DE2440791B2 - Verfahren zur Herstellung von Kunststoff- und Flammschutzschäumen auf der Basis von wäßrigen Kunstharzen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Kunststoff- und Flammschutzschäumen auf der Basis von wäßrigen Kunstharzen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoff- und Flammschutzschäumen auf der Basis von wäßrigen Kunstharzen, bei denen das Kunstharz mit Schaummittel und Druckgas aufgeschäumt und anschließend gehärtet wird, wobei man die chemischen und/oder die mechanischen Eigenschaften der Schäume durch Zuschlagstoffe verbessert.
Schaumkunststoffe auf Harnstoff-Fornialdehyd-Basis sind gemäß DIN 7726 Teil I Stoffe, die durch Vermischen einer wäßrigen Harnstoff-Formaldehyd-Harzlösung und einer durch Druckluft aufgeschäumten wäßrigen Tensidlösung oder durch Aufschäumen einer wäßrigen Harz-Tensid-l.ösung hergestellt und mittels Katalysatoren auf Phosphorsäurebasis gehärtet werden. Den Lösungen kann man zur Steuerung der Eigenschaften des Schaums Zusätze beigeben.
Bei der sogenannten Schaummittelaufschäumung wird das Schaummittel zusammen mit dem Katalysator in einem vorhergehenden Vorgang aufgeschäumt und in einem nachfolgenden Schritt mit der Harzlösung zusammengebracht. Eine solche Schaummittelaufschäumung wird in der DE-OS 15 69 550 beschrieben. Gemäß dem dortigen Verfahren wird ein aufgeschäumtes Schaummittel, Kunstharz und ein Härtungsmittel vermischt, und zu dem sich bildenden Kunstharzschaum in noch fertigem aber nicht ausgehärteten Zustand gibt man wahrend oder nach der Vereinigung der zu seiner Erhärtung führenden Reaktionskomponenten ein oder mehrere Zuschlagstoffe in Form eines trockenen Gemisches. Der Härter ist dort in dem Schaummittel enthalten, das gesondert aufgeschäumt wird und dann wird die Harzlösung hinzugegeben. Die Härtung vollzieht sich unmittelbar beim Zusammentreffen der Komponenten. Dabei besteht aber die Gefahr, daß durch die Zusätze der sehr labile Schaummittelschaum kollabiert und dann nur noch ein Schaum schlechter Qualität erhalten werden kann.
Die Erfindung geht von einer sogenannten Harzaufschäumungstechnik aus. Bei dieser Technik erfolgt die Aufschäumung des Schaummittels mit der HarzJösung unter Ausbildung eines Trägerschaumes, der erst in einer späteren Phase durch Härter, /_ B. Säuren, gehärtet wird. Eine solche Harzaufschäumung vermeidet die Nachteile der Schaummittclschäumung. Insbesondere können die Verstopfungen der Zuleitungsdüsen für das Harz vermieden werden. Während bei der Schaummitteiaufschäumung in der Regel unmittelbar beim Austritt der H;>r/)ösung aus der Znführungsdüse der Härtungsvorgang einsetzt, wobei dies dadurch erzielt wurde, daß dem Schaummittelschaum die Härterlösung zugeführt wurde, wird bei der Harzaufschäumung zunächst ein stabiler Schaum aus Schaummittel und Harzlösung erzeugt, der dann erst anschließend in eine Härtungsphase überführt wird, !n dem Zeitraum zwischen der Ausbildung des als Trägerschaum wirkenden Harzschaumes und dessen Härtung kann man dem Trägerschaum Zuschlagstoffe zuführen, ohne daß der Schaum kollabiert, wenn man von der nachfolgenden erfindungsgemäßen Lehre Gebrauch macht.
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Kunststoff und Flammschutzschäumcn auf der Basis von wäßrigen Kunstharzen, bei denen das Kunstharz mit Schaummitteln und Druck erst aufgeschäumt wird und gegebenenfalls in Gegenwart von Zusatzstoffen ausgehärtet wird. Erfindungsgemäß wird ein schnell aushärtender Trägerschaum aus Harnstoff-Formaldehydharz ausgebildet und anschließend wird die Härtung durch Zufügung des Katalysators eingeleitet, wobei man in den fertigen, kontinuierlich fließenden aber noch nicht ausgehärteten Trägerschaum in einer oder mehreren nachgeordneten Mischkammern Zuschlagstoffe einbringt. Der Trägerschaum aus Harnstoff-Formaldehydharz kann noch ein Furanharz und/oder ein Furanharzmischkondensat unter Verwendung von Phenol und/oder Melamin und/oder Harnstoff und/oder Kresol; und/oder ein Polyesterharz, ein Epoxyharz, ein Polyurethanharz, ein Acrylharz, ein Alkydharz, einen Phenoplast oder einen Aminoplast enthalten.
Gemäß einer Ausführungsform kann nach der Verschäumung mittels Schaummittel und Druckgas eine Nachschäumung durch unter Gasabspaltung exotherm reagierende Zusat/sioHe bewirkt werden.
Es ist wichtig, daß die Materialien für den Trägerschaum derart zusammengesetzt sind, daß eine schnelle Aushärtung gewährleistet ist, weil der Trägerschaum die anderen festen und/oder flüssigen Materialien, die zu einem späteren Zeitpunkt aushärten bzw. fest werden, aufnehmen muß, ohne daß das Schaumgefüge zusammenbricht.
Der Trägerschaum wird mit einem Schaummittel,/.. B. auf Grundlage von Ol und/oder Fettsäuren oder deren Salze, und mit Druckgas verschäumt. Anschließend wird der Trägerschaum durch Katalysatoren benetzt und der Härtungs- bzw. Reaktionsvorgarig eingeleitet.
In diesen fertigen, aber noch nicht ausgehärteten TrägeiM.iiaum werden din eil cmc uuci mehrere wciicrc
Düsen (ζ. B. mittels der in der schweizerischen Patentanmeldung 4526/73 beschriebenen Vorrichtung) feste und/oder flüssige Zusatzstoffe, die auch Harze oder anorganischer Natur sein können, eingedüst bzw. eingestaubt. ">
Zusatzstoffe sind z. B. Asbest, Porzellanerde, Vermiculit, Holzmehl oder Zellulose, die einzeln oder in Mischung, gegebenenfalls auch nach einer mechanischen und/oder chemischen Vorbehandlung verwendet werden. Für die Herstellung von Flammschutzschäunien ist es besonders vorteilhaft, flammhemmende Zuschlagstoffe auf Basis von Bor, Phosphor, Halogen, Stickstoff und/oder Antimondioxid, Asbest, Perlit, Vermiculit, hochdisperser Kieselsäure, Natriumsilikat, Tonerde und dergleichen zuzugeben. Durch die Mitverwendung von r> Uranharzen, Polyesterharzen, Epoxyharzen, Polyurethanharzen, Acrylharzen, Alkydharzen, Phenoplaste oder Aminoplaste kann man die Oberflächenbeschaffenheil und die Sirukturfestigkeit der Schäume weiter beeinflussen und insbesondere auch das Schwundverhalten gegenüber normalen, unmodifizierten UF-Schäumen verbessern.
Durch Zugabe von Zement oder Gips wird die mechanische Festigkeit der Schäume verbessert. Furanharze, die bekanntlich selbst schwer brennbar sind, 2r> erhöhen die Feuerbeständigkeit der Schäume. Gibt man als Zusatzstoffe ζ. B. Glyzerin oder Zucker /11 den Schäumen, so kann sich im Falle eines Brandes eine feste harte Kohlenschicht ausbilden, die eine weitere Verbrennung im Inneren der Schäume abschirmt. Außer in Zucker oder Glyzerin sind auch Dectrose oder Stärke oder andere mehrwertige Alkohole geeignet.
Durch den Zusatz von Chlorparaffin wird eine Plastifizierung der Schäume erzielt, während durch Zugabc von ölsäure die Wasserbeständigkeit verbes- '.'■> sert wird.
Besonders geeignete Schaummittel sind solche auf Basis von Sulfonierungsproduktcn von pflanzlichen Fetten.
Gibt man dem Trägerschaum aus Harnstoff-Formal- -40 dehydharz noch weitere Harze wie Furanharz oder Furanharzmischkondensatc hinzu, so können diese 1 bis 90%, vorzugsweise 5 bis 60% ausmachen.
Nachfolgend werden eine Reihe von geeigneten Zusammensetzungen zur Durchführung des crfindungs- v, gemäßen Verfahrens genannt:
1. UF-Trägerschaum + Furanharz = 140 kg/m1
1. Komponente: 30.000 g Urea-Formaldehyd-Harz.
5.000 g Furanharz-Mischkondensat, 1.000 g Schaumpulver
2. Komponente: 8.950 g Phosphorsäure,
4.000 g Resorcin
3. Komponente: 25.000 g Furanharz,
25.000 g UF-Harz,
21.000 g Zement,
10.000 g Asbest,
10.000 gCh-na-Clay
4. Komponente: 50 g Natronlauge
Zusammen
140.000 g
2. UF-Trägcrschaum + Alkydharz = 80 kg/m'
Alkydharz = 80 kg/m»
1. Komponente: 20.000 g UF-Harz,
5.000 g Alkyd,
500 g Schaumpulver
2. Komponente: 6.500 g Phosphorsäure,
3.000 g Resorcin
3. Komponente: 10.000 g Alkyd,
10.000 g UF-Harz.
15.000 g Zement
10.000 g Asbest Zusammen 80.000 g
3. UF-Trägerschaum + Acrylharz = 18kg/mJ
1. Komponente: 8.000 g UF-Harz,
2.000 g Acrylharz, 200 g Schaumpulver
2. Komponente: 720 g Phosphorsäure,
500 g Resorcin, 250 g Glycerin
3. Komponente: 2330 g Chlorparaffin,
2.000 g UF-Harz, 2.000 g Acryl Zusammen 18.000 g
4. UF-Trägerschaum + Epoxidharz = 25 kg/mJ
1. Komponente: 12.000 g UF-Harz,
2.000 g Epoxidharz, 200 g Schaumpulver
2. Komponente: 1.000 g Phosphorsäure,
1.300 g Glycerin, 500 g Resorcin
3. Komponente: 4.000 g Epoxidharz,
4.000 g UF-Harz
Zusammen
25.000 g
5. UF-Trägerschaum + Furanharz = 58 kg/mJ
1. Komponente: 12.000 g UF-Harz,
400 g Schaumpulver
2. Komponente: 3.600 g Phosphorsäure,
2.000 g Resorcin
3. Komponente: 5.000 g UF-Harz,
10.000 g Furanharz, 12.000 g Asbest, IZOOOgChina-Clay, 1.000 g hochdisperse Kieselsäure,
Zusammen
58.000 g
6. UF-Trägerschaum + Furanharz = 77 kg/m1
!.Komponente: 15.000 g UF-Harz, 2.000 g Furanharz, 400 g Schaumpulver
2. Komponente: 3.100 g Phosphorsäure,
2.000 g Resorcin
3. Komponente: 10.000 g UF-Harz,
15.000 g Furanharz, 15.000 g Zement, 1.000 g Aluminiumpulver, 10.000 g Asbest
4. Komponente: 3.500 g Na-Wasserglas
Zusammen
77.000 g
7. UF-Trägerschaum + Furanharz = 26 kg/mJ
I.Komponente: 8.000 g UF-Harz,
200 g Schaumpulver
2. Komponente: 2.000 g Phosphorsäure,
800 g Glycerin
3. Komponente: 5.000 g UF-Harz,
10.000 g Phenol-Furanharz-
Mischkondensat
Zusammen 26.000 g
8. UF-Trägerschaum + Furanharz = 13 kg/m'
1. Komponente: 8.000 g UF-Harz,
180 g Schaumpul ver
2. Komponente:
3. Komponente:
Zusammen
1.700 g Phosphorsäure, 1.000 g Glycerin 1.000 g Furanharz.
50OgUF- Harz
400 g Dextrin,
120 g Harnstoff
13.000 g
Die Raumgewichte der erfindungsgemüß hergestellten Kunststoff- und Flammschuizschäume können zwischen etwa 5 bis 200 kg/mJ und mehr betragen. Ju nach Zusammensetzung und Dichte sind die Schäume als Isolierstoffe gegen Kälte, Wärme und Schall sowie auch als Brandschutzschäume geeignet. Ein Schaum der Rezeptur 7 (worin jedoch anstelle des Furanharz-Phenol-Mischkondensats ein Harnstoff-Furanharz-Mischkondensat verwendet wurde) zeigt gemäß DIN 4102 ein Brandverhalten gemäß Klassen Bl. F40 der vom Materialprüfamt herausgegebenen Klassifizierung. Dabei tritt kein Nachglimmen ein. die Rauchentwicklung ist gering und ebenso die Flammhöhe.

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Kunststoff- und Flammschutzschäumen auf der Basis von wäßrigen Kunstharzen, bei denen das Kunstharz mit Schaummitteln und Druckgas aufgeschäumt wird und gegebenenfalls in Gegenwart von Zusatzstoffen ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß man einen schnell aushärtenden Trägerschaum aus Harnstoff-Formaldehyd-Harz, das ein Furanharz und/oder ein Furanharzmischkondensat unter Verwendung von Phenol und/oder Melamin und/oder Harnstoff und/oder Krcsol; und/oder ein Polyesterharz, ein Epoxyharz, ein Polyurethanharz, ein Acrylharz, ein Alkydharz, einen Phenoplast oder einen Aminoplast enthalten kann, und Schaummittel ausbildet und anschließend den Härtungsvorgang durch Zufügung von Katalysator einleitet, wobei in den fertigen kontinuierlich fließenden, aber nicht ausgehärteten Trägerschaum Zuschlagstoffe in einer oder mehreren nachgeordneten Mischkammer^) eingebracht werden.
2. Weitere Ausbildung des Verfahrens nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß man nach der Verschäumung mittels Schaummittel und Druckgas eine Nachschäumung durch unter Gasabspaltung exotherm reagierende Zusatzstoffe, bewirkt.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man dem kontinuierlich fließenden Trägerschaum organische und/oder anorganische Zuschlagstoffe ununterbrochen zuführt.
4. Verwendung der nach Ansprüchen 1 bis J erhaltenen Schaumstoffe als Isolierschäume und/ oder als Flammschutzschäume.
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