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Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen (Zusatz zu Patent ...
(Patentanmeldung P 21 65 912.1».
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Schaumstoffen, die ein im wesentlichen aus Silicaten bestehendes Gerüst aufweisen
gemäß Patent (Patentanmeldung P 21 65 912.1).
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, wäßrige Silicatlösungen, die
gegebenenfalls Verdicker enthalten, mit Luft zu einem Schaum zu schlagen und diesen
Schaum dann erhärten zu lassen (vgl. z.B. französische Patentschrift Nr.
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2 055 341).
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Derartige Verfahren haben den Nachteil, daß das zur Erstarrung vorgesehene
schaumige Material während der Erhärtung sein Volumen beibehält oder gar vermindert.
So ist es nur schwer möglich, komplizierte Formen, die beispielsweise Hinterschneidungen
aufweisen, gleichmäßig auszufüllen oder solche Formverschäumungen vorzunehmen, bei
denen Wert darauf zu legen ist, daß der Schaum auf die Formwände einen gewissen
Druck ausübt, um z.B. einen besseren Verbund mit dem Wandmaterial oder dessen Durchdringen
zu gewahrleisten.
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Gegenstand der Hauptanmeldung (P 21 65 912.1) ist ein Verfahren zur
Herstellung von Schaumstoffen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man gegebenenfalls
anorganische und/ oder organische Beimengungen enthaltende wäßrige Silicatlösungen
mit Treibmitteln und säureabspaltenden Härtern versetzt.
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In weiterer Ausarbeitung dieses Verfahrens wurde nun gefunden, daß
man als Treibmittel mit besonderem Vorteil - da die Verwendung ökologische Probleme
aufwerfender organischer Treibmittel'vermeidbar wird - Wasserstoffsuperoxid verwendet.
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Das vorliegende Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen aus Mischungen
von wäßrigen, gegebenenfalls organische und/ oder anorganische Beimengungen enthaltende
Silicatlösungen säureabspaltenden Härtern und Treibmitteln gemäß Hauptpatent (Patentanmeldung
P 21 65 912.1) ist dadurch gekennzeichnet, daß man als Treibmittel Wasserstoffsuperoxid
verwendet.
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Mischt man z.B. eine 30%Die Wasserstoffsuperoxid-Lösung in eine ca.
50%-ige Natronwasserglaslösung ein, so ist diese Mischung relativ stabil, d.h. es
findet nur eine maßige Zersetzung des Wasserstoffsuperoxids statt. Uberraschenderweise
hat es sich herausgestellt, daß in dem Moment, wo man nunmehr einen Härter gemäß
Hauptpatent (Patentanmeldung P 21 65 912.1) dem Gemisch hinzufügt, sofort eine deutlich
gesteigerte und sich im Verlauf der Reaktion weiter steigernde Zersetzung des Wasserstoffsuperoxids
unter lebhaftem Aufschäumen einsetzt. Gleichermaßen wird Uberraschenderweise die
Gelierung von Wasserglaslösungen mit an und für sich langsam gelierendem Härtersubstanzen
durch Zusatz auch geringer Mengen an H2O2 wesentlich beschleunigt. Auf diese Weise
gelingt
es auch bei langsam härtenden Geliermitteln, Schaumstoffe mit Trockendichten zwischen
ca. 0,03 und 0,95 herzustellen. Vorteil dieses Verfahrens ist, daß einmal ohne Verwendung
zusätzlicher organischer Treibmittel gearbeitet werden kann, obgleich es natürlich
durchaus möglich ist, sie noch neben dem Wasserstoffsuperoxid miteinzusetzen, zum
anderen kann generell auf eine Vorwärmung der Reaktionskomponenten verzichtet werden,
da die verfahrensgemäße Verschäumung auch bei Temperaturen in der Nähe von 0 0C
einsetzt und soviel Wärme liefert, daß sich das Reaktionsgemisch aufheizt.
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Als wäßrige Silicatlösungen kommen fur das erfindungsgemäße 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, auch mit Alkali stabilisierte Kieselsäuresole kommen in Betracht.
Vorzugsweise kommen Alkalisilicatlösungen, z.B. Natrium- und/oder Kaliumsilicatlösungen
in Betracht. Ein sehr geeignetes Ausgangsmaterial sind die sogenannten, seit langem
im Handel befindlichen Wasserglaslösungen . Hierbei braucht das gelöste Silicat
nicht zwangsläufig der Formel Na20 . ) - 4 SiO2 zu entsprechen, wie sie z.B. für
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 Knetaggregaten 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 50 Gew.- Festgehalt verwendet.
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Unter anorganischen oder organischen Beimengungen sind solche zu verstehen,
die gasförmig, flüssig, fest, in der Silicatlösung löslich oder unlöslich sein können,
sofern sie verträglich sind, d.h. die Silicatlösung nicht bereits unter den Mischungsbedingungen
zum Ausfallen bringen.
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Diese Beimengungen können den Charakter von Füllstoffen haben, können
Verdünnungsmittel oder spezielle Hilfsmittel darstellen.
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Als Füllstoffe können feste anorganische oder organische Substanzen
Verwendung finden, die z.B. als Pulver, Granulaut, Draht, Fasern, Hanteln, Kristallite,
Spiralen, Stäbchen, Perlchen, Hohlperlen, Schaumstoffteilchen, Vliese, Gewebestücke,
Gewirke, Bändchen, Folienstückohen usw. vorliegen, beispielsweise Dolomit, Kreide,
Tonerde, MgO, Asbest, basisch eingestellte Kieselsäuren, Sand, Talkum, Eisenoxid,
Aluminiumoxid und -oxidhydrate, Alkalisilicate, Zeolithe, Mischsilicate, Calciumsilicate,
Calciumsulfate, Alumosilicate, Zemente, Basaltwolle oder -pulver, Glasfaserin, C-Fasern,
Graphit, Ruß, Mg-, A1-, Fe-, Cu-, Ag-Pulver, Molybdänsulfid, Stahlwolle, Bronze-
oder Kupfergewebe, Siliciumpulver, Blähtonteilchen, Glashohlkugeln, Vermikulit,
Perlit, Glaspulver, Lava- und Bimsteilchen, Holzspäne, Holzmehl, Kork, Baumwolle,
Stroh, Popkorn, Koks, Teilchen aus
gefüllten oder ungefUllten, geschäumten
oder ungeschäumten, gereckten oder ungereckten organischen Polymeren. Beispielhaft
seien aus der Vielzahl der in Betracht kommenden organischen Polymeren einige aufgeführt,
wobei diese z.B. als Pulver, Granulat, Schaumstoffteilchen, Perlen, Hohlperlen,
schaumfähiges aber noch ungeschäumtes Teilchen, als Faser, Bändchen, Gewebe, Vlies
usw. vorliegen können: Polystyrol, Polyäthylen, Polypropylen, Polyacrylnitril, Polybutadien,
Polyisopren, Polytetrafluoräthylen, aliphatische und aromatische Polyester, Melamin-Harnstoff-
oder Phenolharze, Polyacetalharze, Polyepoxide, Polyhydantione, Polyharnstoffe,
Polyäther, Polyurethane, Polyimide, Polyamide, Polysulfone, Polycarbonate, Polyvinylchlorid,
Polyvinylidenchlorid, halogenierte Polymere, etwa Chlorkautschuk, Chlorparaffine,
selbstverständlich auch beliebige Mischpolymerisaite, sofern sie die Vorbedingung
der Verträglichkeit mit den Silicatlösungen erfüllen.
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Hervorzuheben wären als Füllstoffe Dolomit, Kreide, Asbest, Talkum,
Glas in Jeder Form, Kohlenstoff, Polystyrol, Polyvinylchlorid und Polyäthylen in
geschäumter und ungeschäumter Form, Terephtalsäurepolyester, Polyacrylnitril, Polyamide,
Polypropylen, Polyurethane als Faser, Vlies, Gewebe oder Schaumstoff.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
können auch die Vorstufen der festen Polymeren, sofern sie die Bedingung der Verträglichkeit
mit den Silicatlösungen erfüllen, in fester oder flüssiger Form als Beimengung bzw.
Füllstoff verwendet und während oder nach dem Härtungsprozeß ihrerseits durch entsprechende
Reaktionen polymerisiert bzw. gehärtet werden. Hierfür eignet sich beispielsweise
Styrol, Mischungen aus Styrol und ungesättigten
z.B. Maleinsäurepolyestern,
Diallylphthalat oder Methylmethacrylat bzw. Lösungen von Monomeren in Polymeren,
Epoxide oder Butadienoligomere.
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Ebenfalls geeignet'sind in diesem Sinne auch beispielsweise Melamin,
Harnstoff, Phenole oder sonstige Substanzen, die mit anderen Reaktivkomponenten,
die mit den Silicatlösungen verträglich sind, und ebenfalls beigemengt werden können,
gegebenenfalls einen zur Härtung der Silicatlösung zusätzlich verlaufenden Härtungsprozeß
bzw. Polymerisations-, Polykondensations- oder Polyadditionsprozeß erbringen.
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Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind auch verträgliche
gasförmige Beimengungen zu den Silicatlösungen als mehr oder weniger voluminöser
Füllstoff zu betrachten.
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Solche Gase, zu denen vorzugsweise Luft, aber auch Sauerstoff, Stickstoff,
SF6, Wasserstoff, Edelgas, Methan, CF4 gehören, können den Silicatlösungen gegebenenfalls
im Gemisch mit den anderen Beimengungen drucklos oder unter Uberdruck zugemischt
werden. Hierbei ist eine zusätzliche Verwendung von schaumbildenden und Schaum stabilisierenden
Hilfsmitteln, wie sie weiter unten beschrieben werden, vorteilhaft.
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Auf diese Weise können erfindungsgemäß geschäumte Formkörper erhalten
werden, wobei die Zumischung der Gase, wie übrigens auch der anderen Füllstoffe,
VerdUnnungs- oder sonstigen Hilfsmittel, also der Beimengungen, ganz oder teilweise
vor, während oder unmittelbar nach dem Zusatz der die Härtungsreaktion bewirkenden
Zusätze in einem oder mehreren Arbeitsgängen vorgenommen werden kann.
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Im allgemeinen werden die als Füllstoffe bezeichneten Beimengungen
in solchen Mengen zugesetzt, daß der.Gehalt der
Reaktionsmischungen
an gelöstem Silicat möglichst über 5 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 10 und 50 Gew.-%,
beträgt.
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Als weitere Beimengungen kommen Verdünnungsmittel in Betracht. Hierbei
kann es sich um wäßrige oder nichtwäßrige Verdünnungsmittel handeln.
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Einen Grenzfall zu den Füllstoffen stellt hier neben der Verwendung
von Polymerenlösungen z.B. von Polystyrol, Polyestern, Kautschuk in Benzin, Benzol
oder Chloroform oder von Phenole, Harnstoff- oder Melamin-Formaidehyd-VorRondensaten
in Wasser die Verwendung von Polymerisatdlspersionen als Verdünnungsmittel dar.
Hierbei kommen solche Polymerisatdispersionen in Betracht, die nach konventionellen
Verfahren zugänglich sind, aber mit den Silicatlösungen in doppelter Hinsicht verträglich
sein müssen: einmal dürfen sie die Silicatlösungen nicht ausfällen, zum anderen
dürfen sie nicht durch die Silicatlösung ausgefällt werden.
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Diese Verdünnungsmittel können in solchen Mengen eingesetzt werden,
daß der Silicatgehalt der Abmischungen über 5 Gew.-% beträgt, bevorzugt zwischen
10 und 50 Gew.-% liegt.
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Im gleichen Verhältnis kann auch mit anderen Verdünnungsmitteln z.B.
wäßrigen Lösungen oder in der Silicatlösung unlöslichen Verdünnungsmitteln, die
auch als Verdünnungsmittel für die später zuzusetzenden Härter dienen können, gearbeitet
werden wobei deren Verträglichkeit Voraussetzung ist. Solche Verdünnungsmittel sind
beispielsweise aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe wie Benzol, Toluol>
Xylol, Styrol, Benzine, ParaffinölJ Paraffinwachse, Fettsäureester, Bis (äthoxy)-terephthalat,
Diäthylcarbonat,
Glykoldiacetat, DiäthylphthalatJ Silicone, Triäthylphosphat,
Athylbenzoat, Butylacetat, Orthoameisensäureäthylester, 1-säureglyzeride, Chlorkohlenwasserstoffe
wie Halogenmethane, Erdölschnitte, Bitumen usw.
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Zu diesen Verdünnungsmitteln können auch die in Hauptpatent (Patentanmeldung
P 21 65 912.1) als Treibmittel zugesetzten Verbindungen gezählt werden, z.B. halogenierte
Kohlenwasserstoffe mit Siedepunkten von -25 0C bis +50°C wie Butan, Isopentan, Trichlorfluormethan,
Dichlorfluormethan.
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Gemäß der vorliegenden weiteren Ausarbeitung des Hauptpatentes (Patentanmeldung
P 21 65 912.1) verwendet man als Treibmittel Wasserstoffsuperoxid, vorzugsweise
in Form seiner wäßrigen Lösungen. Diese Lösungen können beliebig konzentriert verwendet
werden. Aus Gründen der Effektivität ist es jedoch vorteilhaft, Konzentrationen
über 3% und aus Gründen der Gefährlichkeit ist es anzuraten, nicht Konzentrationen
über 50% zu verwenden. Bezogen auf das gesamte Reaktions- bzw. Verschäumungsgemisch
liegen die zu verwendenden Konzentrationen an Wasserstoffsuperoxid zwischen 0,05
und 20 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,15 und 10 Gew.-%.
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Die Verwendung von Verbindungen, die in wäßrigem Medium Wasserstoffsuperoxid
freisetzen, wie z.B. Persulfate, Peroxide z.B. von Alkali- oder Erdalkalimetallen,
Perphosphate, Perborste ist zwar auch möglich, im allgemeinen wird jedoch der Verwendung
von Wasserstoffsuperoxid in Form organischer oder insbesondere wäßriger Lösung der
Vorzug gegeben.
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Die Verwendung zusätzlicher Stoffe, die die Zersetzung von Wasserstoffsuperoxid
katalysieren, wie z.B. Metalloxide, etwa Braunstein, Eisenoxid oder organische Katalasen
ist zwar durchaus möglich, aber aufgrund des aufgefundenen Effektes, daß Wasserstoffsuperoxid
in Silicatlösungen durch Zusatz von Geliermitteln zu beschleunigter Zersetzung zu
bringen ist, nicht erforderlich.
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Eine interessante Verfahrensvariante ist die gleichzeitige Verwendung
von H202 und flüchtigen organischen Treibmitteln.
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Als spezielle Hilfsmittel aus der Gruppe der anorganischen oder organischen
Hilfsmittel sind neben Farbstoffen, Geruchsstoffen, Verdickern wie beispielsweise
Methylcellulose, Stärke, Hydrophobiermitteln wie Siliconen oder fluorierten Verbindungen,
insbesondere Netzmittel, Schaumstabilisatoren, Porenregler und Emulagatoren mit
ionischem oder nichionischem Charakter zu nennen. Von Bedeutung sind hier besonders
emulgierende Substanzen, die die Einarbeitung der Härter sowie der sonstigen Beimengungen
wesentlich erleichtern können. Neben den. nichtionischen Verbindungen, die zumeist
Anlagerungsprodukte von Alkylenoxiden wie Äthylenoxid an hydrophobe Siloxane, Fettsäuren,
Fettalkohole oder Phenole darstellen', Copolymeren aus Äthylenoxid und Propylenoxid
seien hier bevorzugt Alkylsulfonate mit 10 bis 18 C-Atomen im Alkylrest genannt,
die mit den Silicatlösungen gut verträglich sind und eine gute Emulgierwirkung für
Systeme mit kontinuierlicher Wasserphase und eine gute Schäumwirkung erbringen.
Diese Hilfsmittel werden in reiner Form oder bevorzugt in Form ihrer wäßrigen Lösungen
oder Dispersionen oder auch in den Verdünnungsmitteln bzw.
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im Treibmittel oder in den Härtern gelöst eingesetzt. Im Reaktionsgemisch
können sie in Mengen von 0,05 bis 40 Gew.-% enthalten sein. Bevorzugt sind Zusatzmengen
von 0,1 bis 15 Gew.-%. In speziellen Fällen, etwa wenn die gewünschten Formkörper
sehr stark hydrophilen Charakter aufweisen sollen oder als Träger dieser Substanzen
verwendet werden sollen, können diese Zusatzmengen überschritten werden.
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Die Härter entsprechen bekannten Substanzklassen. Es können auch Gemische
verschiedener Härter eingesetzt werden, um Verdickungs- und Erhärtungszeiten variabel
einzustellen.
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Auch Gemische der Härter mit anderen Alkalisilicatlösungen verfestigenden
Zusatzstoffen sind einsetzbar; wie z.B. mit Pyrokohlensäureestern oder Carbonsäurekohlensäureesteranhydriden
oder sonstigen Carbonsäureestern mit Härterwirkung oder Zusätzen gemäß der belgischen
Patentschrift 753 761 oder z.B. der Deutschen Offenlegungsschrift 2 039 736 bzw.
2 036 842. Erfindungsgemäß können grundsätzlich alle Substanzen al-s Härter eingesetzt
werden, die in wäßrigem Medium eine saure Reaktion bewirken, indem sie beispielsweise
002> Carbonsäuren, Sulfonsäuren oder Mineralsäuren freisetzen.
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Als besonders geeignet sind vor allem solche Härter oder Härtergemische
anzusehen, die bei Temperaturen unter 500C flüssig sind, speziell solche, die auch
noch unter 300C flüssig sind, da diese Härter sich technisch besonders gut handhaben
lassen.
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Dementsprechend werden vorzugsweise als Härter aliphatische, acyclische,
araliphatische oder aromatische Verbindungen verwendet, die sich beispielsweise
aus folgenden Verbindungsklassen ableiten: Carbonsäuren, Carbonsäureanhydride und
-mischanhydride, Ester von chlorierten oder bromierten Carbonsäuren bzw. Alkoholen,
etwa Ester der Mono-, Di- oder Trichloressigsäure, Carbonsäurehalogenide, etwa kernsubstituierte
Halogenide von aromatischen Mono-, Di-, Tricarbonsäuren wie Alkylbenzoesäurechloride,
Dichlorbenzoylchlorid, Trichlormethyl-benzoylchloride sowie deren Chlorierungsprodukte
oder Chlorierungsprodukte anderer aliphatischer oder aromatischer Säurechloride,
sonstige Verbindungen mit aliphatischem oder aromatischem Charakter, die reaktives
Halogen enthalten, das in alkalisch wäßrigem Medium zur Bildung von HC1 Anlaß gibt,
z.B. Benzotrichlorid, Benzalchlorid, Tetrachlorxylol, Bis-Trichlormethyl-benzol
oder Chlorierungsprodukte von Paraffinen, von Olefinen, z.B. technische
Telomerisate
von Athylen und CC14, Chlorierungsprodukte von Vinylacetat-, Athylen-, Isobutylen-,
Propylen-, Vinylchlorid-, Isopren-, Butadien-Oligomeren oder -Polymeren, Allylchlorid
oder -Bromid, technische Mono-, Di-, und Trichlorpropan- und Propengemische, bzw.
Fraktionen, Chlorameisenester von Alkoholen, Glykolen, Polyolen und Phenolen, etwa
Butandiol-di-chlorameisenester, bzw. Hexandiol-di-chlorameisenester, Pentaglykol-di-chlorameisenester,
Carbamidsäurechloride, Sulfochloride, wie Tosychlorid, oder weiter substituierte
aromatische Sulfochloride wie Chlorierungsprodukte des Tosylchlorides oder des Benzolsulfochlorides,
auch die entsprechenden Sulfonylhalogenide kommen in Be-Betracht, Sulfonsäureester,
Ester der verschiedenen Phosphorsäuren, etwa Trisdibrompropylphosphat, bzw. Phosphite
oder Phosphate sonstiger chlorierter oder bromierter Alkoholme, Isocyanate, etwa
Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, 4,4-Diphenylmethan-diisocyanat, Imidchloride,
Chloramine, Isocyaniddichloride, z.B. Toluol-bis-isocyaniddichlorid, Phenylisocyaniddichlorid,
Trichlormethylisocyaniddichlorid, l,2-Dichloräthylisocyaniddichlorid, 1,1,2-Trichloräthylisocyaniddichlorid,
Pentachloräthylisocyaniddlchlorid, Chlorcarbonylisocyaniddichlorid (wobei von Interesse
ist, daß Umsetzungsprodukte, z.B. des Chlorcarbonylisocyaniddichlorides mit Alkoholen
etwa Glykol oder Butandiol, Hexandiol oder Aminen, bei denen zumeist die Isocyaniddichloridstruktur
erhalten bleibt, ebenfalls gute Härter darstellen) Chlorpyrimidine oder Halogentriazine,
etwa Cyanurchlorid.
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Diese Aufzählung sollte nur beispielhaft die verfahrensgemäß als Härter
in Betracht kommenden Substanzen nennen, diese wären auch noch um die gemäß Hauptpatent
(Patentanmeldung P 21 65 912.1) aufgeführten Härtertypen zu ergänzen. Grundsätzlich
sind als Härter solche Verbindungen erfindungsgemäß in Betracht zu ziehen, die in
wäßrig-alkalischem
Medium, wie es in einer Silicatlösung vorliegt,
unter Freisetzung von z.B. CO2> Carbonsäuren, Sulfonsäuren, Phosphonsäuren, oder
Mineralsäuren reagieren, wobei diese sauren Verbindungen naturgemäß mehr oder weniger
neutralisiert werden.
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Von besonderem Interesse sind Chlorameisenester, Isocyaniddichloride,
Sulfochloride, Carbonsäurechloride und Verbindungen mit aliphatisch gebundenem labilem
Chlor.
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Es können selbstverständlich auch neben diesen Härtersubstanzen auch
solche Stoffe Verwendung finden, die ebenfalls eine Gelierung von Silicatlösungen
bewirken etwa Amide, Alkohole, Ather und Ester, die zumeist eine gewisse Wasserlöslichkein
haben und wahrscheinlich kolloidchemisch eine Veränderung des Silicatsols bewirken,
etwa Glycerintriacetat, Vinylacetat, Dimethylformamid, Dioxan, Dimethylmaleat.
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Die als Härter genannten Substanzen können allein oder im Gemisch
miteinander oder mit weiteren, Silicatlösungen gelierenden Substanzen z.B. mit Dibutylpyrocarbonat,
mit Isophthalsäure-bis-kohlensäuremonopropylesteranhydrid, Titantetrabutylat, Aluminiumoktoat,
Magnesiumphosphats Natriumsilicofluorid oder anderen als Härter für Silicatlösungen
verwendbaren organischen und anorganischen Substanzen eingesetzt werden.
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Die Härter oder Härtergemische sollen, bezogen auf das Reaktionsgemisch
in Mengen von 0,01 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 30 Gew.-% eingesetzt werden.
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Es ist auch ohne weiteres möglich, die Härtersubstanzen allein, d.h.
ohne H202 zuzusetzen. In diesem Falle werden zwar keine Schaumstoffe, sondern mehr
oder weniger massive Massen erhalten.
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Die erfindungsgemäße Herstellung der Schaumstoffe geschieht grundsätzlich
so, daß man in einer diskontinuierlich oder kontinuierlich arbeitenden Mischvorrichtung
die beschriebenen Reaktionskomponenten einstufig oder in mehreren Stufen miteinander
vermischt und das entstandene Gemisch zumeist außerhalb der Mischvorrichtung in
Formen oder auf geeigneten Unterlagen auSschäumen und erstarren läßt. Hierbei kann
die zwischen ca. 1000 und 1200C, bevorzugt zwischen +1OOC und 600C, liegende anfängliche
Reaktionstemperatur entweder so erreicht werden, daß man eine oder mehrere Reaktionskomponenten
bereits vor dem Mischprozeß temperiert oder die Mischapparatur selbst temperiert
oder das hergestellte Reaktionsgemisch nach dem Mischen temperiert. Selbstverständlich
sind zumeist diese oder andere Verfahrensweisen zum Einstellen der anfänglichen
Reaktionstemperatur nicht nötig.
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Es entwickelt sich während der Treibreaktion selbst genügend Wärme,
so daß die ursprüngliche Reaktionstemperatur durchaus nach Beginn der Reaktion bzw.
des Aufschäumens auf Werte über 1000C ansteigen kann.
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Die Eigenschaften der entstehenden Schäume, z.B. ihre Dichte in feuchtem
Zustand, sind bei gegebener Rezeptur von den Einzelheiten des Mischprozesses, z.B.
Gestalt und Tourenzahl des Rührers, Gestaltung der Mischkammer usw. sowie von der
gewählten Reaktionstemperatur beim Einleiten der Verschäumung abhängig. Sie kann
größenordnungsgemäß zwischen 0>03 und 0,95 variieren, zumeist erhält man Dichten
des feuchten frischen Schaumes zwischen 0,15 und 0,6. Die getrockneten Schäume können
geschlossen oder offenporigen Charakter haben, zumeist sind sie weitgehend offenporig
und weisen Dichten zwischen 0,05 und 0,9 auf.
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Es ist selbstverständlich auch möglich, die gegebenenfalls bereits
anorganische und/oder organische Beimengungen enthaltenden
Silicatlösungen
zunächst durch eine unterschüssige> d.h. wohl die Kondensation der Silicate bzw.
Kieselsäure zu höhermolekularen Aggregaten, nicht aber deren endgültige Vernetzung,
d.h. Verfestigung bewirkende Menge an Härter in einen höherviskosen Zustand zu überführen
und dann späterhin nach Lagerung oder beliebigen anwendung technischen Manipulationen
gegebenenfalls durch Zusatz weiterer Härter-Mengen die Aushärtung in beliebigem
Maße zu vervollständigen.
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Durch das Verhalten der Reaktionsmischungen ergaben sich für das erfindungsgemäße
Verfahren vielfältige Anwendungsmöglichkeiten und dementsprechend Anwendungsgebiete,
von denen im folgenden einige beispielhaft skizziert seine.
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Die Möglichkeit, das in den ausgehärteten Mischungen enthaltene Wasser
entweder als gewünschten Bestandteil im Schaum zu belassen bzw. den Schaum durch
geeignete Beschichtung oder Kaschierune, gegen Wasseraustritt zu schützen, oder
das Wasser durch geeignete Trocknungsverfahren, z.B.
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Heizschrank, Heißluft, IR-Heizung, Ultraschall oder Mikrowellen- bzw.
Hochfrequenzeinwirkung ganz oder teilweise zu entfernen, kann von Fall zu Fall den
gewünschten anwendungstechnischen Zielen gemäß gewählt werden Das Treibmittel enthaltende
Reaktionsgemisch kann z.B. auf gegebene warme, kalte oder auch IR oder HF bestrahlte
Unterlagen aufgestrichen oder nach Passieren der Mischvorrichtung mit Preßluft oder
auch nach dem airless-Verfahren auf diese Unterlagen aufgesprüht werden, wo es schäumen
und erhärten kann und so eine füllende oder isolierende oder feuerhemmende Beschichtung
ergibt. Man kann das schäumende Reaktionsgemisch auch in kalte oder erhitzte, offene
oder geschlossene Formen pressen, gießen oder spritzgießen und es in diesen Formen,
seien es-Relief- oder massive oder Hohl formen, gegebenenfalls im
Schleuderguß^bei
Raumtemperatur oder Temperaturen bis 2000C, gegebenenfalls unter Druck erhärten
lassen. Hierbei ist die Mitverwendung ver verstärkenden Elementen, seien es anorganische
und/oder organische bzw. metallische Drähte, Fasern, Vliese, Schaumstoffe, Gewebe,
Gerüste usw., durchaus möglich. Dies kann zum Beispiel nach dem Fasermatten-Tränkverfahren
oder nach Verfahren, bei denen z.B. mittels einer Spritzvorrichtung Reaktionsgemisch
und Verstärkungsfasern gemeinsam auf die Form aufgebracht werden, erfolgen.
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Die so zugänglichen Formteile können als Bauelemente z.B.
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in Form von direkt oder nachträglich durch Laminieren mit Metall,
Glas, Kunststoff usw. hergestellten, gegebenenfalls geschäumten, Sandwich-Formteilen
verwendet werden, wobei das günstige Brandverhalten in feuchtem oder trockenem Zustand
von Vorteil ist. Sie können jedoch auch als Hohlkörper, z.B. als Behälter für gegebenenfalls
feucht oder kühl zu haltende Waren Verwendung finden, als Filtermaterialien oder
Austauscher, als Katalysator- oder Wirkstoffträger, als Dekorationselemente, Möbelbestandteile
und Hohlraumausfüllungen. Sie können auch als hochbeanspruchbare Schmier- und Kühlmittel
oder Träger dafür, z.B.
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beim Metallstrangpressen Verwendet werden. Auch eine Anwendung auf
dem Gebiet des Modell- und Formenbaues, der Akustik bzw. Schalladsorption, sowie
der Herstellung von Formen für den Metallguß ist in Betracht zu ziehen.
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Eine bevorzugte Arbeitsweise besteht darin, den Verschäumungsprozeß
direkt mit der Härtung Hand in Hand gehen zu lassen, indem man z B. in einer Mischkammer
das Reaktionsgemisch herstellt und gleichzeitig das Treibmittel hinzudosiert, etwa
30%-ige H202-Lösung, so daß das aus der Mischkammer austretende Reaktionsgemisch
gleichzeitig aufschäumt durch Zersetzung des Treibmittels und härtet durch
Einwirkung
des Härters wobei der entstandene Schaum, der gegebenenfalls moch Emulgatoren und
Schaumstabilisatoren und sonstige Hilfsmittel enthält, fixiert wird. Weiterhin kann
man das zunächst noch dünnflüssige Reaktionsgemisch durch Eintragen von weiteren
gegebenenfalls unter Druck stehenden Gasen wie Luft, Methan, CF4, Edelgasen, zu
einem Schaum auftreiben, der in die gewünschte Form gebracht und so ausgehärtet
wird. Man kann natürlich auch entsprechend vorgehen, indem man zunächst die gegebenenfalls
Schaumstabilisatoren wie Netzmittel, Schaumbildner, Emulgatoren und evtl. noch weitere
organische oder anorganische Füllstoffe oder Verdünnungsmittel enthaltende Silicatlösung
durch Zusatz von H202 und gegebenenfalls einem Zersetzungskatalysator in einen Schaum
überführt und diesen Schaum dann in einer Mischvorrichtung mit dem als Fällmittel
dienenden Härter vermischt und anschließend gegebenenfalls weiter aufschäumen und
aushärten läßt.
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Die so zugänglichen Schäume können in getrocknetem oder feuchtem Zustand,
gegebenenfalls nach einem Verdichtungs oder Temperungsprozeß, gegebenenfalls unter
Druck, als Isoliermaterialien, Hohlraumausfüllungen, Verpackungsstoffe, Baustoffe
mit guter Lösungsmittelbeständigkeit und günstigem Brandverhalten verwendet werden.
Sie sind auch als Leichtbausteine, in Form von Sandwiches, z.B. mit Metall-, Gips-,
Zementdeckschichten im Haus-, Fahrzeug- und Flugzeugbau verwendbar.
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Die Reaktionsgemische können auch in Tropfenform z.B. in Benzin dispergiert
oder während eines freien Falles o.ä.
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zum Aufschäumen und Härten gebracht werden, wobei Schaumperlen entstehen.
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Man kann auch in die aufschäumenden Reaktionsgemische, solange sie
noch fließfähig sind, organische und/oder anorganische, zum Aufschäumen befähigte
oder bereits aufgeschäumte Teilchen, z.B. Blähton, Blähglas, Vermikulit, Perlit,
Holz, Popkorn, Kork, Blähmittel enthaltende Polymerisatteilchen, etwa Kohlenwasserstoffe
enthaltende Polystyrol-Perlen oder -Granulate, die während der Verschäumung ebenfalls
aufschäumen, hohle Perlen aus Kunststoffen z.B. Vinylchloridpolymerisaten, Polyäthylen,
Styrolpolymerisaten oder Schaumstoffteilohen aus diesen oder auch z.B. Polysulfon-,
Polyepoxid-, Polyurethan-, Harnstoff-Formaldehyd-, Phenolformaldehyd-, Polyimid-Polymeren
einarbeiten bzw. Schüttungen dieser Teilchen von den Reaktionsmischungen durchschäumen
lassen, und auf diese Weise Isolierstoffe hersteilen,'die sich durch ein günstiges
Brandverhalten auszeichnen.
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Wenn einer Mischung aus gegebenenfalls anorganische und/oder organische
Beimengungen enthaltenden wäßrigen Silicatlö- -sungen und den Härtern bei einer
vorgegebenen Temperatur das unter diesen Temperaturen zur Zersetzung befähigte Treibmittel
gleichzeitig zugesetzt wird, kann die so entstehende zunächst flüssige Mischung
nicht nur zur Herstellung von einheitlichen Schaumstoffen oder weitere geschäumte
oder ungeschäumte Füllstoffe enthaltenden Schaumstoffen verwendet werden, sondern
man kann auch mit ihr vorgegebene Vliese, Gewebe, Gitter, Konstruktionsteile oder
sonstige durchlässige Strukturen aus geschäumten oder ungeschäumten Material durchschäumen,
so daß auf diese Weise Verbundschaumstoffe mit speziellen Eigenschaften, z.B.
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günstigem Brandverhalten zugänglich werden, die evtl. direkt als Konstruktionselemente
im Bau-, Möbel- oder Fahr-und Flugzeugsektor einsetzbar sind.
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Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Schaumstoffe
können dem Erdboden in Krümelform gegebenenfalls mit Düngemitteln und Pflanzenschutzmitteln
angereichert beigemischt werden, um seine agrarische Konsistenz zu verbessern.
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Hoch wasserhaltige Schäume können als Substrat zur Vermehrung von
Keimlingen, Stecklingen und Pflanzen oder Schnittblumen eingesetzt werden. Durch
Aussprühen der Mischungen auf unwegsames oder zu lockergrundiges Gelände, etwa Dünen
oder Sümpfe, kann eine wirksame Verfestigung erzielt werden, die nach kurzer Zeit
begehbar ist, bzw. einen Erosionsschutz bietet.
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Es ist weiterhin von Interesse, die vorgeschlagenen Reaktionsgemische
im Brand- oder Katastrophenfall auf einen zu schützenden Gegenstand aufzusprühen,
wobei das enthaltene Wasser auf der Oberfläche des zu schützenden Körpers nicht
ablaufen oder vorschnell verdunsten kann, so daß ein besonders wirksamer Brand-
bzw. Hitze- oder Strahlungsschutz erzielt wird, weil die gehärtete Mischung, solange
sie noch Wasser enthält, sich nicht wesentlich über 1000C erhitzen kann bzw. IR-
oder Kernstrahlung absorbiert.
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Aufgrund der guten Sprühfähigkeit können die Gemische, indem man sie
beispielsweise auf Gewebe, sonstigen Flächen, Gitter oder auch nur auf Wände aufsprüht,
wirksame Schutzwände und Schutzschichten im Bergbau im Unglücksfalle oder auch bei
der routinemäßigen Arbeit bilden. Hierbei ist von besonderer Bedeutung, daß schon
kurzfristig eine Härtung erzielbar ist.
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Gleichermaßen können die erfindungsgemäßen schäumenden Gemische im
Hochbau, im Tiefbau und Straßenbau zur Erstellung von Wänden, Iglus, Abdichtungen,
zum Ausfugen, Verputzen, Gründen, Isolieren, Dekorieren, als Beschichtungs-, Estrich-und
Belagsmaterial verwendet werden. Ihre Verwendung als
Klebstoff
oder Mörtel oder Gießmasse gegebenenfalls in gefüllter Form, wobei anorganische
oder organische Füllstoffe in Betracht kommen, ist ebenfalls in Betracht zu ziehen.
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Da die genärteten verfahrensgemäßen Schaumstoffe nach dem Trocknen
eine erhebliche Porösität aufweisen können, sind sie als Trockenmittel geeignet,
weil sie wiederum Wasser aufnehmen können. Man kann sie jedoch auqh mit Wirkstoffen
beladen oder als Katalysatorträger oder Filter und Absorbentien verwenden.
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Im Reaktionsgemisch gegebenenfalls mitverwendete oder nachträglich
eingebrachte Hilfsmittel wie Emulgatoren, Waschrohstoffe, Dispergiermittel, Netzmittel,
Duftstoffe, Katalysatoren, hydrphobierend wirkende Substanzen, gestatten die Eigenschaften
der Schaumstoffe in wasserhaltigem oder getrocknetem Zustand wunschgemäß einzustellen.
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Andererseits können die Schaumstoffe in wasserhaltigem oder getrocknetem
oder imprägniertem Zustand nachträglich lakkiert, metallisiert, beschichtet, laminiert,
galvanisiert, bedampft, verklebt oder beflockt werden. Die Formkörper können in
wasserhaltigem oder getrocknetem Zustand weiter verformt werden, beispielsweise
durch Sägen, Fräsen, Bohren, Hobeln, Polieren und sonstige Bearbeitungsverfahren.
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Die gegebenenfalls gefüllten Formkörper können durch thertische Nachbehandlung3
Oxydationsprozesse, Heißpressen, Sinterungsprozesse oder oberflächliche Schmelz-
oder sonstige Verdichtungsprozesse in ihren Eigenschaften weiterhin modifiziert
werden.
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Als Formmaterial eignen sich anorganische und/oder organische geschäumte
oder ungeschäumte Werkstoffe wie Metalle,
z.B. Eisen, Nickel, Edelstahl,
lackiertes oder z.B. teflonisiertes Aluminium, Porzellan, Glas, Gips, Zement, Holz,
Papier, Pappe, Kunststoffe wie PVC, Polyäthylen, Polyurethan, ABS, Polycarbonat
usw.
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Die verfahrensgemäß zugänglichen Schäume können oberflächlich oder
sofern es sich um weitgehend durchlässige Gebilde, etwa höhergradig offenporige
Schaumstoffe oder poröse Materialien handelt, auch durch Zentrifugieren, Vakuumbehandlung,
Durchblasen mit Luft oder Spülen mit das enthaltene Wasser entfernenden (gegebenenfalls
erhitzten) Flüssigkeiten oder Gasen wie Methanol, Äthanol, Aceton, Dioxan, Benzol,
Chloroform u.ä. oder Luft, C02, Heißdampf getrocknet werden. In analoger Weise ist
auch eine Nachbehandlung der feuchten oder trockenen Formkörper durch Spülen oder
Imprägnieren mit wäßrigen oder nicht wäßrigen sauren, neutralen oder basischen Flüssigkeiten
oder Gasen z.B. Salzsäure, Phosphorsäure, meisensäure, Essigsäure, Ammoniak, Amine,
organische oder anorganische Salzlösungen, Wasserglaslösungen, Lacklösungen, Lösungen
von noch zu polymerisierenden oder bereits polymerisierten Monomeren, Farbstofflösungen,
Galvanisierungsbädern, Lösungen von Katalysatoren oder Xatalysatorvorstufen, Geruchsstoffen
in Betracht zu ziehen.
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Die bisherige Darstellung sollte ohne Anspruch auf Vollständigkeit
die allgemeinen anwendungstechnischen Möglichkeiten der verfahrensgemäßen Herstellung
von Formkörpern, d.h.
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ihre zumeist bereits durch das Herstellungsverfahren vorgegebenen
Verwendungsmöglichkeiten erläutern.
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Im folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren Beispiel haft erläutert
werden. Die angegebenen Teile sind Gewichtsteile, sofern nichts anderes vermerkt
ist.
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Zunächst soll die Bestimmung der Gelierzeit, die von den verschiedenen
Härtern oder Härtergemischen erbracht wird, beschrieben, und für einige Härterprototypen
beispielhaft angegeben werden: alle Substanzen und Geräte werden auf 250C temperiert.
Dann gibt man in einen Rührbecher ( 5 cm) 100 g Natronwasserglaslösung (Dichte 1,36,
Na20-Gehalt ca. 8,6 Gew.-%, SiO2-Gehalt ca. 25,4 Gew.-ffi) in der zuvor 0,5 Gew.-%
Ci4-Alkylsulfonat-Natrium aufgelöst worden waren. In der Lösung reicht ein L-förmig
gebogener Glasstab bis zur Mitte der Füllhöhe, der Wandabstand des gebogenen Schenkels
beträgt ca. 5 mm. Der Glasstab wird mit;250 UpM gedreht und wirkt als Rührer, der
Rührbecher ist fest. Nun gibt man in die gerührte Wasserglaslösung die Härtersubstanz
und mißt die Zeit, die von diesem Moment vergeht, bis die zunächst glatt rührbare
Mischung erstarrt ist.
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Diese Zeit wird als Gelierzeit bezeichnet.
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Bevorzugtermaßen eignen sich für das vorgeschlagene Verfahren Härtersubstanzen
oder Härtergemische, die in diesem Test eine Gelierzeit von über 5 Minuten erbringen.
beispielsweise Benzotrichlorid, Dichlorbenzolsulfonsäurechlorid, O-Tosylchlorid,
Butandiol-bis-chloramelsenester, Hexandiol-bis-chlorameisenester, Dipropylenglykol-bischlorameisenester,
5-Chlorisophthalylchlorid, es ist aber durchaus auch möglich, bei schnellem Arbeiten
und gegebenenfalls niedrigen Steighöhen mit schneller wirkenden Härtern zu arbeiten
oder mit diesen Abmischungen herzustellen.
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Beispiel 1: Es soll die Beschleunigung der Zersetzung von Wasserstoffsuperoxid
in Silicatlösungen nach Härterzusatz demonstriert werden: Man rührt in eine ca.
38%-ige handelsübliche Natronwasserglaslösung, die 0,5 Gew.-% Na-Alkylsulfonat als
Emulgator enthält, etwa 10 Gew.- einer 30%-igen wäßrigen Wasserstoffsuperoxidlösung
sin. Die so erhaltene Mischung wird in einen Becher gefüllt, in dem sie bei ca.
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schäumt oder sich erwärmt. Rührt man jedoch in 200 Tle.
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dieser Mischung 20 Tle. O-tosylchlorid ein, so beginnt die Mischung
sofort aufzuschäumen und sich unter Erwärmung zu einem Schaumstoff zu verfestigen.
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Dieser Versuch läßt sich sowohl mit Kaliwasserglaslösung als auch
mit Natronwasserglaslösung verschiedener Konzentrationen etwa 30%-iger oder 50%-iger
Natronwasserglaslösung wiederholen. Desgleichen sind auch andere Härter zur Demonstration
des Zersetzungseffektes geeignet, wie z.B.
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Benzoylchlorid, Trichlormethylisocyaniddichlorid, Butandiolbis-chlorameisenester,
Di chlorbenzolsulfonsäurechlorid Cyanurchlorid, Benzotrichorid, 2-Isopropyloxy-4,6-dichlors-triazin,
Diäthylsulfat, Glykol-bis-trichloracetat usw.
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Die auf diese Weise erhaltenen feuchten Schaumstoffe werden nach einer
Lagerzeit von ca. 40 Stunden in einem Umluftschrank getrocknet. In allen Fällen
sind feinporige Schäume entstanden mit einem Gewicht von unter 0,5 g/cm3. Da die
geschilderte einfache Forn der Verschäumung zumeist zu hinsichtlich ihrer Eigenschaften
wenig repräsentativen "Schaumstoffpilzenf' führt, ist sie nur geeignet, den verfahrensgemäßen
Verschäumungsprozeß
als solchen zu demonstrieren.
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Da die Verschäumung und Härtung oftmals sehr schnell verlaufen, reicht
vielfach eine Durchmischung des Reaktionsgemisches mit einem einfachen Rührer im
Becherglas nicht aus, da sie zu viel Zeit erfordert. Deshalb und weil sie sich für
die Herstellung von Formverschäumungen oder Schaumstoffblöcken, bzw. Schaumstoffbahnen
oder auch Schaumstoffperlen besser eignet, sei im folgenden die kontinuierlich arbeitende
Verschäumung beschrieben: Man arbeitet mit einem Mischkopf, der prinzipiell bereits
für die Herstellung von Polyurethanschaumstoffen entwickelt worden ist: Es besteht
aus einer Mischkammer, in-der sich ein hochtourig drehender sehr wirksamer Rührer
befindet, gegen den über Einspritzdüsen die mit Hochdruckpumpen geförderten Reaktionskomponenten
eindosiert werden, während das sehr gut vermischte Reaktionsgemisch den Mischkopf
in entsprechender Menge nach passieren des Rührers über eine in Länge und Querschnitt
varierbare mit einem Ventil verschließbare Leitung in die Form oder auf ein Fließband
ausgetragen wird. Der Vorteil dieser Apparatur ist der, daß in sehr kurzen Zeiten
sehr große Mengen von Reaktionsgemisch bei optimaler Vermischung der Komponenten
kontinuierlich hergestellt werden können. Dadurch verläßt das Reaktionsgemisch die
(temperierbare) Mischkammer noch dünnflüssig und kann sich in der Form oder auf
dem Band ausbreiten und zu einstellbaren Steighöhen aufschäumen.
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In den folgenden Beispielen wurden in die Mischkammer Silicatlösung,
Wasserstoffsuperoxidlösung und Härter getrennt
eindosiert. Rezeptur
und Einzelheiten der Versuchsführung sind tabellarisch aufgeführt: Es fanden folgende
Härtertypen Verwendung: a) Butandiol-bis-chlorameisenester b) Hexandiol--bis-chlorameisenester
c) 2,4-Dichlor-benzoylchlorid d) O-Tosylchlorid e) Isomerengemisch Dichlor-trichlormethyl-benzoylchlorid
f) Pentachloräthylisocyaniddichlorid g) Gemische aus gleichen Teilen Benzotrichlorid
und Trichlormethylisocyaniddichlorid h) Gemische aus gleichen Teilen eines bei der
Propylenoxidproduktion anfallenden Gemisches verschiedener chlorierter bzw. polychlorierter
Propane und Dipropylenglykolbis-chlorameisensäureester i) Gemisch aus gleichen Teilen
Glykol-bis-trichloracetat und Pyrokohlensäuredibutylester k) Suspension von 30 Tlen.
Natriumsilicofluorid in 70 Tlen.
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Benzotrichlorid 1) gC12C = N - CO - 0 - CH2 - OH2-j2 (aus Butandiol
und 0120 = N - COCL hergestellt) Es fanden folgende Silicatlösungen Verwendung:
m) 30,2%-ige Kaliwasserglaslösung (8,05% K2O titriert) in die 0,5% 50%-ige wäßrige
Alkylsulfonatlösung (Mersolat) eingerührt waren n) 38,5%-ige Natronwasserglaslösung
(Na20 ca. 8,6k titriert) o) 48>5%-ige Natronwasserglaslösung (12,1% Na20 titriert)
R p) Lösung n enthaltend 0,5% Alkylsulfonat (MersolatR) q) Lösung o enthaltend 0,5%
Alkylsulfonat (MersolatR)
Beispiel Nr. 2 3 4 5 6 7 8 9 11 12 13
14 Silicatlösung M N O P Q Q Q Q Q Q Q Q Q Tle./Min. 200 200 200 200 200 200 200
200 200 200 200 200 200 Härtertyp B D G I A C E F F F F H K L Tle./Min. 25 20 20
23 10 18 20 10 10 10 16 30 10 H2O2-Lösung Proz. Gehalt 10 50 50 30 30 30 30 30 30
30 30 30 30 Tle./Min. 20 8 7 10 8 11 10 5 10 15 9 8 9 Starttemp. °C 18 13 15 19
18 5 10 18 18 18 15 17 19 Trockendichte 0,11 0,08 0,07 0,09 0,10 0,07 0,09 0,28
0,09 0,05 0,08 0,07 0,09 d. Schaums g/cm3
Das die Mischkammer verlassende
Reaktionsgemisch wurde Jeweils in eine quaderförmige Papierform eingebracht und
schäumte in dieser Form zu einem Schaumstoffblock auf, der nach der Verfestigung
aus der Papierform herausgeschnitten und bei Raumtemperatur getrocknet wurde. Die
nach Gewichtskonstanz bei Raumtemperatur gefundenen Dichten sind in der Tabelle
angegeben. Beim Erhitzen auf Temperaturen über 100°C tritt noch weiterer Gewichtsverlust
ein.
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Leitet man das Reaktionsgemisch auf ein laufendes Band aus z.B. Teflon,
so schäumt das Material zu einer Schaumstoffbahn auf. Selbstverständlich muß für
eine gute Absaugung der Härterdämpfe gesorgt werden. Man kann die Schaumstoffbahn
durch einen Heiztunnel laufen lassen, um über die eigene Erwärmung hinaus durch
zusätzliche Wärmezufuhr die Durchreaktion der Schaumstoffe und deren endgültige
ErX härtung zu beschleunigen. Hierzu ist eine Mikrowellenheizung vorteilhaft.
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Beispiel 15: Entsprechend der Arbeitsweise nach Beispiel 2 bis 14
wird ein Reaktionsgemisch bei ca. 1800 hergestellt aus 200 Tlen.
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Silicatlösung Q, 20 Tien. Dichlorbenzolsulfonchlorid und 15 Tlen.
30%-iger Wasserstoffsuperoxid. Unmittelbar nach dem Austreten aus der Mischkammer
wird dieses Reaktionsgemisch mit 10% seines Gewichtes Polystyrolgranulats in dem
als Blähmittel ca. 6% Pentan enthalten sind, vermischt. Die entstandene Masse schäumt
unter starker Erwärmung auf, wobei nicht nur das Reaktionsgemisch, sondern auch
das Polystyrolgranulat aufschäumt, so daß ein als Isolierstoff brauchbarer Verbundschaumstoff
entsteht.
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Beispiel 16: 200 Tle.- Wasserglaslösung P gemäß Beispiel 2 bis 14
werden mit 20 Tlen. Pentachloräthylisocyaniddichlorid intensiv verrührt. Man kann
das Rühren über mehr als 2000 Sek. bei Raumtemperatur durchführen, ohne daß die
Silicatlösung erstarrt.
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Arbeitet man Jetzt in genau gleicher Weise, setzt Jedoch noch 10 Tle.
30%-iger Wasserstoffsuperoxidlösung hinzu, so beginnt die Mischung nach ca. 20 Sek.
unter Gelierung und Selbsterwärmung kräftig aufzuschäumen. Hierbei entsteht ein
Schaumstoff, der nach dem Trocknen bei Raumtemperatur eine Dichte von ca. 0,08 g/cm3
aufweist.
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Dieser Versuch zeigt die enorme Beschleunigung, die nicht nur die'H202-Zersetzung,
sondern auch die Härtungsreaktion im erfindungsgemäßen Verfahren erfährt.
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Beispiel 17: 200 Tle. Silicatlösung Q gemäß Beispiel 2 bis 14 werden
mit 20 Tlen. Dichloräthylisocyaniddichlorid verrührt. Diese Mischung geliert auch
nach 2000 Sek. bei Raumtemperatur noch nicht.
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Arbeitet man in der gleichen Weise, setzt Jedoch noch 10 Tle. 30%-ige
WasserstoffsuperoxidIösung hinzu, so beginnt die Mischung innerhalb von 40 Sek.
unter Selbsterwärmung aufzuschäumen und liefert nach dem Trocknen bei Raumtemperatur
einen Schaumstoff mit einer Dichte von ca. 0,1 g/cm3.
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Dieser Versuch läßt sich in analoger Weise und mit gleichem Ergebnis
unter Verwendung von Trichloräthylisocyaniddichlo rid durchführen.
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Diese Versuche zeigen ebenfalls die Härtungsbeschleunigung durch Zusätze
von Wasserstoffsuperoxid.
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Beispiel 18: 400 Tle. Silicatlösung P, gemäß Beispiel 2 bis 14, werden
mit einer Mischung aus 15 Tlen. 1,2-Dichloräthylisocyaniddichlorid und 10 Tlen.
Trichlorfluormethan bei 180C verrührt. Diese Mischung läßt sich prinzipiell mehrere
Minuten rühren, ohne daß eine Gelierung eintritt. Setzt man Jetzt Jedoch noch 5
Tle. 30%-ige Wasserstoffsuperoxidlösung hinzu, beginnt die Mischung, die zweckmäßigerweise
nach kurzem Rühren in eine Form gegossen wird, nach wenigen Sekunden unter Erwärmung
aufzuschäumen. Nach 5 Stunden wird entformt und an der Luft getrocknet. Man erhält
einen Schaumstoff mit einem Raumgewicht von ca. 0,08 g/cm3, der als Isoliermaterial
verwendet werden kann.
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Beispiel 19: 200 Tle. Silicatlösung P, gemäß Beispiel 2 bis 14>
werden mit einer Mischung aus 15 Tlen. 1,1,2-Trichloräthylisocyaniddichlorid (herstellbar
durch Chlorierung von 1,2-Dichloräthylisocyaniddichlorid unter UV-Bestrahlung, bei
200C, Kp(12 Torr:850O) und 5 Tlen. Petroläther (Kp 30 bis 600C) verrührt. Dann setzt
man 3 Tle. 30-iges Wasserstoffsuperoxid hinzu und gießt nach kurzem Rühren in eine
Form.
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Die Mischung schäumt in der Form zu einem Schaumstoff auf, der nach
dem Trocknen bei Raumtemperatur ein Raumgewicht von ca. 0,1 g/cm3 besitzt und als
Isoliermaterial verwendbar ist.
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Beispiel 20: 400 Tle. Sllicatlösung P, gemäß Beispiel 2 bis 14, werden
gut vermischt mit 10 Tlen. Trichlorfluormethan, 25 Tlen.
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Butadiol-bis-Chlorameisenester und 8 Tlen. 30%-igem Wasserstoffsuperoxid.
Die bei Raumtemperatur befindliche Mischung wird in eine Form gegossen und schäumt
dort unter Selbsterwärmung aur. Der Schaumstoff hat in bei Raumtemperatur getrocknetem
Zustand ein Raumgewicht von ca; 0,07 gZcm.
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Anstelle von Butandiol-bis-Chlorameisenester kann auch in gleicher
Weise ein aus technischem Dipropylenglykolgemisch hergestellter Bischlorameisenester
in einer Menge von 20 Tlen. eingesetzt werden. Der getrocknete Schaumstoff hat ein
Raumgewicht von ca. o,o8 g/cm3.
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Beispiel 21: 200 Tle. Silicatlösung P, gemäß Beispiel 2 bis 14, werden
mit 20 Tlen. Natriumsilicofluorid und 20 Tlen. 30%-iger Wasserstoffsuperoxidlösung
verrührt. Die Mischung schäumt nur unwesentlich bei Raumtemperatur. Rührt man Jetzt
Jedoch noch 5 Tle. Pentachloräthylisocyaniddichiorid hinzu, so beginnt die Mischung
sofort. unter Selbsterwärmung aufzuschäumen und erstarrt zu einem Schaumstoff, der
nach dem Sroeknen ein Raumgewicht von 0,11 g/cm3 besitzt, und als Iso liermaterial
verwendbar ist.