DE2035595B2

DE2035595B2 - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines selbsttragenden Schaumes mit niedriger Dichte

Info

Publication number: DE2035595B2
Application number: DE2035595A
Authority: DE
Inventors: D H Ogden
Original assignee: British Industrial Plastics Ltd
Current assignee: British Industrial Plastics Ltd
Priority date: 1969-07-17
Filing date: 1970-07-17
Publication date: 1978-11-23
Also published as: IE34363B1; JPS4833990B1; BE753516A; CH535272A; IL34855A; GB1313103A; AT315505B; TR16868A; DK135952B; FR2102406A5; DE2035595A1; DK135952C; IE34363L; CS162725B2; ZA704884B; NL7010325A; ES381943A1; IL34855A0; SE375106B

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines selbsttragenden Schaumes mit niedriger Dichte durch Schäumen einer Mischung aus einer wäßrigen Lösung eines in der Wärme aushärtenden Harnstoff/Formaldehyd-Harzes und eines Schäumungsmittels, Schäumen einer Mischung einer wäßrigen Lösung eines Härters für das Harz sowie eines Schäumungsmittels und Vermischen der beiden Schäume.

Ein Verfahren dieser Art wird in der DD-PS 37 818 beschrieben.

Harnstoff/Formaldehyd-Harzschäume sind gewöhnlich leichte weiche Materialien mit sehr geringer physikalischer Festigkeit Beispielsweise wird in der DE-PS 7 34 094 ein derartiges Material als Flocken mit sehr niedriger Dichte beschrieben, wobei angegeben wird, daß diese Flocken durch Preßverformen zu geformten Gegenständen verarbeitet werden müssen.

Wie der genannten DD-PS zu entnehmen ist, werden derartige Schäume hauptsächlich für Füll- und/oder Isolationszwecke verwendet. Dabei werden die Harze in Hohlräumen oder dgl. aufgeschäumt und verfestigt oder der Schaum wird in derartige Räume eingespritzt und dann verfestigt Derartige Schäume sind nicht selbsttragend.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, Harnstoff/Formaldehyd-Harzschäume in einfacher Weise herzustellen, die als solche als selbsttragende Formkörper ohne weitere Bearbeitung, beispielsweise Verpressen, eingesetzt werden können. Diese Aufgabe wird bei der Durchführung eines Verfahrens der eingangs beschriebenen Gattung dadurch gelöst, daß die verwendete Harzlösung einen Harzfeststoffgehalt von mehr als 45% aufweist und ein Verhältnis von Harz zu Härter innerhalb eines Bereiches von 4 :1 bis 50 :1 eingehalten wird.

Bei der Durchführung dieser Verfahrensweise werden Schäume erhalten, die ohne weitere Verarbeitung, beispielsweise durch Verpressen in einer Form, als selbsttragende Schaumformkörper eingesetzt werden können.

Wesentlich für das Gelingen der Erfindung sind die Einhaltung eines Harzfeststoffgehaltes der verwendeten Harzlösung von mehr als 45% sowie eines Verhältnisses von Harz zu Härter innerhalb eines Bereiches von 4:1 bis 50 :1. Diese Verhältnisse sind keiner der vorstehend diskutierten Veröffentlichungen zu entnehmen. So beschreibt beispielsweise die

genannte DE-PS 7 34 094 die Verwendung einer größeren Menge an Härterlösung als an Harzlösung, bezogen auf das Volumen. Ferner wird der Einsatz ziemlich verdünnter Harzlösungen beschrieben; was bedingt, daß das Verhältnis von Harz zu Härter extrem niedrig sein muß, legt man die erfmdungsgemäßen Verhältnisse zugrunde. Der Grund dafür liegt darin, daß konzentrierte Harzlösungen viskose Sirupe sind, die nicht nur schwierig zu schäumen sind, sondern sich auch nur äußerst schwierig mit der Härterlösung vermischen lassen.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß dann, wenn bei Einhaltung der erfindungswesentlichen vorstehend diskutierten Parameter die konzentrierte Harzlösung und die Härterlösung getrennt vor dem Vermischen in Form von zwei Schäumen geschäumt werden, man einen homogenen Schaum erhält, wobei zum Vermischen keine spezielle Mischvorrichtung erforderlich ist Wurde bisher beispielsweise ein Verhältnis Harz : Härter von annähernd 2 :1 (Verhältnisse von 2:1 bis 1:1 sind üblich) eingehalten, dann mußten besondere mechanische Mischvorrichtungen verwendet werden. Daher wird erfindungsgemäß ein weiterer Vorteil dadurch erzielt, daß ohne spezielle Schaumvermischungseinrichtungen gemischte Schäume mit sehr guter Homogenität erhalten werden. Bisher war man immer davon ausgegangen, daß mit zunehmender Konzentration der Harzlösung immer kompliziertere Mischvorrichtungen verwendet werden müssen.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß aufgrund des Einsatzes konzentrierter Harzlösungen wenig Wasser verdampft werden muß, so daß das Verfahren energiesparend ist.

Im Gegesatz zu allen bisher bekanntgewordenen Verfahren wird bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die konzentrierte Harzlösung mit einem relativ niedrigen Volumen der Härterlösung vermischt Trotz des beträchtlich verminderten Wassergehaltes wird als Produkt immer noch ein äußerst homogener Schaum erhalten, was im Hinblick darauf besonders überraschend ist, daß in den einschlägigen Vorveröffentlichungen in diesem Falle darauf hingewiesen wird, daß Schwierigkeiten beim Vermischen unter diesen Bedingungen zu erwarten sind.

Zur Durchführung des Verfahrens kann ein einfaches Harnstoff/Formaldehyd-Harz oder ein durch Einarbeitung von anderen Komponenten erhaltenes Harz verwendet werden, beispielsweise durch Einarbeitung von kleinen Mengen an Melamin/Formaldehyd-Harz, Phenol/Formaldehyd-Harz, Melamin, löslichen Polyamiden, Glykolen, Resorzin, Polyvinylalkohol, Stärken oder Zuckern. Derartige modifizierende Komponenten können in das Harnstoff/Formaldehyd-Harz einkondensiert oder lediglich damit vermischt werden, wobei im letzteren Falle ein reaktionsfähiges Material oder lediglich ein nichtreaktionsfähiger Füllstoff zum Einsatz kommt.

Es kann jedes beliebige Schäumungsmitte! eingesetzt werden, wie es normalerweise in Harnstoff/Formaldehyd-Schaumsystemen eingesetzt wird. Beispiele für typische Verschäumungsmittel sind folgende:

Natriumalkylbenzolsulfonat Natriumdodecylbenzolsulfonat Modifiziertes Natriun\dodecylbenzolfulfonat

Gemisch aus Natriumdodecylbenzolsulfonat, Lauryläthersulfat und Magnesiumxylolsulfonat

Natriumdodecylbenzolsulfonat und äthoxylierte Fettsäurealkylolamide

Natriumsulfonsuccinat

Gemisch aus Alkylbenzolsulfonaten und sekundären Alkylsulfaten

Weiche sekundäre Alkylsulfate

Natriumsalz einer sulfonierten Kohlentjerfraktion

Bei einem Harzfeststoffgehalt der Harzlösung von 45% und einem Verhältnis Harz/Härter von 7 :1 wird ein Trockenschaum mit einer Dichte von 8 kg/m³, der als Schaum mit niedriger Dichte bezeichnet wird, erhalten. Die Dichte der fertigen Schäume läßt sich durch Variieren des Verhältnisses Harz/Härter sowie des Expansionsgrades variieren.

Vorzugsweise werden eine oder beide Schäumungsmischungen erhitzt Die beim Verschäumen mögliche Volumenzunahme wird stark durch die Viskosität beeinflußt Beim Erhitzen wird die Viskosität herabgesetzt, so daß bei einem gegebenen Harztrockenfeststoffgehalt Schäume mit einer geringeren Dichte beim Erhitzen erzielt werden können. Da die Viskosität der Harzlösung normalerweise wesentlich hoher liegt als diejenige des Härters, ist die Wirkung beim Erhitzen des Harzes gewöhnlich viel größer als beim Erhitzen des Härters, wobei sie besonders bei einem sehr hohen Feststoffgehalt stark ausgeprägt ist

Das Verfahren kann unter Verwendung einer Vorrichtung durchgeführt werden, die durch die Zeichnung erläutert wird.

In der Zeichnung ist die vertikale Säule 1 durch ein Verbindungsstück 2 mit einer vertikalen Säule 3 verbunden. Die Säule 1 hat eine Höhe von 90 cm, einen Innendurchmesser von 2,5 cm und sie ist mit Glasperlen 4, die jeweils einen Durchmesser von 6 mm haben, beschickt Die Säule 2 hat eine Höhe von 30 cm und einen Innendurchmesser von 1,8 cm und ist mit Glasperlen 5 gefüllt die jeweils einen Durchmesser von 3 mm aufweisen. Die Glasperlen werden in der Säule 1 bzw. 3 mit Hilfe der Drahtgewebe 6 bzw 7 gehalten. An einem Verlängerungsrohr 8 der Kolonne 1 unterhalb des Punktes, an dem diese mit der Säule 2 in Verbindung steht ist ein flexibles Rohr 9 angebracht das jede gewünschte Länge aufweisen kann. Das in dem nachfolgend beschriebenen Beispiel 1 verwendete Rohr 9 hatte eine Länge von etwa 10 m und einen Innendurchmesser von 1,8 cm, ein Rohr, das jedoch beispielsweise zum Einspritzen von Schaum als Isolierung in eine Hohlraumwand verwendet wird, kann eine Länge von z. B. 1,5 bis 3 m haben.

Bei der Inbetriebnahem wird ein Strom A, der aus einer wäßrigen Lösung des Harzes zusammen mit einem Verschäumungsmittel besteht in den Oberteil der Säule 1 eingeführt Der Beschickungsstrom A wird vorzugsweise beim Durchgang durch einen Wärmeaustauscher (nicht gezeigt) vorerhitzt Ein Strom B aus komprimierter Luft wird ebenfalls in den Ooerteil der Säule 1 eingeleitet und er verschäumt die Harz- + Verschäumungsmittellösung, während letztere durch die Packung der Glasperlen hindurchtropft

Ein Strom Q der aus einer wässrigen Lösung eines Härters zusammen mit einem Verschäumungsmittel besteht wird in den Oberteil der Säule 3 eingeführt und ein Strom D aus komprimierter Luft wird ebenfalls in den Oberteil der Säule 3 eingeleitet und die Verschäumung der gemischten Härterlösung erfolgt beim Durchtropfen durch die Glasperlenpackung.

Der Harzschaum fließt in das Verlängerungsrohr 8 der Säule 1 ebenso wie der aus dem Boden der Säule 3 austretende und entlang des Verbindungsrohres 2 fließende verschäumte Härter. Das verschäumte Harz und der verschäumte Härter werden beim Einströmen in das Rohr 9 innig miteinander vermischt, mit dessen Ende das verschäumte Material an die Stelle gelenkt wird, an der es benötigt wird. Obwohl das Vermischen des Schaumes zum größten Teil in dem Verlängerungsrohr 8 der Säule 1 erfolgt, tritt eine bestimmte weitete Mischung in dem Rohr 9 auf. Die Mischeinheit weist daher im Vergleich zu dem Gesamtquerschnitt der Verschäumungseinheiten einen glatten, verringerten Rohrquerschnitt auf, so daß die Fließgeschwindigkeit erhöht und dadurch das Vermischen gefördert wird. Gewünschtenfalls kann die Form der Oberfläche des Rohres so modifiziert werden, daß sie das Mischen fördert beispielsweise indem man auf der Oberfläche Unregelmäßigkeiten, z. B. Vertiefungen, vorsieht

Bei einer modifizierten Vorrichtung ist das Rohr mit diametral gegenüberliegenden Falzpaaren versehen,

wobei die aufeinanderfolgenden Paare um jeweils 90° versetzt sind.

Beispiel 1

Es wurde eine Vorrichtung verwendet die der vorstehend beschriebenen Vorrichtung entsprach, jedoch eine andere Abmessung aufwies. Die Säule 1 hatte eine Höhe von 60 cm und einen Innendurchmesser von 4 cm, die Packungsperlen 4 hatten jeweils einen Durchmesser von 5 mm. Sowohl der Beschickungsstrom

•μ A in die Säule 1 als auch der Bechickungsstrom C in die Säule 3 waren mit Wärmeaustauschern versehen. Die Säule 1 wurde mit einer Geschwindigkeit von 7 1 pro Minute mit der Lösung von Harnstoff/Formaldehyd-Harz mit 60% Feststoffgehalt, die 1% Natriumdodecyl-

J5 benzolsulfonat enthielt, beschickt Sie wurde auf 70° C erhitzt.

Die Säule 2 wurde mit einer Geschwindigkeit von 1 1 pro Minute mit einer 4,75%igen Lösung von Phosphorsäure, die 2% Natriumdodecylbenzolsulfonat enthielt, beschickt. Diese Säule wurde auf 35° C erhitzt.

Beide Säulen wurden mit Luft unter einem Druck von 2 kg/cm² beschickt. Das dabei erhaltene Produkt war ein ausgezeichneter Schaum mit einer Dichte von 104 kg/cm³ in feuchtem Zustand und von 53 kg/m³ in "> lufttrockenem Zustand.

Beispiel 2

Das Beispiel 1 wurde wiederholt wobei diesmal jedoch eine kleine Menge Polyvinylalkohol anstelle ■"><> eines Teils des Harnstoff/Formaldehyd^:Harzes in einer Menge von 2% der Harzmischung verwendet wurde. Dabei entstand ein Schaum mit den gleichen Eigenschaften wie der in Beispiel 2 hergestellte Schaum, er hatte jedoch eine verbesserte Druckfestigkeit

Beispiel 3

Unter Verwendung der gleichen Apparatur und der gleichen Ausgangsstoffe wurde das Beispiel 1 wiederholt wobei diesmal jedoch eine Harzlösung mit einem (Ι- Feststoffgehalt von 64% verwendet wurde. Die Säule 1 wurde mit Luft mit einem Druck von 1,65 kg/cm² und die Säule 3 wurde mit Luft mit einem Druck von 2 kg/cm² beschickt. Der dabei gebildete Schaum hatte eine Dichte von 112 kg/m³ in feuchtem Zustand und von 72 kg/m³ in ■> lufttrockenem Zustand.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines selbsttragenden Schaumes mit niedriger Dichte durch Schäumen einer Mischung aus einer wäßrigen Lösung eines in der Wärme aushärtendem Harnstoff/Formaldehys-Harzes und eines Schäumungsmittels, Schäumen einer Mischung einer wäßrigen Lösung eines Härters für das Harz sowie eines Schäumungsmittels und Vermischen der beiden Schäume, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Harzlösung einen Harzfeststoffgehalt von mehr als 45% aufweist und ein Verhältnis von Harz zu Härter innerhalb eines Bereiches von 4 :1 bis 50 :1 eingehalten wird.