DE2440791C3 - - Google Patents

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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 Schaummitteln und Druckgas aufgeschäumt und anschließend gehärtet wird, wobei man die chemischen und/oder die mechanischen Eigenschaften der Schäume durch Zuschlagstoffe verbessert.
Schaumkunststoffe auf Harnstoff-Formaldehyd-Basis sind gemäß DIN 7726 Teil 1 Stoffe, die durch Vermischen einer wäßrigen Harnstoff-Formaldehyd-Harzlösung und einer durch Druckluft aufgeschäumien wäßrigen Tensidlösung oder durch Aufschäumen einer wäßrigen Harz-Tensid- Lösung hergestellt und mittels Kalaiysatoren auf Phosphorsäurebasis gehärtet werden. Den Lösungen kann man zur Steuerung der Eigenschaf ten 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 Schäüflimitteläiifschäü* müng wird in der D&ÖS 15 69 550 beschrieben, Gemäß dem dortigen Verfahren wird ein aufgeschäumtes Schaummittel, Kunstharz; and ein Härlüngsmittel vermischt, Und zu dem sich bildenden Kunsthärzschaum in noch fertigem aber nicht ausgehärteten Zustand gibt man während oder nach der Vereinigung der zu seiner Erhärtung führenden Reaktiönskomponehien ein öder 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 ϊ 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 Harzlösung unter Ausbildung eines Trägerschaumes, der erst in einer späteren Phase durch Härter, z. B. Säuren, gehärtet wird. Eine solche Harzaufschäumung vermeidet die Nachteile der Schaummittelschäumung. Insbesondere können die Verstopfungen der Zule'Uingsdüsen für das Harz vermieden werden. Während bei der Schaummittelaufschäumung in der Regel unmittelbar beim Austritt der Harzlösung aus der Zuführungsdüse 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. In 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 Flammschutzschäumen 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
■Ό 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 Polvurethanharz, ein Acrylharz, ein Alkydharz, einen Phenoplast oder einen
W Aminoplast enthalten.
wemäß einer Ausführungsform kann nach der Verschäumung mittels Schaummittel und Druckgas eine Nachschäumung durch unter Gasabspaliung exotherm reagierende Zusatzstoffe 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.
6ö fest werden, aufnehmen muß, ohne daß das Schaumge* füge zusammenbricht.
Der Trägerschaum wird mit einem Schaummittel-z. B. auf Gründlage von Öl und/oder Fettsäuren oder deren Salze, und mit Druckgas Verschäumt- Anschließend wird der Trägerschaum durch Katalysatoren benelzl und der HärlUngs- bzw, Reaktionsvorgang eingeleitet.
In diesen fertigen, aber noch nicht ausgehärteten Trägerschaum werden durch eine oder rrtehrere weitere
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, eingedost 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 Flammschutzschäumen 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 Uranharzen, Polyesterharzen, Epoxyharzen, Polyurethanharzen, Acrylharzen, Alkydharzen, Phenoplaste oder Aminoplaste kann man die Oberflächenbeschaffenheit und die Siiukturfestigkeit 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, erhöhen die Feuerbeständigkeit der Schäume. Gibt man als Zusatzstoffe z. B. Glyzerin oder Zucker zu den Schäumen, so kann sich im Falle eines Brandes eine feste harte Kohlenschicht ausbilden, die eine weitere Verbrennung im Inneren der Schäume abschirmt. Außer Zucker oder Glyzerin sind auch Dectrose oder Stärke oder andere mehrwertige Alk' >hole geeignet.
Durch den Zusatz von Cnlorparaffin wird eine Plastifizierung der Schäume erzielt, während durch Zugabe von Ölsäure die Wasserbeständigkeit verbessert wird.
Besonders geeignete Schaummittel sind solche auf Basis von Sulfonierungsprodukten von pflanzlichen Fetten.
Gibt man dem Trägerschaum aus Harnstoff-Formaldehydharz noch weitere Harze wie Furanharz oder Furanharzmischkondensate hinzu, so können diese 1 bis 90%, vorzugsweise 5 bis 60% ausmachen.
Nachfolgend werden eine Reihe von geeigneten Zusammensetzungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens genannt:
I.UF-Trägerschaum + Furanharz = 140 kg/m3
1. Komponente: 30.000g Urea-Formaldehyd-Harz,
5.000 g Furanharz-Mischkondensat, 1.00G g Schaumpulver
2. Komponente: 8.950 g Phosphorsäure,
4.000 g Resorcin
3. Komponente: 25.000 g Furanharz.
25.000 gUF-Harz.
21.000 g Zement,
10.000 g Asbest,
10.000 gChina-Clay
4. Komponente: 50 g Natronlauge
Zusammen 140.000 g
2.UFiTragerschaum + Alkydharz = 8Ö kg/m3
Alkydharz = 80 kg/m3
f. Komponente: 20.000 g ÜF*Harz,
5.000 g Alkyd,
500gSchaumpulver
2 Komponente; 6500 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 = 18 kg/m3
1. Komponente:
2. Komponente:
3. [komponente:
Zusammen
8.000 g U F-H arz, ZOOOg Acrylharz,
200 g Schaumpulver
720 g Phosphorsäure,
500 g Resorcin,
250 g Glycerin 2330 g Chlorparaffin, 2.000 g UF-Harz, 2.000 g Acryl 18.000 g
4. UF-Trägerschaum + Epoxidharz = 25 kg/m3
!.Komponente: 12.000 g U F-H arz, 2.000 g Epoxidharz, 200 g Schaumpulver
2. Komponente: 1.000 g Phosphorsäure,
IJOOg 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/m3 I.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 gFuranh.irz, 12.000 g Asbest, 12.000 gChina-Clay,
1.000 g hochdisperse Kieselsäure, Zusammen 58.000 g
6. UF-Trägerschaum + Furanharz = 77 kg/m3
I.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-Trägersehaum -t- Furanharz = 26 kg/mJ
1, Komponente: 8.000 g UF-Harz,
200 g Schaumpulver 2.000 g Phosphorsäure,
800 g Glycerin 5.000 g UF-Harz, 10.000 g Phenol· Furanharz^
Mischkondensat
Zusammen 26.000 g
2, Komponente:
3. Komponente:
8, UF-Trägerscbaum + Furanharz = 13 kg/m3
1, Komponente: 8.000 g UF-Harz,
180 g Schaumpulver
2, Komponente: 1.700 g Phosphorsäure,
1,000 g Glycerin
3, Komponente: 1.000 g Furanharz,
500 g UF-Harz, 400 g Dextrin, 120 g Harnstoff
Zusammen
13.000 g
Die Raumgewichte der erfindungsgemäß hergestellten Kunststoff- und Flammschutzschäume können zwischen etwa 5 bis 200 kg/m3 und mehr betragen. Je 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 DlN 4Ί02 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 Kresol; 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(n) eingebracht werden.
2. Weitere Ausbildung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeicnnet, 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 3 erhaltenen Schaumstoffe als Isolierschäume und/ oder als Flammschutzschäume.
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