioxan oder Paraformaldehyd, der weniger als 1501o Wasser enthält, in Gegenwart von isopropanolischer oder äthanolischer Kalilauge bei Raumtemperatur einstufig kondensiert.
• Während man bisher mit 40- bis 60 obiger wässeriger Natron- oder Kalilauge gearbeitet hat, zeigte es sich, daß bei der Verwendung von äthanolischer oder isopropanolischer Kalilauge die Reaktion bereits in 10- bis 15 0/0aber Konzentration zu guten Schaumkunststoffen führt. Es ist ferner von Vorteil, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren die Selbsterwärmung so stark ist, daß eine äußere Anwärmung bis auf 70"C nicht durchgeführt zu werden braucht. Treibmittel der bekannten Art sind bei der Herstellung der erfindungsgemäßen schwach alkalischen Acetonharzschäume nicht erforderlich, dagegen empfiehlt es sich, zur Herstellung von gleichzelligen Schäumen in bekannter Weise Egalisierungsmittel zuzusetzen, wie sie beispielsweise in den Äthylenoxydaddukten von Phenolabkömmlingen bzw. auch von mehrwertigen Alkoholen zur Verfügung stehen.
• Die Herstellung der Acetonharzschäume wird zweckmäßig in isolierten Gefäßen durchgeführt. Als Isolationsmaterial eignet sich bei kleineren Ansätzen insbesondere Papier. Die praktische Arbeitsweise verläuft folgendermaßen: Man suspendiert das feste Trioxan oder den festen Paraformaldehyd in der äthanolischen oder isopropanolischen Kalilauge. Der zweite Reaktionspartner ist Aceton, dem in bekannter Weise ein Egalisierungsmittel in geringen Mengen von 0,5 bis 10/, zugesetzt ist. Die Reihenfolge der Zusammengabe dieser beiden flüssigen Komponenten zur Herstellung von Acetonharzschäumen hat keinen Einfluß auf die Art des resultierenden Schaumes. Aus praktischen Gründen empfiehlt es sich jedoch, die Suspension des Paraformaldehyds in der äthanolischen oder isopropanolischen Kaliumhydroxidlösung mit eventuell in bekannter Weise nicht acetonlöslichen Zusatzsubstanzen, wie Füllstoffen, vorzulegen und dazu das Aceton zu geben, wobei zweckmäßigerweise in bekannter Weise acetonlösliche Substanzen wie Farbstoffe oder Weichmacher dem Aceton zugesetzt werden. In jedem Falle ist nach der Zusammengabe der Komponenten auf eine schnelle und regelmäßige Verteilung der beiden Reaktionsflüssigkeiten zu achten.
• Durch Variation der Molverhältnisse von Aceton zu Formaldehyd und Kaliumhydroxid lassen sich die Farbe und die Eigenschaften der Schäume sehr stark beeinflussen. So entstehen z. B. bei gleichen Alkalikonzentrationen bei einem Molverhältnis von Aceton zu Formaldehyd von 1:1 bis 1 : 2 dunkelbraune und feste Schäume, bei dem Molverhältnis von Aceton zu Formaldehyd von 1 : 3 gelbe, feste Schäume, bei dem Molverhältnis von Aceton zu Formaldehyd von 1 : 4 weiße, feste Schäume und bei höheren Molverhältnissen, etwa 1: 5, weiße elastische Acetonharzschäume. Bei gleichem Molverhältnis wird durch Veränderung der Alkalimenge in erster Linie die Geschwindigkeit der Reaktion beeinflußt und außerdem noch die Härte des Schaumes. Je größer die Alkalimenge, um so schneller ist die Härtungsgeschwindigkeit und um so härter wird der Schaum, allerdings auch um so dunkler.
• Während man bei der getrennten Herstellung von Dimethylolketonen nur noch eine Variante in der Beeinflussung der Art des Schaumes hat, nämlich die Menge der 40- bis 60 0/0eigen wässerigen Natron- oder Kalilauge, ergeben sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zwei Variationsmöglichkeiten, einmal in der entscheidenden Beeinflussung des Kunststoffes durch Veränderung des Molverhältnisses von Formaldehyd zu Aceton und zweitens in der Menge und Konzentration der alkoholischen Kalilauge, die nicht als 40- bis 60 obige Lauge sondern zweckmäßigerweise in einer Konzentration unter 200/o angewandt wird.
• Es zeigte sich, daß insbesondere die isopropanolische Kalilauge günstigen Einfluß auf die Herstellung des Schaumes hat. Leidlich brauchbar war äthanolische Kalilauge, aber mit Abstand am günstigsten sowohl für die Reaktionsgeschwindigkeit als auch für die gesamte Schaumbildung war überraschenderweise die Verwendung von Isopropylalkohol als Lösungsmittel des Kaliumhydroxids.
• Werden bei der Umsetzung von Aceton und Formaldehyd größere Mengen Wasser verwendet, so entstehen bestenfalls Gießharze, auf keinen Fall aber brauchbare Schäume.
• Die Erfindung sei an Hand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert: Beispiel 1 58 g (1 Mol) Aceton, dem 0,58 g äthoxylierte Polyglykole zugefügt sind, werden zu einer Mischung von 30g Paraformaldehyd (1 Mol) und 18,7g einer 15 0/0gen isopropanolischen Kalilauge gegeben. Die beiden Reaktionslösungen werden alsdann etwa 1/2 Minute intensiv vermischt. Nach insgesamt 2 Minuten erfolgt eine spontane Erwärmung bis auf 500 C, wonach eine Schaumbildung unter gleichzeitiger Steigerung der Temperatur bis auf 90 bis 100"C eintritt. Es resultieren 47 g = 1,3 1 eines braunen Acetonharzschaumes. Die Dichte des Schaumes beträgt 0,04 g/cm3, die Ausbeute, bezogen auf Aceton und Formaldehyd, beträgt 320/o Beispiel 2 Es werden 58 g Aceton, dem 0,58 g = 1°/o eines äthoxylierten Polyglykols (Genapol S 080) zugesetzt sind, zu einer Anteigung von 90 g Paraformaldehyd (3 Mol) in 56 g einer 15 0/0eigen isopropanolischen Kalilauge gegeben. Der äußere Verlauf und die Erscheinungen sind ähnlich wie im Beispiel 1. Es erfolgt nach 11/2 bis 2 Minuten ein Aufwallen der Reaktionspartner unter Schaumbildung, wobei insgesamt die Temperatur 95 bis 1000 C erreicht. Es resultiert ein gelber Acetonharzschaum in einer Menge von 133,5 g. Die Dichte des Schaumes ist 0,03 g/cm3. Die Ausbeute beträgt, auf Aceton und Formaldehyd bezogen, 5201o' Beispiel 3 Es werden wiederum 58 g Aceton mit äthoxyliertem Polyglykol wie bei Beispiel 2 zu einer Anteigung von 150 g (5 Mol) Paraformaldehyd in 93,3 g isopropanolischer Kalilauge (15 0/0in) gegeben. Die beiden reaktiven Lösungen werden gründlich vermischt, und es erfolgt unter Schäumen und Temperaturanstieg auf 90 bis 100"C die Ausbildung eines weißen Acetonharzschaumes mit einer Dichte von 0,09 g/cm3. Die Ausbeute beträgt, bezogen auf Aceton und Formaldehyd, 62°/o.
• Wird im Beispiel 3 der Alkaligehalt wesentlich reduziert, so bleibt der Schaum zwar weiß, jedoch ist er wesentlich elastischer. Alle Acetonharzschäume zeigen eine faserige Struktur und können in den bekannten Verwendungsgebieten für Schäume eingesetzt werden. Gegenüber den Phenol- und Harnstoffharzschäumen haben die Acetonharzschäume den großen Vorteil, daß sie bei Raumtemperatur alkalisch durchhärten.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Verfahren zur Herstellung von Schaumkunststoffen durch Umsetzen von Aceton mit Formaldehyd im Molverhältnis 1: 1 bis 1 : 6 in alkalischem Medium, dadurch gekennzeichnet, daß man Aceton mit Trioxan oder Paraformaldehyd, der weniger als 150/o Wasser enthält, in Gegenwart von isopropanolischer oder äthanolischer Kalilauge bei Raumtemperatur einstufig kondensiert.