DE2226841A1

DE2226841A1 - Foaming aqs silicate solns - with carbides decomposing in water, to form expanded materials

Info

Publication number: DE2226841A1
Application number: DE19722226841
Authority: DE
Inventors: Wulf Von Dr Bonin
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1972-06-02
Filing date: 1972-06-02
Publication date: 1973-12-20

Abstract

The carbide is calcium carbide, used in amts. of 0.05-35, pref. 0.1-15%. Foaming is effected at between below 0 degree C and about +120 degrees C, pref. at 5-45 degrees C, the heat produced often increasing the temp. to above 100 degrees C. The foamed silicate solns. may be used to give predominantly open-pored foams of density 0.04-0.95 g/km-3 using e.g. as flame-retaining layers.

Description

Verfahren zur Verschäumung von Silicatlösungen Es ist bekannt, Silicatlösungen mit Luft zu einem Schaum zu schlagen und diesen dann zu härten, so daß Silicatschaumstoffe entstehen, (vgl. z.B. Deutsche Offenlegungsschriften 2 039 736 und -2 036 842).Process for the foaming of silicate solutions It is known that silicate solutions to beat with air to a foam and then to harden it, so that silicate foams arise, (see e.g. German Offenlegungsschriften 2 039 736 and -2 036 842).

Oftmals ist es jedoch wünschenswert, daß ein Schaum, beispielsweise bei Formschäumverfahren oder der Ausschäumung komplizierter Oberflächen vor oder während des Erhärtens noch expandiert, was bei der genannten Verfahrensweise nicht zu erreichen ist.Often times, however, it is desirable that a foam, for example in the case of foam molding processes or the foaming of complicated surfaces before or still expands during hardening, which is not the case with the procedure mentioned can be achieved.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein Verfahren zur Verschäumung von wäßrigen, gegebenenfalls anorganische und/oder organische Beimengungen enthaltenden Silicatlösungen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man den Silicatlösungen wasserzersetzliche Carbide zusetzt.The present invention now relates to a method for foaming of aqueous, optionally containing inorganic and / or organic admixtures Silicate solutions, which is characterized in that the silicate solutions adds water-decomposing carbides.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, daß die bei der Zersetzung der Carbide freiwerdenden Gase einmal den expandierenden Schaum bilden, zum anderen die entstehenden Metallhydroxide dabei gleichzeitig eine Gelierung und Härtung der Silicatlösung herbeiführen können. Selbstverständlich können verfahrensgemäß auch noch zusätzliche flüchtige Treibmittel, Luft, gasabspaltende Mittel oder Härter bzw. Geliermittel und sonstige Hilfsmittel mitverwendet werden, ihre Anwesenheit ist für das vorliegende Verschäumungsverfahren jedoch nicht unbedingt zwingend. Das gilt gleichermaßen für weitere anorganische und/oder organische Beimengungen wie Füllstoffe, Verdünnungsmittel, Farbstoffe, Emulgatoren, Verdicker, Gaszusätze, Katalysatoren, Weichmacher, Duftstoffe, Schaumstabilisatoren usw.The inventive method offers the advantage that the The decomposition of the gases released by carbides forms the expanding foam once, on the other hand, the resulting metal hydroxides simultaneously gel and Can bring about hardening of the silicate solution. Of course, according to the procedure also additional ones volatile propellants, air, gas-releasing agents Agents or hardeners or gelling agents and other auxiliaries are used, however, their presence is not essential for the present foaming process imperative. This also applies to other inorganic and / or organic admixtures such as fillers, diluents, dyes, emulsifiers, thickeners, gas additives, Catalysts, plasticizers, fragrances, foam stabilizers, etc.

Als wäßrige Silicatlösungen kommen für das erfindungsgemäuse Verfahren Lösungen von Silicaten in Wasser oder wäßrigen Medien in Betracht, die sowohl den Charakter echter als auch kolloider Lösungen haben können, z.B. Ammoniumsilicate oder Metallsilicate.The aqueous silicate solutions used for the process according to the invention Solutions of silicates in water or aqueous media into consideration, which both the Can have the character of real as well as colloidal solutions, e.g. ammonium silicates or metal silicates.

Vorzugsweise kommen Alkalisilicatlösungen, z.B. Natrium-und/oder Kaliumsilicatlösungen in Betracht. Auch alkalistabilisierte Kieselsäuresole kommen infrage. Ein sehr geeignetes Ausgangsmaterial sind die sogenannten, seit langem im Handel befindlichen Wasserglaslösungen. Hierbei braucht das gelöste Silicat nicht zwangsläufig der Formel Na20 . 3 - 4 SiO2 zu entsprechen, wie sie z.B. fUr Wasserglas zugrunde gelegt wird. Die Verhältnisse von Alkalimetalloxid zu SiO2 können von z.B. Na4SiO4 bis zu Polysilicaten verschiedensten Polymerisationsgrades, in denen das Verhältnis von Alkalimetalloxid zu SiO2 kleiner als 1:1 ist, z.B. 0,1:1, variieren. Voraussetzung ist jedoch eine fließfähige Silicatlösung. Die Konzentration dieser Lösungen ist nach oben durch die notwendige Fließfähigkeit der Lösungen mit etwa 60% begrenzt, obgleich auch höher konzentrierte Lösungen beispielsweise auf B;etaggregaten bei erhöhten Temperaturen verarbeitbar wären. Nach unten ist die Konzentration dadurch begrenzt, daß Lösungen mit weniger als 5% Festgehalt im allgemeinen nur Gele mit nicht befriedigender Festigkeit liefern. Bevorzugt werden Silicatlösungen mit 10 bis 15 Gew.-% Festgehalt verwendet.Alkali silicate solutions, for example sodium and / or potassium silicate solutions, are preferred into consideration. Alkali-stabilized silica sols can also be used. A very suitable one The starting material is the so-called water glass solutions, which have been on the market for a long time. The dissolved silicate does not necessarily need the formula Na20. 3 - 4 SiO2 as it is used for water glass, for example. The ratios from alkali metal oxide to SiO2 can vary from e.g. Na4SiO4 to polysilicates Degree of polymerization in which the ratio of alkali metal oxide to SiO2 is smaller than 1: 1, e.g. 0.1: 1, vary. However, a flowable silicate solution is a prerequisite. The concentration of these solutions is upward due to the necessary fluidity of the solutions limited to about 60%, although more concentrated solutions are also available for example would be processable on B; et aggregates at elevated temperatures. Down is the concentration is limited by the fact that solutions with less than 5% solids content in the generally only give gels with unsatisfactory strength. To be favoured Silicate solutions with 10 to 15 wt .-% solids content used.

Als wasserzersetzliche Carbide kommen im wesentlichen Carbide der Metalle der 2. und 3. Gruppe des Periodensystems in Betracht, z.B. Carbide des Magnesiums, Calciums, Aluminiums, vorzugsweise wird Calciumcarbid verwendet.The main water-decomposable carbides are carbides Metals of the 2nd and 3rd group of the periodic table are considered, e.g. carbides of magnesium, Calcium, aluminum, preferably calcium carbide is used.

Das Carbid kann als Pulver oder auch als Suspension in inerten organischen oder anorganischen Trägern verwendet werden, wobei die Teilchengröße prinzipiell im Rahmen der technischen Möglichkeiten beliebig gewählt werden kann. Es können auch umhüllte Carbidteilchen verwendet werden, wenn die Treibreaktion beispielsweise verzögert werden soll.The carbide can be used as a powder or as a suspension in inert organic or inorganic carriers are used, the particle size in principle can be chosen arbitrarily within the framework of the technical possibilities. It can coated carbide particles can also be used when the blowing reaction is for example should be delayed.

Erfindungsgemäß führt man die Verschäumung so aus, daß man die gegebenenfalls weitere Geliermittel, Härtersubstanzen, Treibmittel, Tenside oder Füllstoffe bzw. andere anorganische und/oder organische Beimengungen enthaltende Silicatlösung mit dem Carbid gut verrührt, woraufhin die Verschäumung einsetzt. Prinzipiell ist die Reihenfolge der in die Silicatlösungen einzumischenden Komponenten des zu verschäumenden Gemisches beliebig, man kann z.B. natürlich auch zunächst das Carbid in die Silicatlösung einrühren und dann weitere Füllstoffe, Farbstoffe, Emulgatoren oder zusätzliche Geliermittel bzw. Härter in den sich bildenden Schaum einarbeiten.According to the invention, the foaming is carried out in such a way that the optionally other gelling agents, hardening substances, blowing agents, surfactants or fillers or other inorganic and / or organic admixtures containing silicate solution with well mixed with the carbide, whereupon the foaming starts. In principle it is Order of the components to be foamed into the silicate solutions Any mixture, e.g. you can of course first add the carbide to the silicate solution stir in and then other fillers, dyes, emulsifiers or additional Incorporate gelling agent or hardener into the foam that forms.

Will man härtende Silicatschäume herstellen, kann man die Verschäumung bzw. Härtung z.B. auf- laufenden Bändern, in offenen oder gesnlssenen Formen kontinuierlich oder diskontinuierlich durchführen.If you want to produce hardening silicate foams, you can use foaming or hardening e.g. running belts, in open or closed Perform molding continuously or discontinuously.

Die Carbide können in Mengen von 0,05 bis 35 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 15 Gew.-% dem Verschäumungsgemisch zugesetzt werden.The carbides can be used in amounts of 0.05 to 35% by weight, preferably 0.1 up to 15% by weight can be added to the foaming mixture.

Die Verschäumung kann bei Temperaturen von unter 0°C bis ca. 120°C, bevorzugt zwischen 5°C und 45°C, gestartet werden, soe erfolgt unter Selbsterwärmung, wobei oftmals Temperaturen bis ca. 100°C erreicht werden.The foaming can take place at temperatures from below 0 ° C to approx. 120 ° C, preferably between 5 ° C and 45 ° C, if it takes place under self-heating, temperatures of up to approx. 100 ° C are often reached.

Diese Reaktionswärme kann auch dazu ausgenutzt werden, in dem aufschäumenden Gemisch parallel zur Verschäumung noch weitere Prozesse ablaufen zu lassen oder zu starten, beispielsweise das zusätzliche Aufblähen eines eingemischten treibmittelhaltigen Thermoplasten wie Polystyrol, die Polymerisation bzw. Copolymerisation von ungesättigten Polyestern und Vinylverbindungen, Polykondensations- oder Polyadditionsreaktionen.This heat of reaction can also be used in the foaming Mixture to run parallel to the foaming or further processes to start, for example the additional puffing of a mixed-in propellant-containing Thermoplastics such as polystyrene, the polymerization or copolymerization of unsaturated Polyesters and vinyl compounds, polycondensation or polyaddition reactions.

Bei der Härtung der verschäumten Silicatlösungen werden geschlossene bis weitgehend offenporige Schaumstoffe mit Dichten zwischen 0,04 bis 0,95 g/cm3 erhalten.When the foamed silicate solutions harden, they become closed to largely open-pored foams with densities between 0.04 and 0.95 g / cm3 obtain.

Im folgenden soll das Verfahren beispielhaft erläutert werden. Die angegebenen Teile sind Gewichtsteile, sofern nichts anderes vermerkt ist.In the following, the method is to be explained by way of example. the The parts given are parts by weight, unless otherwise noted.

Beispiel 1: 200 Tle. einer 48 gen Natronwasserglaslösung, die noch 0,5% eines Alkylsulfonats (Mer5olatR) als Emulgator und Porenbildner enthält, werden mit i0 Tlen. Calciumcarbidstaub verrührt.Example 1: 200 parts of a 48 g soda waterglass solution, which is still 0.5% of an alkyl sulfonate (Mer5olatR) as an emulsifier and pore-forming agent with i0 tlen. Calcium carbide dust stirred.

Unter Erwärmung beginnt die Mischung sofort zu einem feinporigen Schaum aufzusteigen. Dieser Schaum kann auf ein flächiges Substrat aufgetragen werden, wo er nach dem Trocknen eine feuerhemmende Schaumschutzschicht ergibt.When heated, the mixture immediately begins to form a fine-pored foam to ascend. This foam can be applied to a flat substrate, where after drying it gives a fire retardant foam protective layer.

Beispiel 2: 200 Tle. einer 30-igen Kaliwasserglaslösung werden mit 100 Tlen. Magnesiumoxid verrührt. Sodann mischt man 3 Tle.Example 2: 200 parts of a 30 strength potassium silicate solution are mixed with 100 tsp. Magnesium oxide stirred. Then mix 3 teaspoons.

Calciumcarbidpulver und 5 Tle. Natriumoleat hinzu. Der aufsteigende Schaum wird in eine Kastenform gegeben, wo er zu einem Schumstoffblock expandiert. Dieser Block wird nach 10 Stunden zu einem Quader geschnitten und getrocknet.Add calcium carbide powder and 5 parts sodium oleate. The ascending one Foam is placed in a box form where it expands into a block of foam. This block is cut into a cuboid after 10 hours and dried.

Der erhaltene Schaumstoff hat eine Dichte von 0,25 g/cm.The foam obtained has a density of 0.25 g / cm.

Beispiel 3: 200 Tle. der Silicatlösung gemäß Beispiel 1 werden in einer kontinuierlich arbeitenden Mischkammer pro Zeiteinheit mit 10 Tlen. Vipropylenglykol-bis-chlorameisensäureäthylester und 20 Tlen. einer frisch hergestellten Suspension von Calciumcarbid in Tetrachlorkohlenstoff (Feststoffgehalt: 25 Gew.-%) gemischt und auf ein laufendes Band flächig ausgetragen. Die Mischung beginnt auf dem Band zu einem Schaumstoffband @@@@@@@aumen ist nach ca. 10 Minuten soweit erhärtet, daß sie vom Band abgenommen werden kann.Example 3: 200 parts of the silicate solution according to Example 1 are in a continuously working mixing chamber with 10 parts per unit of time. Vipropylene glycol bis-chloroformic acid ethyl ester and 20 tlen. a freshly prepared suspension of calcium carbide in carbon tetrachloride (Solids content: 25% by weight) mixed and discharged flat onto a moving belt. The mix starts to one on the tape Foam tape @@@@@@@ aumen is hardened enough after approx. 10 minutes that it can be removed from the tape.

Der so entstandene Schaumstofr wird getrocknet und hat eine Dichte von 0,09 g/cm3, er kann als Isoliermaterial oder feuerhemmender Dämmstoff verwendet werden.The foam produced in this way is dried and has a density of 0.09 g / cm3, it can be used as an insulating material or fire-retardant insulation material will.

Claims

1) Process for foaming aqueous, optionally inorganic and / cdcr silicate solutions containing organic admixtures, characterized in that that water-decomposable carbides are added to the silicate solutions.

2) Method according to Pnspruch 1, characterized in that as water-decomposable carbide calcium carbide is used.

3) Method according to one of claims 1 to 2, - characterized in that that in addition to the foaming of the silicate solutions, gelation or hardening of the resulting silicate foam.

4) Silicate foams produced by a method according to one of claims 1 to 5.