DE2440767B2 - Verfahren zur Herstellung von feuerbeständigen Kunstschaumstoffen und deren Verwendung als thermische, akustische Isolier- und/oder Flammenschutzschaume - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von feuerbeständigen Kunstschaumstoffen und deren Verwendung als thermische, akustische Isolier- und/oder Flammenschutzschaume

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von feuerbeständigen Kunstschaumstoffen auf Basis von Furanharzen. Sie betrifft insbesondere die Herstellung von feuerbeständigen Kunstschaumstoffen, bei denen man in Verbindung mit Säuren exotherm unter Aushärtung reagierende Furanharze in Gegenwart von Füllstuffen, Phosphorsäure und Wasser aushärtet und als Füllstoffe Kunstharze verwendet.
Kunstharzschäume können hergestellt werden, indem man thermoplastischen Kunstharzen Treibmittel zusetzt und die Mischungen unter Zersetzung des Treibmittels schäumt. Weiterhin ist die Herstellung von Kunstharzschäumen möglich, wenn man die Reaktion der die kunstharzbildenden Stoffe so vornimmt, daß während der Reaktion, z. B. einer Polykondensation, das abgespaltene Wasser verdampft und die Schäumung verursacht. Auch durch COj-Entwicklung während der Herstellung von Kunststoffen kann ein gleichzeitiges Aufschäumen eintreten.
Schwer entflammbare Schäume, die selbst als Brandschutz dienen können oder als Wärme- oder akustisches Isoliermaterial verwendete Schäume, die aus Sicherheitsgründen schwer entflammbar sind, können aus Furanharzen hergestellt werden.
Hierzu gibt man den Furanharzen während ihrer Herstellung übliche Treibmittel zu.
Da der Umgang mit Treibmitteln häufig, insbesondere bei großtechnischen Ansätzen lästig ist, weil die Treibmittel sich in der Wärme zersetzen und besondere Vorsichtsmaßnahmen beim Lagern erforderlich sind, wäre es vorteilhaft, Kunstharzschäume mit gutem Brandvcrhalten auf Furanbasis herzustellen, zu deren Herstellung keine zusätzlichen Treibmittel benötigt werden.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß Furanharze, die in Verbindung mit Säuren exotherm unter Aushärtung reagieren, in Gegenwart von für diesen Zweck bekannter Phosphorsäure und von Wasser und von Kunstharzen ohne Treibmittelzusatz unter Schaumbildung ausgehärtet werden können. Als Verschäunwngsmjttel wirken dabei die bei der Härtung auftretende exotherme Wärme sowie das sich in der
■> Wärme verflüchtigende Wasser,
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von feuerbeständigen Kunstschaurastoffen auf Basis von in Verbindung mit Säuren exotherm unter Aushärtung reagierenden Furanharzmischkondensaten
to aus Furfurylalkohol und Kresol und/oder Melamin und/oder Harnstoff und/oder Phenol in Gegenwart von Füllstoffen, Phosphorsäure und Wasser, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Furanharze bzw. Furanharzmischkondensate im Gemisch mit Polyester-, Acryl, Alkyd-, Polyurethan-, Epoxy, Phenol- und/oder Aminoplastharzen und gegebenenfalls üblichen Zusatzstoffen bei der exothermen Reaktionstempe^ur unter Schaumbildung ohne Treibmittelzusatz ausgehärtet werden.
Neben Furanharzen kommen als Ausgangsprodukte auch Furanharzmischkondensate aus Furfurylalkohol und Kresol und/oder Melamin und/oder Harnstoff und/oder Phenol in Frage. Solche Mischkondensate sind bekannt und im Handel erhältlich. Dabei werden unter »Furanharz« alle solchen Harze verstanden, die von
Furfurol, Furfurylalkohol, Tetrahydrofurfurylalkohol
und dergleichen abgeleitet sind und in »Chemielexikon«
Römpp, 1966 Band 11, Seite 2242 beschrieben werden. Die Herstellung der Schäume erfolgt in Gegenwart
M) von Füllstoffen, Phosphorsäure als Härtungsmittel, und von Wasser. Dabei kann ein rein wäßriges System oder ein wäßriges System, das noch organische Lösungsmittel, beispielsweise Alkohole enthält, verwendet werden. Rein wäßrige oder wäßrig alkoholische
V' Systeme werden dabei bevorzugt.
Die den Furanharzen bzw. Furanharzmischkondensaten zugemischten weiteren Harze mildern den Ablauf der bei der Aufschäumung stattfindenden Härtungsreaktion ab. Wenn aber die zugesetzten Harze selbst
■to noch nicht auskondensiert sind, so findet deren Auskondensation während der Aushärtung des Schaumstoffes oder im Anschluß daran statt.
Neben den Polyester-, Acryl-, Alkyd-, Polyurethan-, Epoxy-, Phenolharz- oder Aminoplastharzen können
■f"> auch übliche Zusatzstoffe anwesend sein. Solche üblichen Zusatzstoffe sind beispielsweise anorganische Materialien wie Zement oder Gips wodurch eine zusätzliche Strukturfestigkeit erzielt werden kann. Erfordern diese Zusatzstoffe zum Abbinden höhere
w Temperaturen, so kann diese Temperatur durch die exotherme Schaumbildungstemperatur zur Verfugung gestellt werden.
Bei Verwendung von anorganischen Zusatzstoffen verwandeln sich die erfindungsgemäßen Kunstharz-
Vi isolierschäume bei Beflammung in feste keramische Schäume. Verwendet man als Zusatzstoffe ein oder mehrwertige Alkohole wie Zucker, Dextrin, Glycerin und/oder Harnstoff, so bilden sich beim Beflammcn expandierbare Kohleschäume welche eine Isolierung
Wi vom Brandherd bei der Verwendung dieser Schäume als Brandschutz bilden.
Viele Brandprobleme lassen sich mit den durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugten Schäumen lösen oder verbessern. Fast alle Kunstharzschäume
h'< zeigen in Verbindung mit Furanharz und/oder Furanharzmischkondensat ein bedeutend besseres Brandverhalten, so daß auf die Einmischung üblicher feuerhemmender Chemikalien, wie z. B. halogensubstituierter
Verbindungen, verzichtet werden kann. Zum Erhalt extrem flammhemmender Stoffe kann nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung jedoch die Zugabe von Feuerschutz-Chemikalien auf der Basis von Bor, Phosphor, Brom, Chlor, Stickstoff, und/oder Antimontrioxid, Asbest, Perlit, Vermiculit, Natriumsilikat, Aluminiumphosphat, Aluminiumchromphosphat, Tonerden und/oder Diatomeenerden, Prozellanerden, Gips und/oder Zement bevorzugt sein.
Die Herstellung von Platten oder anderen Formstücken kann im Rühr-, Spritz-, oder Gießverfahren oder mit Bandanlagen erfolgen. Es können hierzu die bekannten Geräte für die Herstellung von Polyrethan- oder Polyester-Kunstharzschäumen verwendet werden. Es können auch Hohlräume ausgefüllt oder Beschichtungen von Flächen vorgenommen werden. Die bisherigen Einsatzgebiete und Anwendungen der Kunstharzschäume sind auch für die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schäume möglich.
Die Zugabe der jeweiligen Komponenten, wie des Kunstharzes oder der Zuschlagstoffe, kann im allgemeinen wahlweise erfolgen. Es ist jedoch häufig bevorzugt, das Furanharz und/oder insbesondere das Furanharzmischkondensat vorzulegen. Die Kunstharze und gegebenenfalls weitere Zuschlagstoffe können dann separat oder gemeinsam anschließend zugefügt werden. Hierbei ist es von Vorteil, die Reihenfolge der Einfügung dieser Materialien so zu wählen, daß die flüssigen bzw. niederviskosen Stoffe vor den festen bzw. stark verdickenden Stoffen zugegeben werden. Immer erfolgt jedoch der Säurezusatz am Srhluß.
Als Furanharzmischkonden^ate auf Basis von Harnstoff, Melamin oder Phenol können t» sonders vorteilhaft handelsübliche Produkte verwendet werden, die
eine Viskosität von ca. 160 - 300 cps
einen Feststoffgehalt von ca. 25 - 70%
einen Furfurylgehalt bei ca. 10-80% und
einen pH-Wert bei 6,5 - 7,5
aufweisen.
Bei einer insbesondere bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wurden Furanharzmischkondensate verwendet, die
25-30% Furfurylalkohol.
20-25% H2O, und
12— 14% Nj-Anteil und eine Viskosität von
180-220 cps
aufweisen.
Ein anderes bevorzugtes Furanharzmischkondensat hat einen Anteil von
48-50% Furfurylalkohol
9-93% N2-Anteil
14-16% H2O und eine Viskosität von
180-220 cps
auf. Ein sehr vorteilhaftes bevorzugtes Phenol-Furan-Harz ist ein Produkt mit 60% Furanharzanteil und 40% Phenolharzanteil.
In den nachstehenden Beispielen wurde die vorstehend angeführte Zugabemethodik angewandt. Der Säurezusatz, insbesondere Phosphorsäure, erfolgte am Schluß, wobei nach ca. 100-150 Sekunden der Treibvorgang einsetzte.
K) 767 4 Beispiel 1 Asbestpulver Beispiel 2 Beispiel 4
Nachstehend einige Rezepturen zur Herstellung von Furanharzmischkondensat/Furan/ Chinaclay Furanharzmischkondensat/Furan/Melamin Furanharzmischkondensat
Kunstharzschäumen; Harnstoff Diatomeenerde Epoxid Polyesterharz
hochpolymerisiertes ungesättigtes Calciummagnesiumcarbonat Wasser Wasser
5 2000 g Polyesterharz Schiefermehl Dolomit (Calciummagnesiumcarbonat) Aluminiumpulver
300 cm3 Wasser Borsäure 85% Phosphorsäure Magnesiumoxid
1000 g 150 g 400 cm3 Phosphorsäure 85% Beispiel 3 Kaolin
200 g Furanharzmisehkondensa t/Harnstoff/ Gips
400 g 100 g Furan (FH 75) 85% Phosphorsäure
10 100 g 25 g hochpolymerisierter ungesättigter Molererde
30 g 25g Polyesterharz Aluminiumsilikat
50 g 3g Wasser Beispiel 5
30 cm' Calciummagnesiumcarbonat Furanharzmbchkondensat(FH 75)
85% Phosphorsäure Harnstoff-Formaldehydharz
15 100g Epoxid Wasserglas
Kaolin
50 g Diatomeenerde
Calciumcarbonal
20 25 g Asbestpulver
5g 85% Phosphorsäure
30 cm3 Beispiel 6
25 g Harnstoff-Formaldehydharz
25 Furanharzmischkondensat
500 g Netzmittel
250 g Magnesiumoxid
75 g Kaolin
25 g Asbest
30 25 g Chinaclay
60 g 85% Phosphorsäure
15 g Glimmer
100 cm3 Gips
15 100 g
lOg
400 g
200 g
40 40 g
80 g
80 g
6g
80 g
45 60 cm3
500 g
250 g
50 35 g
25 g
50 g
50 g
50 g
55 75cmJ
30 g
50 g
M)
Ί")
Beispiel 7
500 g Furanbarz
200 g Harnstoff-Formaldehyd
100 g Acrylharz
50 g Kaolin
10 g Aluminiumpulver
70 cm3 85% Phosphorsäure
20 g Magnesiumoxid
Beispiel 8
500 g Furanharz
200 g Harnstoff-Formaldehydharz
100 g Alkydharz
50 g Kaolin
10 g hochdisperse Kieselsäure
40 g Glycerin
30 g Zucker (Dextrin)
70 cm3 85% Phosphorsäure
Beispiel 9
500 g Furanharz 50 g Harnstoff-Formaldehydharz 80 g Kaolin
IO
50 g Chinaclay
30 g Asbest
30 g Glimmer
30 g verkieseltes Holzmehl
20 g Aluminiumsilikat
20 g Calciumsilikat
25 g Magnesiumoxid
75 cm3 85% Phosphorsäure
Verschiedene Schaumstoffe aus den vorstehenden Rezepturen wurden in Flammversuchen untersucht und zeigten außergewöhnliche Ergebnisse. So ergaben Platten, die aus der Rezeptur des Beispiels 2 gefertigt wurden, und eine Gipsbeschichtung von 1,5 mm aufwiesen, hervorragende Ergebnisse im Flammtest. Bei einem aus Platten einer Größe von 50 χ 50 8 cm gebildeten Kasten, in dessen Mitte ein ölbrenner angebracht war, ergab sich bei einer Innentemperatur, die von anfangs 570°C bis 10100C im Verlauf von 90 Minuten gesteigert wurde eine Außentemperatur der Platte von anfangs 15° C, die nur bis zu ca. 80 bis 85° C anwuchs (3 Proben; bei Innentemperatur von 10100C ergab sich eine Außenwandtemperatur von 78", 84° und 870C).

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von feuerbeständigen Kunstschaumstoffen auf Basis von in Verbindung mit Säuren exotherm unter Aushärtung reagierenden Furanharzmischkondensaten aus Furfurylalkohol und Kresol und/oder Melamin und/oder Harnstoff und/oder Phenol in Gegenwart von Füllstoffen, Phosphorsäure und Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß die Furanharze bzw. Furanharzmischkondensate im Gemisch mit Polyester-, Acryl, Alkyd-, Polyurethan-, Epoxy-, Phenol- und/oder Aminoplastharzen und gegebenenfalls üblichen Zusatzstoffen bei der exothermen Reaktionstemperatur unter Schaumbildung ausgehärtet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man für die Umwandlung der Kunstschaumstoffe in einem bei Flamm- und Wärmeeinwirkung auftreibenden fCohieschaum Zucker, Stärke, Harnstoff und/oder Alkohole zusetzt
3. Verwendung der gemäß Ansprüchen 1 oder 2 hergestellten Kunstschaumstoffe als thermische, akustische Isolier und/oder Flammschutzschäume.
DE2440767A 1973-11-09 1974-08-26 Verfahren zur Herstellung von feuerbeständigen Kunstschaumstoffen und deren Verwendung als thermische,,akustische Isolier- und/oder Flammenschutzschäume Expired DE2440767C3 (de)

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