DE1544857A1

DE1544857A1 - Unbrennbare Bau- und Konstruktionselemente auf Kunststoffbasis

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Publication number: DE1544857A1
Application number: DE19631544857
Authority: DE
Inventors: Bartl Dr Herbert; Goebel Dr Wilhelm; Von Bonin Dr Wulf
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1963-02-01
Filing date: 1963-02-01
Publication date: 1969-06-26
Also published as: GB1031301A; FR1386649A; BE643164A

Description

FARBENFABRIKEN BAYER AG LIVIRKUSEN-Beyerwerk 29. 1.1963

rATBNT-ABTIILUNG

Schi/Rö

Unbrennbare Bau- und Konstruktionselemente auf Kunststoffbasis "

Die Verwendung von Kunststoffen für Bauelemente verschiedener Art wird angestrebt, weil diese spezifisch leichter sind als anorganische Baustoffe, rationeller zu verarbeiten sind und gegebenenfalls auch besondere dekorative Effekte ergeben. Ein Nachteil der meisten Kunststoffe ist jedoch deren Brennbarkeit. Es ist bereits versucht worden, durch chemischen Einbau oder durch Zumischen von Phosphor-, Antimon- oder Halogen- enthaltenden Verbindungen solche Kunststoffbauelemente unbrennbar zu machen. Meist kann auf diese Weise die Flammwidrigkeit nur so weit herabgesetzt werden, daß bei Entfernen einer auf den Kunststoff gerichteten Flamme dieser Kunststoff verlöscht und nicht selbständig weiter brennt. Ein Abtropfen glimmender oder brennender Partikelchen während der !lammeinwirkung kann im allgemeinen nicht verhindert werden. Darüber hinaus sind die die Flammwidrigkeit bewirkenden Zusätze physiologisch keineswegs unbedenklich, insbesondere deren Verbrennungsprodukte (Phosgen, Halogenwasserstoff, flüchtige organische Phosphor-, oder Antimonverbindungen). Weiterhin werden bei Zusatz solcher Verbindungen häufig unerwünschte Verfärbungen der Polymerisate

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BAD OBIGiMAL

"bzw. Instabilität solcher Kunststoffe gegenüber Lichteinwirkung und Strahlungseinwirkung beobachtet.

Bei Bauelementen wird neben der Forderung nach Unbrennbarkeit meist auch eine schalldämmende Wirkung gewünscht, die andererseits bei den meisten unbrennbaren Schaumstoffen nicht in ausreichendem Umfange gegeben ist.

Es wurde nunmehr gefunden, daß sich wasserhaltige Polymerisate umgekehrter Emulsionen vom Typus Wasser-in-Öl aus Styrol oder Methacrylsäureester und/oder gegebenenfalls mit diesen monomeren copolymerisierbaren ungesättigten, wasserunlöslichen oder schwer-wasserlöslichen Verbindungen als Ölphase für unbrennbare und schalldämmende Bau- bzw. Konstruktionselemente hervorragend eignen. Von besonderem Interesse sind hierbei Polymerisate umgekehrter Emulsionen, bei denen der Anteil der wäßrigen Phase bezogen auf Polymerisat mindestens 50 ^σ/ο, vorzugsweise zwischen 100 und 600 %, beträgt

Unter dem Begriff Bauelemente sollen im Rahmen der vorliegenden Erfindung einerseits Farmkörper verstanden werden, wie sie zur Erstellung und zum Ausbau von Räumlichkeiten der verschiedensten Art verwendet werden. Beispielhaft seien Formkörper vom Typus der Ziegel verschiedenster Art, Wandplatten, Verkleidungselemente

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Träger- und Stiltzelemente mit entsprechenden Verstärkungseinlagen, Türen, Rahmen usw. genannt. Unter Bauelementen sollen hierbei jedoch im weiteren Sinne auch Beschichtungen und Verkleidungen von Wänden, Fußböden, Decken (Estriche), Umkleidungen von Trägern aus konventionellen Baustoffen, Ausfüllung von Hohlräumen sowie Konstruktionselemente, wie sie durch Ausgießen von i\ietz- und Gitterwerken oder Bauplatten auf Basis verfestigter Holzwolle usw. mit Polymerisatemulsionen erhalten werden, verstanden werden.

Solche Bauelemente Können der Herstellung der verschiedensten Räume, Gebäude, Fertighäuser, industrieller Anlagen und Räumlichkeiten, Luftschützräunie, Räume mit begrenzter Verwendungszeit, wie z.B. Ausstellungsräume und -stände, provisorischen Unterkunft sr äume usw. dienen".

Aus der Vielzahl von Konstruktionselementen seien beispielhaft genannt komplette Wände bzw. Zwischenwände in Bauwerken der verschiedensten Art, Abschirmungswände für Schall, usw., Formteile, die in Verbindung mit der Ausrüstung von Apparaturen, Kesseln, Lagertanks, Treibstoffanlagen verwendet werden, d.h. beispielsweise Umhüllungen und Abschirmungen gegenüber Temperatur Schwankungen, Schall, Witterungseinflüssen, mechanischer Beschädigung usw., ferner Ummantelung von Rohren, Brandmauern und ähnlichen Anlagen.

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Es wurde im besonderen gefunden, daß es möglich ist, durch geeignete Beschichtung der genannten Bau- oder Konstruktionselemente aus Polymerisaten umgekehrter Emulsionen Verdunstungsverluste aus den Polymerisaten praktisch weitgehend zu vermeiden, d.h. die den genannten wasserhaltigen Polymerisaten eigenen besonderen technischen Vorteile für die in Betracht kommenden Verwendungszwecke voll auszunutzen.

Als Beschichtungen für die durch Polymerisation in umgekehrter Emulsion erhaltenen Formkörper kommen vorzugsweise in Betracht: Metallfolien, insbesondere Aluminiumfolien oder Edelstahlfolien, Verbundfolien aus Metall und Kunststoffen wie z.B. solche von Aluminium und Polyäthylen, Verbundfolien aus Metall und Papier, Metallplatten, deren Stärke sich nach dem jeweiligen Verwendungszweck richtet, Kunststoffolien oder Kunststofflackierungen in einer dem jeweiligen Verwendungszweck angepaßten Wasserundurchlässigkeit bzw. Stärke, wofür beispielhaft Folien aus Polyäthylen, Polyvinylchlorid, Äthylen-Vinylester—Copolymerisaten, gegebenenfalls auch Folien mit Schrumpfeigenschaften in der Hitze, Polypropylenfolien, Folien aus gesättigten Polyestern wie z.B. Polyäthylenteigjhthalat, ferner Lackierungen beispielsweise auf Basis ungesättigter Polyesterharze und anpolymerisierbaren Vinylmonomeren, Beschichtungen mit Kautschuken verschiedenster Art z.B. Polychloropren, Cyclokautschuk u.a.m.

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Zur Oberflächenbeschichtung können ferner Kunststoffplatten, wie solche aus Polystyrol, ungesättigten Polyesterharzen und anpolymerisierbaren Vinylmonomeren (gegebenenfalls faserverstärkt), Polymethacrylaten, Phenol-Formaldehydharzen, Melamin-Formaldehydharzen und ähnliche herangezogen werden. Schließlich ist es auch möglich, Beschichtungen mit wasserfesten, imprägnierten Papieren oder Bitumenpappe und ähnlichen vorzunehmen.

Die für das vorliegende Verfahren zu verwendenden Polymerisate können in an sich bekannter Weise durch Polymerisation von Styrol bzw. Alkyl- oder Halogenstyrolen, Vinylestern oder Methacrylestern oder .auch Copolymerisation dieser Monomeren mit copolymerisierbaren, in Wasser nicht oder nur wenig löslichen Verbindungen erhalten werden, indem diese Monomeren zunächst in eine umgekehrte Emulsion vom Typ Wasser-in-Öl überführt und in dieser Form unmittelbar polymerisiert werden.

Copolymerisierbare in Wasser schwer oder unlösliche Verbindungen sind z.B. Acrylester, Vinylidenchlorid, Vinylester, Vinylchlorid, Chloropren, Fumarsäure- oder Maleinsäureester u.a., wobei diese copolymerisierbaren Verbindungen zweckmäßig einen Anteil von über 50 $> an den Gesamtmonomeren nicht überschreiten sollen.

Es ist weiterhin möglich, Polymerisate auf Basis der vorstehend genannten Monomeren zu verwenden, die unter gleichzeitiger Co-

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I V T

polymerisation vernetzend wirkender Monomerer hergestellt wurden, d.h. Comonomeren mit vorzugsweise zwei oder drei isolierten polymerisierbaren Doppelbindungen, wie zum Beispiel Divinyrbenzol, Trivinylbenzol, Glykoldimethacrylat, Hexahydrotriacryl-s-triazin, Triallylcyanurat sowie ungesättigte Polyester auf Basis :L,ß-ungesättigter Dicarbonsäuren und zwei- oder mehrwertiger Alkohole,, beispielsweise waieinsäure-Äthylenglykol-Polyester. Diese vernetzend wirkenden monomeren sollen maximal 50 %, vorzugsweise 5 - 30 % der Gesamtmonomerenmischung darstellen; eine höhere Dosierung ist zwar möglich, aber im allgemeinen aus wirtschaftlichen Gründen unzweckmäßig.

Für die Überführung der Monomeren in eine umgekehrte Emulsion vom Typ Wasser-in-Öl eignen sich alle Emulgatoren, die zur Herstellung umgekehrter Emulsionen bereits vorgeschlagen worden sind, wie z.B. wenig hydrophile Fettsäuresalze, d.h. insbesondere Erdalkalisalze langkettiger Fettsäuren, wie beispielsweise Magnesiumoleat, Hexadecylnatriumphthalat, ferner Fettsäureester, insbesondere solche von Zuckern wie z.B. Sorbitanmonooleat, Saccharosemono- oder -dilaurat bzw. -stearat sowie bestimmte anorganische Silicate, die bekannterweise umgekehrte Emulsionen zu bilden vermögen, wie z.B. mit Dehydroabietylamin vorbehandelter Kaolin. Für die Herstellung umgekehrter Emulsionen bereits benutzte nichtionische Emulgatoren oder hochmolekulare Substanzen sind in vorliegenden Fällen gleichfalls

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verwendbar. Beispielhaft seien genannt Cyclokautschuk oder Hydroxyl- "bzw. freie Carboxylgruppen tragende Polymerisate,

wie sie beispielsweise in der deutschen Patentschrift

(Patentanmeldung 1? 31 413 IVb/39c) beschrieben sind. Besonders zu erwähnen sind hierbei Homo- und/oder Mischpolymerisate, die einen mindestens 8 Kohlenstoffatome enthaltenden aliphatischen Rest tragen. Des weiteren können Pfropfpolymerisate von Vinylverbindungen auf wasserlösliche oder hydrophile Substanzen, wie z.B. Pfropfpolymerisate von.Styrol und ähnlichen Vinylmonomeren auf Stärke verwendet werden. . .

Als umgekehrt wirkende Emulgatoren sind besonders Polymerisate geeignet, die in an sich bekannter Weise durch Pfropfung von polymerisierbaren Vinylverbindungen wie Styrol, Vinylestern, Acrylaten oder Methaorylaten auf an den Endgruppen substituierte oder unsubstituierte iclyalkylenoxyde, insbesondere Polyäthylenoxyd, darstellbar sind, Gleichfalls sehr gut eignen sich Umsetzungsprodukte von Pumar- oder Maleinsäure-Copolymerisaten, bzw. Ifumar- oder Maleinsäurehalbester-Copolymerisaten mit Alkylenoxyden, die ebenfalls nach an sich bekannten Verfahren zugänglich sind.

Emulgatoren des letztgenannten Typs sind in der deutschen Patentschrift (Patentanmeldung P 34 228 IVb/39c) beschrieben.

Die Hilfsmittel zum Herstellen der vorgenannten umgekehrten Monomer-Emulsionen werden in den zu emulgierenden Monomeren

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IVItUv)

gelöst und je nach ihrer Emulgierfähigkeit in Mengen von 0,1 "bis 30 Gewichtsprozent, "bevorzugt 0,5 "bis 15 Gewichtsprozent, bezogen auf das' Gesamtgewicht der eingesetzten Monomeren, verwendet.

Die Polymerisation kann einerseits durch wasserlösliche oder andererseits durch monomerenlösliche Radikalbildner eingeleitet werden. Für wasserlösliche Radikalbildner sei auf Persulfate, Peroxyde - die zweckmäßig in Gegenwart von Reduktionsmitteln eingesetzt werden - hingewiesen. Als-Reduktionsmittel kommen

insbesondere Säuren des Schwefels mit niederen Wertigkeitsstufen des Schwefels, wie Pyrosulfite, Bisulfite und Thiosulfate bzw. deren Alkalisalze sowie basische Komponenten mit Redoxwirkung, wie etwa Dimethylanilin oder Triäthanolamin, in Betracht. Diese Polymerisationsinitiatoren werden in den üblichen Mengen verwendet, d.h. z.B. etwa 0,1 - 5 $» bezogen auf das Monomere im lalle von monomerenlöslichen Initiatoren bzw. im Falle von wasserlöslichen Initiatoren, bezogen auf die in der umgekehrten Emulsion enthaltene Wasserphase. Einzelheiten zu diesem Polymerisationsverfahren sind ausführlich in der deutschen Patentschrift (Patentanmeldung F 34 227 IVb/39c) beschrieben.

Die umgekehrte Emulsion des Monomeren wird z.B. hergestellt, indem man den Emulgator im Monomeren löst und unter Rühren

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Wasser zulaufen läßt. Hierbei darf bei niedrigen Wassergehalten nicht zu wenig und bei hohen Wassergehalten der entstandenen umgekehrten Emulsion nicht zu heftig gerührt werden, da sonst keine stabile umgekehrte Emulsion entsteht. Diese kann je nach Wirksamkeit des verwendeten Emulgators ein G-ewiehtsverhältnis von Monomeren zu Wasser zwischen 100 t 5 und 1 J 80, bevorzugt jedoch zwischen 100 ι 10 und 1 ι 20 haben. Mit geeigneten Rührerkonstruktionen kann der Emulgierprozeß jedoch auch kontinuierlich gestaltet werden.

Die Polymerisation kann je nach Verfahrensweise bei Temperaturen zwischen 5⁰C und bei Arbeiten unter Druck bis zu 200⁰G durchgeführt werden. Bevorzugterweise kommen Temperaturen zwischen 10 und 95⁰O in Betracht.

Im Falle der Herstellung von stationären Konstruktionselementen arbeitet man zweckmäßig bei Polymerisationstemperaturen zwischen 5 und 35⁰C, wobei in diesen Fallen als Polymerisationsinitiatoren bevorzugterweise wasserlösliche Initiatoren, speziell Redoxsysteme, wie beispielsweise Alkalimetall- oder Ammoniumpersulfate mit Reduktionsmitteln wie Alkalimetall- oder Ammoniumbisulfit und/oder Pyrosulfit und/oder Aminen wie Alkanolaminen oder Natriumsulfoxylat verwendet werden.

Die zu polymerisierende umgekehrte Emulsion soll zwischen 25 und 95 # Wasser enthalten. Von besonderem technischen Interesse sind im vorliegenden Zusammenhang Emulsionen mit einem Wassergehalt zwischen 50 und 87 #. Verfahrensweisen zur Herstellung

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solcher Polymerisate auf Basis umgekehrter Emulsionen bzw. vorteilhaft verwendbare Emulgatoren sind im einzelnen beschrieben in den deutschen Patentschriften (deutsche Patentanmeldungen F 31 413 IVb/39c, F 34 086 IVb/39c, F 34 228 IVb/59c, F 34 227 IVb/39c, P 34 994 IVb/39c, F 34 995 IVb/39c).

Durch Zusatz von in bekannter Weise schwer entflammbar machenden Zusätzen zur Wasserphase einerseits (z.B. Boraten) und/oder zur Monomerenphase andererseits (z.B. Phosphor- oder Halogenverbindungen) , womit in letzterem Falle auch Weichmacherwirkungen kombiniert sein können, gelingt es, den zur Herstellung der Bauelemente erfindungsgemäß zu verwendenden Polymerisaten noch eine zusätzliche Flammwidrigkeit zu geben, die besonders im Falle eines Wasserverlustes der Polymerisate durch Verdunstungseffekte zum Tragen kommt. Derartige Zusätze sind beispielsweise Antimontrioxyd, Phosphorsäuren oder Phosphate wie Na- oder sek. Ammonphosphat bzw. Trikresylphosphat oder Trichloräthylphosphat-. Diese, eine zusätzliche Flammwidrigkeit bewirkenden Zusätze werden im allgemeinen in Mengen bis zu etwa 30 Gewichtsprozent, bezogen auf wäßrige Phase, verwendet. Durch Zusatz von Glykol oder Glyzerin, Sorbit u.a. kann ferner die Kältefestigkeit solcher Kunststoffmassen verbessert werden.

Die Herstellung der genannten Formkörper kann auf verschiedenartige Weise erfolgen z.B. durch nachträgliche Bearbeitung von

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durch Polymerisation in umgekehrter Monomeren-Emulsion erhaltenen Rohlingen. In einfacher Weise lassen sich Bauelemente durch Polymerisation der umgekehrten Emulsion unter Formgebung, z.B. durch Eingießen in Hohlformen und anschließende Polymerisation in denselben erhalten. Die Beschichtung der dieserart erhaltenen Formkörper kann je nach der Natur des zur Beschichtung verwendeten Materials durch Tauchen, Aufgießen, Aufspritzen, Aufstreichen, Aufkleben vorgenommen werden. Durch Polymerisation der umgekehrten Emulsionen zwischen zur Beschichtung vorgesehenen Platten oder Folien kann eine besonders gute Verbindung zwischen Beschichtungsmaterial und Formkörper erhalten werden. Im Falle der Verwendung von Folien können diese mit wasserfesten Klebern aufgeklebt werden.

Eine besonders vorteilhafte Verfahrensweise besteht in der Verwendung von Hohlformen, die mit dem zur Oberflächenvergütung vorgesehenen Material bereits ausgekleidet sind oder aus diesem selbst bestehen, so daß das gewünschte Bauelement nach Auspolymerisation der umgekehrten Emulsion bereits teilbeschichtet oder fertig beschichtet aus der Form entnommen werden kann.

f.

Gemäß besonderer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können den Bau- oder Konstruktionselementen Verstärkungselemente einverleibt werden. Beispielsweise können Glasfaserstränge und -matten, Vliese, Asbest-Einlagen, Glasfaserschnitzel, Gewebe, Matten und Vliese aus Metallfasern, Kunststoffasern, natürliche

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ORIGINAL INSPECTED

Fasern, Einlagen in Form von Gittern und Netzen in die zu polymerisierende: umgekehrte Emulsion eingebettet werden bzw. die Verstärkungselemente mit den zu polymerisierenden Emulsionen vor der Polymerisation durchtränkt werden. Andererseits ist es möglich, solche Verstärkungselemente durch Ummantelung (Umgießen, Umspritzen) in die Bauelemente einzuführen. Grundsätzlich möglich, wenn auch nicht erforderlich, ist die Verwendung anderer Füllstoffe wie Talcum, Kreide, Kieselsäure-Füllstoffe sowie die Einverleibung von Weichmachern und sonstigen Hilfsmitteln wie Alterungsschutzmittel usw. Die wäßrige Phase der umgekehrten Emulsionen kann ferner mehr oder weniger große Mengen anorganischer Salze wie Phosphate, Borate, Bleisalze und ähnliche enthalten.

Die im vorstehenden beschriebenen Formkörper, d.h. Bauelemente, Beschichtungen usw. zeigen infolge der Struktur eines Schaumes, dessen Zellen mit Wasser gefüllt sind, eine hervorragende Isolierwirkung gegenüber Flammeinwirkung. Die Temperatur auf der der Flamme abgewandten Seite steigt selbst bei sehr dünnen Schichtdicken nicht über 100 G. Die der Flamme zugekehrte Seite weist sofort nach Unterbrechen der Flammeinwirkung eine Temperatur unter 100⁰C auf. Es wird in keinem Fall ein Brennen, Glühen oder Nachglimmen solcher Formkörper beobachtet. Bei Flammeinwirkung werden diese Kunststoffe nur sehr langsam von der Flamme abgetragen, ein Abtropfen brennender oder glimmender Kunststoffpartikel kann nicht eintreten.

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Infolge der Möglichkeit, auf die Anwesenheit von Verbindungen, die üblicherweise zur Erzielung einer Flammwidrigkeit verwendet werden verzichten zu können, treten bei den vorliegenden Polymerisaten die durch solche Verbindungen hervorgerufenen physiologischen Gefahren nicht auf, d.h. sowohl bei Flammeinwirkung als auch in thermisch unbeanspruchtem Zustand.

Durch die vorzunehmende Beschichtung werden diese Polymerisate für praktische Zwecke ausreichend gegen Wasserverlust geschützt und behalten die im vorstehenden aufgeführten Vorteile je nach Güte der Beschichtung über außerordentlich lange Zeit. Eine Maßhaltigkeit der geformten Gebilde ist darüber hinaus durch diese Maßnahme gleichzeitig gewährleistet. Es ist ferner möglich, durch geeignete Auswahl der Beschichtungen die Oberflächenbeschaffenheit dieser Bauelemente dem jeweiligen Verwendungszweck anzupassen, d.h. z.B. bei Auswahl harter Harze oder Metall-Verbundfolien, harter Oberflächen oder aber durch Beschichtung mit kautschukartigen Polymerisaten eine elastische Oberfläche zu erzielen.

Bau- und Konstruktionselemente der vorstehend charakterisierten Art können selbst in beliebig großen Abmessungen auf einfache Weise hergestellt werden, da störende Erwärmungen durch den Polymerisations-Ablauf (beispielsweise wie bei Polyesterharzen), insbesondere bei geeigneter Katalysator-Auswahl, nicht zu be-

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• - H -

fürchten sind. Eine zusätzliche Wärmezufuhr ist andererseits keineswegs unbedingt erforderlich. Auch bei Polymerisation in größten Dimensionen treten keine Werkstoffspannungen oder durch ungleichmäßige Polymerisation bedingte Schrumpfung, Vakuolen oder Spannungsrisse auf.

Die in den nachfolgenden Beispielen angegebenen Teile sind Gewichtsteile, sofern nicht anders vermerkt.

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Die mechanischen Werte der zur Fertigung der erfindungsgemäßen Bauelemente verwendeten wasserhaltigen Kunststoffmasse seien an folgenden Rezepturbeispielen erläutert:

. Emulgator As 6000 Teile Methanol
6000 Teile Styrol
4000 Teile Polyäthylenoxyd, ivlolgewicht ca 1550'

20 Teile Benzoylperoxyd

20 Teile Dicumylperoxyd

werden unter Rühren im Autoklaven 2 Stunden auf 80⁰C erhitzt, dann 10 Stunden auf 120⁰C. Anschließend setzt man 12 000 Teile Wasser zu, erhitzt auf 180 C und bläst den Autklaveninhalt in · kaltes Wasser ein, wobei der umgekehrt wirkende Emulgator A als Granulat anfällt.

Emulgator Bi Emulgator B stellt ein alternierendes Mischpolymerisat von Maleinsäurecyclohexylhalbester und Isopren dar, das mit Propylenoxyd bei 80⁰C in Gegenwart von 0,05 f° Pyridin 'bis zu einer Säurezahl von 2 umgesetzt wurde.

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Rezeptlirbeispiel ι-

Styrol feile	1875	1500	1125	900	600	1125
Emulgator A "	125	100	75	60	40	-
Polyester aus " 0,3 Mol Maleinsäure 0,7 " Phthalsäure u. ¹»6-/ Butandiol- (1,3) gelöst·in Styrol (75 feile Polyester auf 25 Teile Styrol)	625	500	375	300	200	375
Wasser Teile	5000	6000	6000	7200	8000	6000
Kaliumpersulfat "	50	40	30	24	16	40
Natriumacetat ^tt	100	80	60	48	32	80
Natriumpyr0sulfit "	50	. 40	30	24	16	40
Emulgator B "	—	—	—	—	—	100

An Stelle von Emulgator B kann auch Magnesiumoleat verwendet werden, wobei sich jedoch die Härtungsseiten um ca 100 # erhöhen bzw. mit erhöhter Aktivatordoeierung gearbeitet werden muß. Die mechanischen Werte der nach den Rezeptur-Beispielen 1-6 hergestellten unverstärkten Polymerisatmassen werden in folgender Tabelle wiedergegeben»

Rezepturbeispiel Zugspannung Druckspannung Biegespannung

kp/cm kp/em - kp/cm

.1 47,5 66,5 43,5

2· ' 53,0 68,0 , 69,5

3 ■ 42,0 . 48,0 57,0

4 15*5 . . '25,0 23,5

5 -6,5 11,0 11,3

6 " -5,5 '" 66,0 *",1

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Die hier gebrachten Werte stellen keine Maximalwerte dar. Die mechanischen Werte der erfindungsgemäß einzusetzenden Polymerisatmassen lassen sich duroh den Rührprozeθ0 bei der Herstellung der umgekehrten Emulsion beeinflussen und steigen mit der ieinteiligkeit der umgekehrten Emuleion an* d*h· daß eine erhöhte Rührgeschwindigkeit bei der Herstellung der umgekehrten Emulsion (geringe Waasertröpfengröße) zumeist die mechanischen Werte der entstehenden !Polymerisate verbessert gegenüber Polymerisaten, die aus einer mit geringerer Hührgesohwindigkeit hergestellten umgekehrten Emulsion erhalten werden (vgl. Beispiel 18).

Weiohmaoherzusätze verbessern die Schlagfestigkeit der Polymerisatmassen, wie aue folgenden Werten ersichtlich ist»

Rezepturbeiepiel 7 8

Styrol
Emulgator A
Diallylphthalat

Polyester aus 0,3 Mol Maleinsäure 0,7 ⁿ Phthalsäure und t,6 ^w Butandiol-C gelUft-fe in Styrol (75 feile Polyester auf 25 Teile Styrol}

Wasser

Kaliumpereulf at
Natriuaacetat

Teile	1125	800
N	75	75
N	-	330
N	375	375

Triäthanolamin --

Durchbiegung (mm)
Schlagzähigkeii! (kpom/om²) ie A 7875 90982671323

6000	~ 6000
.30	30
50	. 50
30	30
10	• ίο
5,2	15 ·
1,7	4,24
	BAD ORIGINAL ■

, - 18 -

Die Herstellung von Plattenmaterial im Gießverfahren sei an folgendem Beispiel erläutere ι

Man stellt eine Holzform für die zu gießende Platte her, die aus einem zerlegbaren U-förmigen Holzrahmen "besteht, auf den beidseitig Seitenplatten aufgeschraubt werden können» so daß eine Hohlform folgender innerer Abmessungen entsteht* 2 χ 50 χ 80 cm. 3Die Hohlform kann mit folgenden Materialien ausgekleidet werdenι

• 1. V2A-Stahlfolie /,3 mm Dicke

2. Aluminiumfolie 0,1 mm Dicke

3. Aluminiumfolie 0,01 mm Dicke

einseitig wasserfest mit gebleichtem NatronJtraftpapier verleimt (Papierseite dem Innenraum zugewandt)

4. Polystyrolplatten 1 mm Dicke

5. Glasfaserverstärkte Polyesterharzplatte 3 mm Dicke

6. Aluminiumfolie 0,01 mm Dicke, eine Seite mit Htetronkraftpapier wasserfest verleimt, die andere Seite mit Hochdruckpolyäthylen beschichtet (papierseits dem Iraienraum zugewandt)

7. Handelsübliche Melamin-iOrmaldehydharz-Platte, 2'_f5 mm starl

In die mit einem der angegebenen Materialien ausgekleidete Hohlform werden die frisoh hergestellten umgekehrten Emulsionen der Rezepturen 1-8 sowie der folgenden Rezepturen eingegossen/ die Einguß öffnung wird anschließend mit dem zur iOrmauskleidung verwendeten Material abgedeckt* Anschließend wird die Polymerisate vorgenommen. .

l>e A 7875 0098267 1323 ~ -_

I ö H *f o g /

Rezeptur: 9 10 11 12 13 H

Styrol	Teile	Il	900	-	30 100	2	-	112,5
•JtoftyeBter ausv.^ · * " '0,3 Mol Maleinsäure 0,7 " Phthalsäure u. 1,0 « Butandiol-(1,3) in Styrol (75 Teile Polyester auf 25 Teile Styrol)	It	375	375	15 -	MB ■■■>		37,5
Emulgator A	Il	75	75	5 7	6	7,5
Divinylbenzol	Il	225	-	-	-	-
Wasser	Il	6000	6000	450 600	700	600
Kaliumpersulfat	Il	30	30	1	-	3
Natriumaeetat	Il	60	-	_ _	—	—
Natriumpyrοsulfit	Il	30	30		-	3
Acrylsäureäthylester	Il	-	562		-	-
Acrylsäuremetiiylester	Il	-	562	- -	-	-
Natriumbicarboiiat	It		60		-	-
Dichloräthen	Il	-		50 -	-	-
Soda	Il	-	-	2	-	-
prim.. Natriumphosphat	Il	-.	—	50 -	-	-
Methylmetaorylat	Il	■r	-	-	100	—
Azodiisobutyronitril	Il	-	-	-	1,8	-
Benzoylperoxyd	-	-	-	-
Triäthanolamin	mm			2.5'

Die Rezapturen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9 und 10 härten in 15 "bis 40 Stunden bei ca 45⁰O aus, 11 wird bei 25 - 3O⁰O ausgehärtet, 12 polymerisiert bei 65 - 75⁰O₁ 13 bei 50 - 65°0 und 7, 8 und 14 polymerisierten bei Raumtemperatur, wobei 0 bereits unter

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Selbeterwärmung auf aaximal 49⁰O in 5 - 10 Stünden aushärtet.

Naoh dem öffnen der Holeform werden in allen fällen mit dem Auskleidungsmaterial allseitig besohiohtete feste Platten erhalten (Rezeptur K liefert Platten mit erhöhter Flexibilität), die beim Lagern keinen oder nur unwesentlichen WaseerverluBt duroh Diffusion oder Verdunstung erleiden· Derartige Formkörper lassen sich in nahezu beliebigen Abmessungen herstellen und eignen sich zum Verkleiden von Pfeilern, Räumen bzw· zur Herstellung von Türen oder auch Tußbodeneohiohten.

Die Flammfeetigkeit der naoh oben angegebener Weise hergestellten Bauplatten sei duroh folgendes Beispiel demonstriert ι Auf die beschriebene Art und Weise wird naoh der Rezeptur 3 eine mit 0,1 mm starker Aluminiumfolie beschichtete Platte der Abmessungen 0,55 χ 30 χ 30 cm hergestellt· Auf die Plattenoberfläche wird eine Leuohtgasgtbläseflamme gerichtet und die Temperatur auf der Plattenoberfläohe sowie auf der der flamme abgekehrten Rückseite der Platte mit Hilfe von Thermoelementen gemessen. . *

Der gleiche Versuch wird zu Vergleicheeweοken mit einer Asbestplatte genau gleicher Abmessungen wiederholt. Sie folgende !tabelle zeigt die Ergebnisse der Temperaturmeeeung in Abhängigkeit von der Zelt«

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Zeit Flammen- . Polymerisat Astest

temperatur rückseitige rückseitige

.uvjmyv*o,»i»A IBamtieTiö+im ΦοτητιΛτιο+ιιτ

Temperatur Temperatur

0 Min. 1150⁰O 22⁰O 22⁰C

1,0 " 1150⁰O 40⁰O 100⁰O

1,5 » 1150⁰O 55⁰O 200⁰C

2,0 ·» 1150⁰O 65⁰O 45O⁰C

2,5 ^w 1150⁰O 80⁰O

3,0 » 1150⁰O 90⁰O helle Rotglut

Die flammwidrigen Eigenschaften des Materials beruften größtenteils auf seinem hohen Wassergehalt. Ein Brennen des getrockneten, also wasserfreien Polymerisats läßt sich jedoch erfolgreioh verhindern, wenn man ein naoh folgender Eezeptur hergestelltes Polymerisat einsetzt!

Rezepturι 15 16 17

Polyester aus 0,3 Mol Maleinsäure
0,7 Mol Phthalsäure
und 1,0 " Butandiol-(1,3) g'el^Ji in Styrol (75 Teile
Polyester auf 25 Teile Styrol)

Teile

Styrol "

"Emulgator A . "

Käliumpersulfat "

Natriumpyiösulfit ⁿ

Wasser "

o-Phoephorsäure * ^w

Trichlorätfcylphosphit ^!l -. - 35

Ίβ'Λ 7975 909826/1323 , ^_;

BAD ORfGINAL

15	15	15
80	80	80
5	5	7
1	1	1,3
1	1	* 1,3
450	400	.450
50	100	mm

Getrocknete nach Rezeptur 15 und 17 erhaltene Polymerisate sind in der Flamme schwer "brennend bzw» selbstverlöschend, während das nach Rezeptur 16 erhaltene Polymerisat sofort nach Entfernen der Prüfflamme weder brennt noch schwelt.

Beispiel 18;

Aus 25,5 Teilen Styrol,.,3,0; Teilen ^feines ungesättigten Polyesterharzes und 1,5 Teilen eines umgekehrt wirkenden Emulgators (Typ A) werden unter Rühren mit verschiedenen Geschwindigkeiten ' (a und W) und unter Hinzufügung von 70 Teilen Wasser, das als Redoxsystem 0,9 Teile Kaliumpersulfat, 0,9 Teile Natriumpyrosulfit und 1,8 Teile Natriumacetat enthält, umgekehrte Emulsionen hergestellt, die^ in 10-12 Stunden bei 5O⁰C zu festen Körpern polymerisiert^, lös denen für die angegebenen Prüfungen die entsprechenden Prüfkörper hergestellt werden.

Probe a: Rührgeschwindigkeit ca. 400 Umdrhungen/Minute Probe bi » ^M 2000 " "

• Probe a b

Grrenzbiegeepannung kp/om 65 98

nach DIN 53 452

Shorehärte 32 40

nach DIN 53 505

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Beispiel 19t

Sine wie in Beispiel 18 beschriebene mit einer Rührgeschwindigkeit von ca 1000 Umdr*/lfin. hergestellte polymerieierte Emulsion wird in Würfel mit Kantenlängen von 5 om geschnitten. Würfel dieser Art werden in ein kaithärtendes niederviskoses ungesättigtes Polyesterharz getaucht, ao daß nach dem Herausnehmen ein Oberf läohehf ilnf zurückbleibt, der bei Raumtemperatur aushärtet. Dieser Vorgang kann gegebenenfalls noch mehrmals wiederholt werden.

Nicht getauchte (a), einmal (b) bzw. dreimal getauchte (c) Würfel werden bei Raumtemperatur 80 !Tage gelagert. Die Gewichtsverluste sind bei Probe a* 12,5 *

V bi 4,8 Jt ' . -.

« et 2,2 i»

Beispiel 2p.

Aus 6,5 Teilen Styrol, 1,0 !Teilen eines ungesättigten Polyesterharzes und 0,5 Teilen eines umgekehrt wirksamen Emulgators wird unter Zusatz von 90 Teilen Wasser, in dem 0,3 Teile Kaliumpersulfat, 0,3 Teile Natriumpyrosulfit und 0,6 Teile Natriumaoetat gelöst sind, eine umgekehrte Emulsion hergestellt, die nach der Polymerisation wie in Beispiel 16 beschrieben weiter behandelt wird.

Nicht getauohte (a), einem (b) bzw· dreimal (c) getauchte Würfel werden bei Raumtemperatur 60 Tage gelagert. Die Gewichtsverluste sind bei ü.A.7879 909826/1323 " , _.,

BAD ORlCiNAL

Probe at	21t	30	Jt
^M bi	11	Jt
W Cl	2,5	*
Beispiel

Bine wie in Beispiel 15 beschriebene, mit einer Rührgeschwindigkeit von ca 1000 Umdi·./Min. hergestellte umgekehrte Emulsion wird in Hohlwürfel mit Kantenlängen von 10 cm aus

a) Polystyrol (Wandstärke 0,8 mm)

b) Aluminiumbleoh (Wandstärke 0,5 mm)

eingegossen, mit Platten aus dem gleichen Material abgedeckt und bei 50⁰O in 10 - 12 Stunden polymerisiert. Danach zeigen die polymerisierten umgekehrten Emulsionen einen festen Verbund mit den sie umgebenden Wänden. Eine Abtrennung läßt eich nur durch Zerstörung des Materials erreichen.

Die Würfel sind 80 Tage bei Raumtemperatur gelagert worden und zeigen einen Gewichtsverlust von maximal

Probe as '0,9 0 .

» bt 0,3'#

Zum Vergleich wird ein nicht beschichteter Würfel herangezogen (o)i

Probe et 7,1 i» Gewichtsverlust

Ein dreimal mit einem ungesättigten Polyeeterharz beschichteter Würfel zeigt unter den gleiohen Bedingungen einen Gewichtsver- · luet von

■ fr Λ 787? 909026/1323 *⁰α^_Μ/

Probe dt 0,8 $

Beispiel 22 s

Eine aua 17 Teilen Styrol, 2 Teilen eines reaktiven ungesättigten Polyesterharzes und 1 Teil eines umgekehrt wirksamen Emulgators unter Zusatz von 80 Teilen Wasser, das als Redoxsystem 0,6 Teile Kaliumpersulfat, 0,6 Teile Natriumpyrosulfit und 1,2 Teile Natriumacetat enthält, hergestellte umgekehrte Emulsion wird auf eine mit einem 2 cm hohen Holzrahmen umgebene glasfaserverstärkte Polyesterplatte gegossen, verteilt und mit einer ebensolchen Platte abschließend bedeckt. Nach ca 30 Min. ist der Ansatz bei Raumtemperatur gelitrt, Nach 10-12 Stunden kann der Rahmen entfernt werden. Man erhält eine 2 cm dicke, sehr stabile Verbundplatte mit guten mechanischen Festigkeiten,

23

Eine aus 22,5 Teilen Styrol, β Teilen eine» ungesättigten reaktiven Polyesterharzes, 1,2 Teilen Benssoylperoxyd-Paste (mit 50 $> BP) und 1,5 Teilen ©Ines umgekehrt wirkenden Emulgatora unter Rühren und Zutropfen von 70 Teilen Wasser hergestellte

2 umgekehrte Emulsion wird ami ein 1 mr groSee, mit einem 2 om hohen Holzrahmen uagebtnes Stahlblech aufgegossen und 12 Stunden bei 50⁰C aufbewahrt, Die erhärtete Emulsion wird nach Entfernen des Rahmens mit einem mit Pigmenten und/oder Füllstoffen ver-

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sehenen, kältehärtenden Polyesterharz beschichtet. Die durch den Polyesterharzüberzug gegen das Verdunsten des Wassers geschützte Verbundplatte widersteht hohen mechanischen Beanspruchungen.

Die im vorstehenden beschriebenen Bau- und Konstruktions-

elemente seien weiterhin anhand der Abbildungen 1-4 erläutert. In diesen Abbildungen bedeuten jeweils

B = praktisch Wasser undurchlässige Beschichtungselemente

P = aus umgekehrter Emulsion erhaltenes, wasserhaltiges Polymerisat

Z = haftvermittelnde Zwischenschicht

H = ein Hartschaumstoff, z.B. ein solcher auf Basis von Styrol oder harten Polyurethanschäumen

G 3 Verstärkungselemente, vorzugsweise auf Basis von Glasfaser η oder Metallfasern oder natürlichen oder synthetischen Fasern in form von Geweben, Matten, Wirrfaservliesen

E = Eohrmaterial

Figur 1 stellt hierbei ein Trägerelement dar bzw. ein Element, das ganzseitig beschichtet sein kann, beispielsweise wie ein ganzseitig überzogener Ziegel.
Figur 2 demonstriert eine einseitig beschichtete Bauplatte,

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beispielsweise eine Wandplatte.

Figur 3 stellt eine beidseitig beschichtete, mit einer

Hartschaumstoffeinlage versehene Bauplatte dar.

Figur 4- zeigt schließlich die Verwendbarkeit ale Wellplatt·,

Figur 5 zeigt die Ummantelung eines Rohres*

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P-AO ORIGINAL

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Claims

Patentansprüche:

(Jj Unbrennbares, schalldämpfendes Bau- oder Konstruktionselement bestehend aus einem mindestens in einer Dimension oberflächenbeschichteten, gegebenenfalls Verstärkungselemente enthaltenden Formkörper aus einem wasserhaltigen, durch Polymerisation einer umgekehrten Emulsion von Styrol und/oder Methacrylester und/oder Vinylester und gegebenenfalls anderen mit diesen copolymerisierbaren wasserunlöslichen oder schwer wasserlöslichen Verbindungen erhaltenen Polymerisat, dessen Wassergehalt mindestens 50 #, bezogen auf Polymerisatanteil, beträgt.
2. Bau- oder Konstruktionselement gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Polymerisates mit einem Wassergehalt zwischen 100 und 600 $.
3. Bau- oder Konstruktionselemente gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Beschichtung mit einem praktisch Wasserundurchlässigen Material.
4. Bau- oder Konstruktionselemente gemäß Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Metallfolie oder einer Verbundfolie aus Metall mit Papier und/oder Kunststoffen als praktisch Wasser-undurchlässigem Beschichtungsmaterial.

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*tO U /
5. Bau- oder Konstruktionselement gemäß Anspruch. 3, gekennzeichnet durch eine Beschichtung mit einer Lackierung aus einer Losung eines ungesättigten Polyesterharzes in einem anpolymerisierbaren Vinylmonomeren.
6. Verfahren zur Herstellung von unbrennbaren und schalldämmenden, oberflächenbeschichteten Bau- oder Konstruktionselementen, welche gegebenenfalls Verstärkungselemente enthalten können, dadurch gekennzeichnet, daß eine umgekehrte Emulsion von Styrol und/oder Methacrylsäureester und/oder Vinylester, gegebenenfalls zusammen mit anderen mit diesen eopolymerisierbaren, wasserunlöslichen oder schwer wasserlöslichen Verbindungen - wobei diese Emulsion einen Wassergehalt von mindestens 25 # aufweist — zwischen den zur Beschichtung vorgesehenen Besehichtungselementen bzw. in einer mit den BeSchichtungselementen ausgekleideten Form und/oder aus den Besehichtungselementen bestehenden Formen polymerisiert wird.

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