DE1769471A1 - Phenolic Resin Foams and Processes for Making Them - Google Patents
Phenolic Resin Foams and Processes for Making ThemInfo
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Description
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MünchenMunich
Compagnie de Saint-Gobain, Neuilly-sur-Seine, FrankreichCompagnie de Saint-Gobain, Neuilly-sur-Seine, France
Feuerbeständige Phenolharz-Schaumstoffe und Verfahren zuFire resistant phenolic resin foams and processes too
ihrer Herstellungtheir manufacture
Die Erfindung betrifft feuerbeständige Phenolharz-Schaumstoffe und Verfahren zu ihrer Herstellung. ·The invention relates to fire-resistant phenolic resin foams and methods of making them. ·
Es ist bekannt, daß die Schaumstoffe aus Bhenolharzen mit gIt is known that the foams made from phenolic resins with g
einem hohen Isoliervermögen, die durch Tempern von Wasser und dem Säurekatalysator befreit wurden, den Nachteil haben, daß sie, wenn sie der längeren Einwirkung einer Flamme ausgesetzt werden, auch nach Beendigung der Einwirkung derselben fortfahren, sich ohne Flamme zu versehren, was zur vollständigen Verkohlung der zellulären Struktur desa high insulating capacity, which have been freed from water and the acid catalyst by tempering, have the disadvantage, that they, if they are exposed to prolonged exposure to a flame be exposed, even after the end of the action of the same continue to damage yourself without a flame, what to completely carbonize the cellular structure of the
Stoffes führt.Substance leads.
Es ist ebenfalls bekannt, in die zur Herstellung von Schaumstoffen mit hoher Dichte verwendeten Phenolharze stickstoffhaltige Verbindunge, wie z. B. insbesondere HarnstoffeIt is also known, in the phenolic resins used for the production of high density foams nitrogen-containing compounds such . B. in particular ureas
.'■■..- 2 109828/ 1590 . '■■ ..- 2 109828/1590
und die Ammoniaksalze, einzuführen. Bei dieser Herstellung werden zwei Phasen beobachtet:and the ammonia salts. Two phases are observed in this manufacture:
1. Eine Freisetzung von Wärme, die von der Phenolformaldehyd-Kondensation herrührt,1. A release of heat from the phenol-formaldehyde condensation stems from
2. oberhalb einer bestimmten Temperatur reagieren die stickstoffhaltigen Verbindungen heftig mit dem Überschuß des nicht mit dem Phenol kombinierten Formaldehyde in Gegenwart des Säurekatalysators, der eine sehr schnelle Här-2. Above a certain temperature, those containing nitrogen react Compounds violently with the excess of the formaldehyde not combined with the phenol in the presence of the acid catalyst, which causes a very rapid hardening
^ tung der harzartigen komplexen Masse hervorruft.^ tion of the resinous complex mass causes.
Es ist nun unmöglich, die Reaktion zu kontrollieren, was zu zellulären Produkten mit heterogener Struktur, «it voluminösen (großen) Zellen führt, die häufig Höhlen aufweisen* Darüberhinaus ist die Verteilung der Materie unregelmäßig, die scheinbare Dichte (Rohdichte) weist große Unterschiede auf, was diesen Produkten sehr schlechte Isolier-, mechanische und Feuerbeständigkeits-Eigenschaf ten verleiht.It is now impossible to control the response to what to cellular products with a heterogeneous structure, "it leads to voluminous (large) cells that often have cavities * In addition, the distribution of matter is irregular, the apparent density (raw density) shows great Differences on what these products have very poor insulation, mechanical and fire resistance properties confers.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu ^ liefern, das es erlaubt, Phenolharz-Schaumstoffe herzu-™ stellen, die eine besonders bemerkenswerte Feuerbeständigkeit, eine homogene Struktur, Zellen mit regulären Dimensionen und gute mechanische Eigenschaften aufweisen.The aim of the present invention is to provide a process which allows phenolic resin foams to be produced represent that have a particularly remarkable fire resistance, a homogeneous structure, cells with regular dimensions and have good mechanical properties.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, in das Phenolharz vor dem Verschäumen eine stickstoffhaltige organische oder mineralische Verbindung einzuführen, die wenig oder gar nicht mit dem freien Formaldehyd des Harzes reagiert und bei der Herstellungstemperatur gegenüber den zum Verschäumen verwendeten Zusammensetzungen stabil ist, wobei dieses stickstoffhaltige Produkt unter der EinwirkungThe inventive method consists in the phenolic resin before foaming to introduce a nitrogenous organic or mineral compound that has little or no does not react at all with the free formaldehyde of the resin and at the production temperature compared to the foaming The compositions used is stable, this nitrogen-containing product under the action
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der Wärme eine die Verbrennung nicht unterhaltende Gasmisehung freisetzt.The heat releases a gas mixture that does not sustain the combustion.
Diese stickstoffhaltige Verbindung führt zur Bildung eines komplexen Polymerisats.This nitrogen-containing compound leads to the formation of a complex polymer.
Diese stickstoffhaltigen. Verbindungen können unter den Seilweise kondensierten Aminoplastharzen ausgewählt werden. Es können insbesondere Produkte verwendet werden, die bei der Umsetzung von Formaldehyd mit Harnstoff, Melamin, Dicyan- λ diamid oder irgendeinem Amin allgemeiner Art entstehen.These nitrogenous. Compounds can be selected from aminoplast resins condensed by rope. In particular, products can be used which are formed in the reaction of formaldehyde with urea, melamine, cyanogen λ diamide or any general amine.
Man verwendet vorteilhafterweise als stickstoffhaltige Derivate, die vor dem Verschäumen in das Phenolharz eingearbeitet WerdensIt is advantageously used as nitrogen-containing Derivatives that are incorporated into the phenolic resin before foaming
1. Kondensate von Phenol, Formaldehyd und einem stickstoffhaltigen organischen Stoff, wie z. B. Harnstoff, Melamin oder Dicyandiamid,1. Condensates of phenol, formaldehyde and a nitrogenous one organic material, such as B. urea, melamine or dicyandiamide,
2. Kondensate von Formaldehyd und einem stickstoffhaltigen organischen Stoff, wie z. B. Harnstoff, Docyandiamid2. Condensates of formaldehyde and a nitrogen-containing organic substance, such as. B. urea, docyandiamide
oder Melamin, ä or melamine, the like
3. Misenkendensate von Formaldehyd und stickstoffhaltigen organischen Stoffen, wie sie z.B. oben genannt sind,3. Misenkendensate of formaldehyde and nitrogenous organic substances, such as those mentioned above,
4. stickstoffhaltige mineralische Produkte, insbesondere Ammoniaksalze, wie z. B. Ammoniumsulfit oder Ammoniumsulfamat. 4. nitrogenous mineral products, in particular Ammonia salts, such as. B. ammonium sulfite or ammonium sulfamate.
Diese stickstoffhaltigen Verbindungen erlauben es infolge ihrer schwachen Reaktivität, die Härtungsreaktion im Augenblick des Verschäumens zu regulieren und auch die DichteThese nitrogen-containing compounds, due to their weak reactivity, allow the hardening reaction to take place instantaneously to regulate the foaming and also the density
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des Schaumstoffs (insbesondere im Hinblick auf die Herstellung von Produkten mit hoher Dichte iii der Größenordnung von 30 bis 200 kg/nr) Tand die Regelmäßigkeit der Dimension der Poren zu regulieren und dadurch die mechanischen Eigenschaften des Endprodukts, insbesondere seine Druckfestigkeit zu verbessern*of foam (especially with regard to the production of high density products iii of the order of magnitude from 30 to 200 kg / nr) Tand the regularity to regulate the dimension of the pores and thereby the mechanical properties of the end product, in particular to improve its compressive strength *
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren phenolischen Schaumstoffe besitzen eine ausgezeichnete Wärme- und Feuerbeständigkeit·The phenolic foams which can be produced by the process according to the invention have excellent properties Heat and fire resistance
Unter der Einwirkung der Wärme zersetzen sich die stickstoffhaltigen Verbindungen unter Freisetzung einer Grasmischung, hauptsächlich von Ammoniak, Eohlendioxyd und Stickstoffr wodurch eine inerte Atmosphäre geschaffen wird, in der sich die Verbrennung nicht selbst unterhalten kann.Under the influence of heat, the nitrogen-containing compounds decompose to release a mixture of grasses, mainly ammonia, and nitrogen Eohlendioxyd r which an inert atmosphere is created, the combustion can not even in the talk.
Die stickstoffhaltigen Verbindungen werden auch so ausgewählt, daß sie ein Maximum von Gas freisetzen, wenn die Verbrennung des gehärteten Phenolharzes sich selbst unterhalten könnte.The nitrogen-containing compounds are also selected so that they release a maximum of gas when the Burning the cured phenolic resin could sustain itself.
Als Harze können beispielsweise die folgenden Harze verwendet werden, die erhalten werden, indem man durch basische Katalyse ein Phenol mit Formaldehyd in wäßriger Lösung oder in Form des Polymerisats kondensiert.As the resins, there can be used, for example, the following resins, which are obtained by using basic Catalysis a phenol condensed with formaldehyde in aqueous solution or in the form of the polymer.
Harz 1Resin 1
Phenol 1 MolPhenol 1 mole
Formaldehyd 2,3 MoleFormaldehyde 2.3 moles
NaOH-Lauge 3»6 Gew.-^ des PhenolsNaOH liquor 3 »6 wt .- ^ of the phenol
— 5 —- 5 -
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Harz 2 ., Resin 2. ,
Phenol 1 Mol Formaldehyd 2,5 Mole BariumoxidPhenol 1 mole formaldehyde 2.5 moles Barium oxide
Ba(OH)2* 8H2O 8,3 Gew.# des Phenols an BaOBa (OH) 2 * 8H 2 O 8.3 wt. # Of the phenol of BaO
Harz 3Resin 3
Phenol 1 Mol Formaldehyd 2,3 MolePhenol 1 mole formaldehyde 2.3 moles
Polyvinylalkohol 8,75 Gew.# des Phenols IPolyvinyl alcohol 8.75 wt. # Of the phenol I.
NaOH-Lauge 3,6 Gew.# des PhenolsNaOH liquor 3.6 wt. # Of the phenol
Harz 4Harz 4
Phenol 1 Mol Trioxymethylen 2,3 Mole NaOH-Lauge 3»6 Gew.$ des PhenolsPhenol 1 mole of trioxymethylene 2.3 moles of NaOH liquor 3 »6% by weight of the phenol
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mischt man einem Phenolharz, insbesondere z. B. dem Harz 1, in wäßriger Lösung bei:According to the process of the invention, a phenolic resin, in particular z. B. the resin 1, in aqueous Solution for:
1. ein Schäummittel, das eine Flüssigkeit mit niedrigem λ Siedepunkt, ausgewählt unter den aliphatischen Kohlenwasserstoffen oder den halogenierten Derivaten dieser Kohlenwasserstoffe, sein kann, ;1. a foaming agent which can be a liquid with a low λ boiling point selected from aliphatic hydrocarbons or halogenated derivatives of these hydrocarbons;
2. einen mineralischen Füllstoff, beispielsweise Talk, Kieselerde, Kieselgur, Asbest, Glimmer usw.2. a mineral filler, for example talc, silica, kieselguhr, asbestos, mica, etc.
3. eine stickstoffhaltige Verbindung des weiter oben spezifizierten Typs,3. a nitrogenous compound of the above specified type,
4. einen Härter, der eine Mineralsäure oder eine organische Säure ist.4. a hardener that is a mineral acid or an organic one Acid is.
.■■■.■- 6 -109823/1590 . ■■■. ■ - 6 - 109823/1590
Dieser bewirkt die exotherme Polymerisation des Harzes, wobei die bei der Umsetzung erzeugte Wärme ausreicht, um das Schäummittel zu verdampfen, was die Masse ausdehnt.This causes the exothermic polymerisation of the resin, wherein the heat generated in the reaction is sufficient to to evaporate the foaming agent, which expands the mass.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann mkn auch dem Harz und dem Schäummittel ein Silikonöl beimischen, das oberflächenaktive Eigenschaften besitzt und insbesondere Silikonöle des Misehpolymerisat-Silikon-Glykoltyps, die wasserlöslich und in Lösung stabil sind, entsprechend den Angaben in der französischen Patentschrift 1 462 228 der Anmelderin. Danach wird das wie weiter oben definierte stickstoffhaltige Produkt zu dieser Mischung zugegeben.According to the present invention, mkn can also mix a silicone oil with the resin and the foaming agent, which has surface-active properties and in particular silicone oils of the mixed polymer-silicone-glycol type, which are water-soluble and stable in solution, according to the information in French patent 1,462,228 of the applicant . The nitrogen-containing product as defined above is then added to this mixture.
Eine Ausfiihrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei den bekannten Verfahren mit Hilfe einer Turbine oder einer Vorrichtung, die gleichzeitig das Vermischen der Bestandteile und ihre Dosierung erlaubt, dann mit einem kontinuierlichen Guß durchgeführt.One embodiment of the method according to the invention is carried out in the known methods with the aid of a turbine or a device that allows the ingredients to be mixed and dosed at the same time, then with one continuous casting carried out.
Die Gewichtsverhältnisse, bezogen auf 100 Gewichtsteile trockenes Phenolharz sind folgende:The weight ratios based on 100 parts by weight of dry phenolic resin are as follows:
1. Silikonöl etwa 0,5 bis 5 und vorzugsweise1. Silicone oil about 0.5 to 5 and preferably
etwa 1,5about 1.5
2. Schäummittel 1 bis 30 entsprechend der Dichte2. Foaming agents 1 to 30 according to density
3. mineralischer Füllstoff etwa 5 bis 30 und vorzugs3. mineral filler about 5 to 30 and preferably
weise 5 bis 10wise 5 to 10
4. stickstoffhaltige Verbindung (trockene Stoffe) etwa 1 bis 304. nitrogen-containing compound (dry matter) about 1 to 30
5. Säure, etwa 5 bis 20 und vorzug3-z.B. HCl, d β 1,19 weise etwa 15.5. Acid, about 5 to 20 and preferably 3-e.g. HCl, d β 1.19, about 15.
1098?8/15901098? 8/1590
Nachfolgend sind einige Beispiele von erfindungsgemäßen Ausführungsformen angegeben:Below are some examples of the invention Embodiments specified:
Bulfamatground ammonium
Sulfamate
säure ,ds 1,19 ■Hydrogen chloride
acid, ds 1.19 ■
Harz 1 100 gResin 1 100 g
Silikon 2gSilicone 2g
Kondensat A* 25gCondensate A * 25g
Freon 6gFreon 6g
Chlorwasserstoffsäure, d = 1,19 15 gHydrochloric acid, d = 1.19 15 g
Kondensat A* t entstanden bei der Kondensation von 1 Hol Dicyandiamid mit 2,1 Mol Formaldehyd. Condensate A * t resulted from the condensation of 1 pint of dicyandiamide with 2.1 mol of formaldehyde.
1098 28V1590 1098 28V1590
ί/69471ί / 69471
Kondensat A*; entstanden bei der Kondensation von 1 Mol Dicyandiamid mit 2,1 Mol Formaldehyd; Condensate A * ; formed in the condensation of 1 mole of dicyandiamide with 2.1 moles of formaldehyde;
Kondensat B*t entstanden bei der Kondensation von 1 Mol Phenol, 2,3 Mol Formaldehyd und Dicyandiamid (25 Gew.# des Phenols). Condensate B * t formed in the condensation of 1 mole of phenol, 2.3 moles of formaldehyde and dicyandiamide (25% by weight of the phenol).
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können insbesondere folgende Vorteile erzielt werdensThe following advantages in particular can be achieved by the method according to the invention
- Eine Verbesserung der Dichte der erhaltenen Schaumstoffe, die sich staffeln kann zwischen 30 und 200 kg/m ,- An improvement in the density of the foams obtained, which can be staggered between 30 and 200 kg / m,
- eine vollkommene Regelmäßigkeit der Dimension der Poren,- perfect regularity of the dimensions of the pores,
- gute mechanische Eigenschaften des Produkts und insbesondere eine gute Druckfestigkeit,- good mechanical properties of the product and in particular good compressive strength,
- eine bemerkenswerte Feuerbeständigkeit j nach dem ASTM-Test D 1692-59 T werden die erhaltenen Schaumstoffe unter die selbst Ib* sehend en eingestuft.- a remarkable fire resistance j according to the ASTM test D 1692-59 T, the foams obtained are classified under the self Ib * seeing s.
Die Temperung der expandierten Schaumstoffe ist notwendig, um den Schaumstoff von restlichem Wasser zu befreien und ihn nicht-korrodierend zu machen, indem die Säure entfernt wird. Diese Arbeitsweise ist im allgemeinen begrenzt durch die Temperungstemperatur (etwa 100° C), denn die RisikenThe tempering of the expanded foams is necessary in order to free the foam from residual water and making it non-corrosive by removing the acid. This mode of operation is generally limited by the tempering temperature (about 100 ° C), because the risks
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der Verkohlung sind groß. Die erfindungsgemäßen Sehaumstoffe "besitzen höhere Wärmebeständigkeiten, können bei höheren Temperaturen (etwa 120° C) getrocknet werden, was die Verweilzeit im Trockenschrank bedeutend herabsetzt.the char are great. The visual foams according to the invention "have higher heat resistances, can with higher temperatures (about 120 ° C), which significantly reduces the dwell time in the drying cabinet.
Es sei darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung durch die oben angegebenen Beispiele in keiner Weise beschränkt wird, sondern auch alle Varianten umfaßt.It should be noted that the present invention is in no way restricted by the examples given above, but also includes all variants.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |