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Verfahren zur Herstellung von Aminoplast-Schaumstoffen Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Aminoplast-Schaumstoffen, d.h. von Schaumstoffen
aus Harnstoff-Aldehyd-, Melamin-Aldehyd- und Biuret-Aldehyd-Harzen; ferner- umfaßt
die Erfindung die nach diesem Verfahren hergestellten Schaumstoffe sowie die Verwendung
dieser Schaumstoffe zur Eindämmang von Oberflächenverschmutzungen, insbesondere
von Ölverschmutzungen in Wasser.
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Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird ein Aminoplastharz, d.h.
eine Lösung eines unvollständig polymerisierten Reaktionsproduktes aus Harnstoff,
Melamin und/oder Biuret mit einem Aldehyd in einem geeigneten Lösungsmittel verwendet.
Das Harz ist vorzugsweise ein Harnstoff-Bormaldehyd-Harz, z*Bo ein handelsübliches
Produkt, oder eine speziell hergestellte Lösung, die durch Auflösen eines Harnstoff-Formaldehyd-Pulvers
(durch Trocknung eines solchen Harzes in Luft erhältlich) in einem Lösungsmittel,
wie Wasser, einem Alkohol oder einem Gemisch davon, zBo in Methylalkohol, erhalten
wurde.
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Die bisher bekannten Harnstoff-Formaldehyd-Schaumstoffe werden durch
Belüftung und Rühren einer sehr verdünnten wäßrigen Lösung eines Harnstoff-Bormaldehyd-Harzes
(Feststoffgehalt etwa 15 ,a0), die ein Detergens oder ein anderes oberflächenaktives
Material enthält, und anschließende Zugabe eines sauren Katalysators, gegebenenfalls
zusammen mit anderen notwendigen Zusätzen, hergestellt. Diese Schaumstoffe, die
z.B. als Wärmeisolierungen zur Püllung von Hohlwänden verwendet werden, benötigen
etwa 2 Stunden zum Aushärten und verlieren dabei einen großen Teil des Wassers.
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Erfindungsgemäß wird ein Aminoplast-Aldehyd-Schaumstoff dadurch hergestellt,
daß man ein Gemisch aus einem oder mehreren Aminoplast-Aldehyd-Harzen, einem Emulgator
und einem Treibmittel herstellt, den pH-Wert des Gemisches gegebenenfalls durch
Zusatz einer alkalischen Substanz auf einen hohen Wert einstellt, dem Gemisch eine
Säure zusetzt, um gleichzeitig Wärme zu erzeugen und die weitere Polymerisation
des Aminoplastharzes und des Aldehyds zu katalysieren, und das erhaltene Gemisch
aufschäumen und gelieren läßt. Natürlich können auch mehrere der genannten Bestandteile
verwendet werden.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Gemisch
aus Aminoplastharz(en), Emulgator und Treibmittel längere Zeit emulgiert, bevor
die alkalische Substanz zugesetzt wird. Weiterhin ist es vorteilhaft, das Gemisch
während der Emulgierung schwach sauer zu halten, da auf diese Weise eine gewisse
Vorpolymerisation eintritt, bei der aber noch nicht ausreichend Wäre zum Aufschäumen
entwickelt wird, so daß ein Schaumstoff mit geringerer Sprödigkeit erhalten wird.
Die
Ansäuerung kann mit Hilfe eines schwach sauren Emulgators, z.B.
einer langkettigen Carbon- oder Sulfonsäure oder durch die Anwesenheit einer schwachen
Säure, z.B. Essigsäure, während der Emulgierung erfolgen.
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Mit Hilfe des Verfahrens gemäß der Erfindung können Schaumstoffe erhalten
werden, die sehr wenig Wasser enthalten -ild die viel schneller aushärten als bekannte
Harnstoff-Formaldehyd-Schaumstoffe, z.B. in etwa 2 Sekunden.
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Wie schon gesagt, können alle handelsüblichen Aminoplast-Aldehyd-Harze
oder -pulver verwendet werden. Vorzugsweise wird ein Harnstoff-Pormaldehyd-Harz
verwendet; der Formaldehyd kann aber auch ganz oder zum Teil durch andere Aldehyde,
wie Furfurol, ersetzt werden, während der Harnstoff ganz oder teilweise durch Biuret
und/oder Melamin ersetzt werden kann. Die Viskosität des Harzes soll möglichst hoch
sein, damit das Treibmittel eine Ausdehnung hervorrufen kann, d.ho etwa zugesetztes
Lösungsmittel darf nur in kleinen Mengen vorhanden sein0 Verwendet man ein Harz
mit einem hohen Gehalt an Wasser oder einem anderen Lösungsmittel, so ist es gewöhnlich
erwünscht, einen Teil des Wassers oder des Lösungsmittels aus dem Harz zu entfernen,
bevor man dieses mit den anderen Bestandteilen vermischt. Wird das Harz ferner durch
Auflösen eines Harnstoff-Aldehyd-Pulvers hergestellt, so soll eine verhältnismäßig
kleine Menge Lösungsmittel verwendet werden, verglichen mit den Mengen, die bei
bekannten Verfahren zur Herstellung von Harnstoff-Formaidehyd-Schaumstoffen verwendet
werden.
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Als Treibmittel kann eine Azoverbindung, eine Flüssigkeit mit einem
niedrigen Siedepunkt, z.B. ein Fluorkohlenstoff oder ein anderes Kühlmittel, wie
Iscion 11 oder 113, oder eine Substanz, die bei den Reaktionsbedingungen ein Gas
freisetzt, wie Calciumcarbonat oder Natriumbicarbonat, verwendet werden.
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Wird ein Fluorkohlenstoff oder eine andere niedrigsiedende Flüssigkeit
als Treibmittel verwendet, so soll das Verfahren dahingehend modifiziert werden,
daß der Pluorkohlenstoff nicht im Ausgangsgemisch, das das Harz und den Emulgator
enthält, enthalten ist; vielmehr soll der Fluorkohlenstoff gleichzeitig mit der
Säure dem Gemisch zugesetzt werden. In diesem Fall ist es besonders notwendig, daß
das Harz einen hohen pE-Wert hat oder daß eine alkalische Substanz, wie Natriumhydroxid,
zugesetzt wird.
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Infolge des hohen pH-Wertes wird ein Teil des sauren Katalysators
unter Freisetzung von Wärme neutralisiert, wobei die als Treibmittel vorhandene
niedrigsiedende Plüssigkeit verdampft und die BildungBgeschwindigkeit des Schaumstoffes
erhöht wird.
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Die Reihenfolge, in der die Bestandteile miteinander vermischt werden,
ist nicht besonders wichtig, ausgenommen, daß der saure Katalysator zuletzt zugegeben
werden muß. Geeignete Säuren sind Shosphorsäure und p-Toluolsulfosäure.
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Es können auch andere Bestandteile zugesetzt werden, z.B. Elastomere,
Weichmacher, Emulgatoren, Benetzungsmittel, andere oberflächenaktive Mittel, Silikone,
Farbstoffe,
Ammoniumverbindungen (um den Formaldehyd nach der Aushärtung zu neutralisieren),
Baktericide (beispielsweise wenn der Schaumstoff als Abwasserfilter verwendet werden
soll) und Füllstoffe, z.B. mineralische, metallische oder Kunststoff-Füllstoffe,
bei denen es sich entweder um organische oder anorganische Füllstoffe handeln kann.
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Beispiele für Füllstoffe sind faserartige Stoffe, wie Filz, ferner
Sand (der zur Herstellung eines porösen Sandblockes für Filterzwecke verwendet werden
kann), Gips, Polystyrol und Phenol-Formaldehyd-Harze. Substanzen, die bei der Umsetzung
mit Säure Wärme entwickeln, wie Furfurylalkohol, können ebenfalls zugesetzt werden.
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Die Polymerisationsreaktion wird bei einer Temperatur durchgeführt,
bei der das flüssige Treibmittel vollständig verdampft. Beispielsweise soll die
Polymerisation bei einer Temperatur von etwa 15 bis 270C durchgeführt werden, wenn
Isceon 11, das bei dieser Temperatur verdampft, als Treibmittel verwendet wird.
Dieser Temperaturbereich reicht im allgemeinen aus. In jedem Fall soll die Temperatur
so gewählt werden, daß das Treibmittel kein vorzeitiges Aufschäumen bewirkt, insbesondere
wenn es sich um eine niedrigsiedende Flüssigkeit handelt. Im letzteren Fall soll
ein Emulgator (z.B. Aerosol OT, Hersteller Cyanamid) zugesetzt werden, und die Emulgierung
soll bei einer Temperatur durchgeführt werden, bei der ein vorzeitiges Aufschäumen
vermieden wird.
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Die Menge des Katalysators muß ausreichend sein, um (a) die Temperatur
(durch Umsetzung mit der alkalischen Substanz) soweit zu erhöhen, daß eine Verdampfung
des Treibmittels erfolgt (b) damit die Polymerisation mit einer solchen Geschwindigkeit
verläuft, daß der Schaumstoff die gewünschten
Eigenschaften hat,
und (c) damit eine Gelierung eintritt und der Schaumstoff aushärtet.
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Nach einer anderen Ausführungsform kann ein organisches Peroxid als
Katalysator verwendet werden; in diesem Pall wird das Gemisch schnell erhitzt, z.B.
durch dielektrische Erhitzung, um das Treibmittel zu aktivieren.
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Die Each dem beschriebenen Verfahren hergestellten Schaumstoffe sind
ebenfalls Gegenstand der Erfindung0 Die Dichte, Biegsamkeit, Starrheit und andere
Eigenschaften des erhaltenen Schaumstoffes hängen natürlich von den Bestandteilen
und ihren Anteilen ab. Es wurde gefunden, daß bei Verwendung eines hohen Anteils
an Formaldehyd die Biegsamkeit und Verformbarkeit des Schaumstoffes bis zu etwa
einer Stunde nach dem Entfernen aus der Form erhöht wird, auch wenn er vollständig
aufgeschäumt und geformt ist. Die Eigenschaften des Schaumstoffes hängen nicht nur
von den Bestandteilen, sondern auch von den Reaktionsbeiingungen, insbesondere der
Temperatur, abO Die Dicke der äußeren Schicht (Haut) kann u.a. dadurch variiert
werden, daß die Temperatur der Form, in welcher der Schaumstoff hergestellt wird,
entsprechend eingestellt wird. Die Temperatur der Form soll die Reaktionstemperatur
nicht überschreiten, es sei denn, man benötigt einen Schaumstoff mit wechselnder
Dichte.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung kann zur Herstellung von stoßdämpfenden
Elementen aus Xarnstoff-Formaldehyd-Schaum verwendet werden, die Verstärkungsmittel
enthalten und die entweder eine konstante oder eine wechselnde Dichte haben und
die als Stoßkissen für Pahrzeuge verwendet werden können. Schaumstoffe mit wechselnder
Dichte
können nach dem Verfahren gemäß der Erfindung leicht erhalten
werden, da es kontinuierlich ausgeführt werden kann, indem die Bestandteile durch
eine Mischdüse geleitet werden, wobei die Anteile der Bestandteile und die Temperatur
der Schaumbildung nach Wunsch verändert werden können. Der erfindungsgemäß hergestellte
Schaumstoff kann auch für nichtentflammbare Bauplatten, als Leitungs- und Rohrisola
ton, für Deckenplatten und, in Verbindung mit geeigneten Oberflächen, wie Laminat,
Sperrholz oder Hartfaserplatten, als feuerhemmende Trennwände. Um diese Gegenstände
herzustellen, kann man die Schaumstoffe durch Strangpressen verformen, gießen, aufspritzen
oder im Gesenk formen, Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Kontrolle
von Oberflächenverschmutzungen, insbesondere von Ölverschmutzungen in Wasser, insbesondere
in Meerwasser, wobei die vorstehend angegebenen Bestandteile in der angegebenen
Weise miteinander vermischt und ein Strom des erhaltenen schäumenden Gemisches auf
das Wasser gespritzt wird, derart, daß der Schaum ausgehärtet ist oder sich verfestigS,
wenn er mit dem Wasser in Berührung kommt, Nach diesem Verfahren kann Harnstoff-Formaldehyd-Schaum
in zusammenhängenden Strängen hergestellt werden, so daß eine Schaumstoffbarriere
gebildet wird, welche die Oberflächenverunreinigungen eindämmt.
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Die Schwimmeigenschaften der erfindungsgemäß hergestellten Schaumstoffe
sind so, daß das ;optimale Verhalten der Schaumstoffe im Wasser eingestellt werden
kann.
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* verwendet werden.
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Der vollständig polymerisierte Schaumstoff ist sehr hart und verhältnismäßig
fest.
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Das nachstehende Beispiel erläutert das Verfahren gemäß der Erfindung0
Beispiel Etwa 454 g Harnstoff-Formaldehyd-Harz mit einem Feststoffgehalt von 80
% werden mit den nachstehend angegebenen Bestandteilen vermischt: 1,5 g Dicyandiamid
5 ml Tritolylphosphat 8 ml Silikonlösung 45 ml Trichlorfluormethan 2 g Natrium-Dioctylsulfosuccinat
Das Gemisch wird auf eine Temperatur von 200C gebracht, worauf 17 ml Phosphorsäure
eingemischt werden. Die erhaltene Flüssigkeit wird in eine auf einer Temperatur
von etwa 21 bis 240C gehaltene Form eingespritzt.
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Das Gemisch schäumt auf, geliert und erstarrt soweit, daß es schon
nach einer Minute weiterbehandelt werden kann0 Der erhaltene Schaumstoff wird in
einer Ammoniakatmosphäre neutralisiert, unter Vakuum gebracht, um den Ammoniak und
andere Gase zu entfernen, und anschließend leicht erwärmt und zur Erzeugung der
gewünschten Endform ausgehärtet.
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- Patentansprüche -