DE2531241C3

DE2531241C3 - Verfahren zum Herstellen von Schaumstoffen aus Gemischen von bituminösen Massen, Phenolharzen und Treibmitteln

Info

Publication number: DE2531241C3
Application number: DE2531241A
Authority: DE
Inventors: Wolf-Dietrich 6369 Schoeneck Schoellhorn
Original assignee: Ruetgerswerke AG
Current assignee: Ruetgers Germany GmbH
Priority date: 1975-07-12
Filing date: 1975-07-12
Publication date: 1978-03-23
Also published as: GB1493798A; FR2318194A1; DE2531241B2; DE2531241A1; FR2318194B1; BE843937A; NL7606599A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Schaumstoffen aus Gemischen von bituminösen Massen, Phenolharzen und Treibmitteln.

In der DT-AS 1620847, der DT-OS 1620849 und der DT-AS 1770690 werden Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen aus bituminösen Massen und Phenolharzen beschrieben. Das Verfahren gemäß der DT-AS 1620847 zur Herstellung von Schaumstoffen aus bituminösen Massen und/oder Teeren, Kunstharzen und gegebenenfalls Modifikationsmitteln ist dadurch gekennzeichnet, daß man Mischungen aus bituminösen Massen und/oder Teeren mit Novolaken in Abwesenheit freier Säure mit an sich bekannten Novolakvernetzungsmitteln, die auch als Treibmittel dienen, in geschmolzenem Zustand bei 150 bis 210° C verschäumt und aushärtet und anschließend die Schaumblöcke mehrere Stunden bei 200 bis 300° C nachbehandelt. Nach der DT-AS 1770690 wird das verwendete Phenolharz est im Gemisch mit der bituminösen Masse aus einem Phenol und Hexamethylentetramin gebildet.

Es zeigte sich jedoch, daß eine wirtschaftliche Produktion nach diesen Verfahren nur sehr schwierig zu verwirklichen ist. Durch die verfahrensbedingten Gegebenheiten - das Arbeiten in der Schmelze bei Temperaturen von 150 bis 210° C und die äußerst kurze Startzeit des Reaktiongsgemisches von ca. 4 bis 8 Sekunden - konnten nur relativ kleine Ansätze im diskontinuierlichen Betrieb bewältigt werden, wobei kaum vertretbare Ausschußquoten aufgrund ungenügender Vermischung der Reaktionskomponenten anfielen. Da bei diesem Verfahren Hexamethylentetramin gleichzeitig als Vernetzer und Treibmittel wirkt, ist die Variationsbreite dieser Komponente stark begrenzt. Durch Erhöhung des Anteiles an Hexamethylentetramin wird der Treibmittelanteil erhöht, wodurch ein gewünschtes niedrigeres Schaumraumgewicht resultiert. Gleichzeitig erhöht sich aber auch die Menge des Härters und dadurch die Reaktionsgeschwindigkeit der schäumbaren Masse. Bei der technischen Anwendung der Verfahren zeigte sich, daß es aus mischtechnischen Gründen kaum möglich war, ein Schauinraumgewichi unter 180 kg/m³ zu erzielen. Als weiterer Nachteil dieser Verfahren ist die notwendige thermische Nachbehandlung der Schaumstoffblöcke bei 200 bis 300° C während ca. 24 Stunden anzusehen.

Der nach diesen Verfahren hergestellte Schaumstoff ist brennbar und wird nach den »Ergänzenden Bestimmungen zu DIN 4102« als normalentflammbar

ίο B₂ eingestuft.

Wünschenswert war, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung des ansonsten mit hervorragenden Eigenschaften ausgestatteten Schaumstoffes auf iJasis Phenolharz und bituminösen Massen oder Teeren zu

¹S entwickeln.

Die Erfindung löst diese Aufgabe, indem sie von

einer wäßrigen Phenol-Resol-Harzlösung ausgeht, welcher Steinkohlenteerpech und/oder Bitumen in

, fein gepulverter Form beigemengt wird, und diese Mischungdann in an sich bekannter Weise mit Treibmitteln, gegebenenfalls Modifikationsmitteln, und einer Härtersäure, jedoch in Abwesenheit von Emulgatoren verschäumt und gehärtet wird.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum

as Herstellen von Schaumstoffen aus Gemischen von bituminösen Massen, Phenolharzen, Treibmitteln und gegebenenfalls Füllstoffen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß einer 70- bis 80%igen wäßrigen Phenol-Resol-Harz-Lösung ein Steinkohlenteerpech und/ oder ein Bitumen in fein pulverisierter Form im Verhältnis von Phenolharz zu bituminösem Pulver von 1 : 1 bis 10 : 1 zugemischt und die Mischung durch Zugabe von Treibmitteln und einer Härtersäure verschäumt und gehärtet wird.

Als Treibmittel werden vorteilhaft Pentan, Hexan oder Halogenkohlenwasserstoffe, wie Trichlorfluormethan verwendet.

Der resultierende Schaumstoff ist in seiner Zellstruktur identisch mit den nach den bekannten Verfahren hergestellten Schaumstoffen und weist dieselben vorzüglichen Eigenschaften auf wie dieser. Durch geeignete Wahl der Härtersäure wird zusätzlich die Entflammbarkeit und vor allem ein Nachglühen des Schaumstoffes völlig verhindert.

Die erheblichen Vorteile des erfindungsgemäßen Schäumverfahrens gegenüber den bekannten Verfahren liegen auf folgenden Gebieten:
a) Verwendung von festem, gepulverten Pech und/oder Bitumen,

b) Verschäumung und Härtung bei Raumtemperatur ohne Wärmezufuhr von außen,

c) Verschäumung auf herkömmlichen Verschäumanlagen, wie sie für die Herstellung von Phenolharzschäumen üblich sind, in diskontinuierlicher oder kontinuierlicher Weise (Doppelbandanlage oder kontinuierliche Blockverschäumung),

d) leichte und sichere Variation des Raumgewichtes und der Porosität des Schaumstoffes durch die zugegebene Treibmittelmenge,

e) die Verwendung von Hexamethylentetramin zur Härtung wie auch zur Treibgasbildung entfällt, damit ist dieses Verfahren umweltfreundlich,
f) Die Nichtbrennbarkeit des erzielten Schaumes ist bei geeigneter Wahl der Härtesäurt,, z. B. bei Verwendung von Phosphorsäure, erheblich günstiger als bei den früher erhaltenen Schäumen. Es ist davon auszugehen, daß in den Vernetzungsreaktionen der Phenolharze Komponenten der bi-

tuminösen Massen mit einbezogen werden. Als unabdingbare Voraussetzung für eine chemische Reaktion zwischen den Komponenten Phenolharz und bituminöse Masse wurde eine innige Vermischung der Komponenten angesehen. Es herrschte daher die Meinung vor, daß diese innige Vermischung und die dadurch gegebene Reaktionsmöglichkeit der Komponenten nur im flüssigen Zustand zu erzielen sei. Bei den bekannten Verfahren wurde daher bei 150 bis 210° C und unter Einsatz von Novolaken gearbeitet.

Nicht erkannt wurde und vom Fachmann nicht voraussehbar war die Tatsache, daß auch nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine chemische Reaktion zwischen fester pulverisierter bituminöser Masse und Phenol-Resol-Harz während des Härtungsprozesses ¹S eintritt. Das Pulver aus bituminöser Masse dient also nicht als inaktiver Füllstoff, sondern stellt eine in den Härtungsprozeß einbezogene Reaktionskomponente dar. Dies ergibt sich aus den praktisch identischen Schaumstoffen, welche durch die bekannte und die ^ao nun vorgeschlagene Schäummethode erzielt werden.

Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Verschäumung ohne Zusatz von oberflächenaktiven Substanzen (Emulgatoren) erfolgt. Die schaumstabilisierende Wirkung der aufschäumenden Masse erfolgt überraschenderweise durch das eingesetzte Pulver aus bituminöser Masse. Bei Mitverwendung von Emulgatoren bzw. Schaumstabilisatoren resultiert ein mehr oder weniger feinzelliger Schaumstoff von erheblich 3<> minderer Qualität hinsichtlich seiner mechanischen und feuertechnischen Eigenschaften.

Als Härtungsmittel verwendet das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise eine Lösung von p-Toluolsulfonsäure in ca. 80- bis 85 %iger Phosphorsäure. Jedoch können selbstverständlich auch andere bekannte Säuren zur Härtung herangezogen werden.

Selbstverständlich können auch in dieses Schaumsystem inaktive Füllstoffe, wie Perlite, Glasfasern oder Harnstoffschaumpartikel, eingearbeitet werden, um so zu modifizierten Schäumen zu gelangen.

Die nachfolgend beschriebenen Beispiele wurden nach dem Handansatzverfahren hergestellt, indem das Teerpechpulver durch kräftiges Rühren in die wäßrige Phenol-Resol-Harz-Lösung eingebracht wird. Anschließend erfolgt die Zugabe und Vermischung von Füllstoffen, wie z. B. Glasfasern und dem Treibmittel.

In diese Mischung wird dann die Härtersäure eingerührt und diese schäumfähige Masse vor dem Aufschäumen in eine Form umgegossen. Die Aufschäumungund Härtung erfordert keine weitere Wärmezufuhr und ist nach ca. 1—3 Minuten beendet.

Beispiel 1

285 Tl wäßrige Phenol-Resol-Harz-Lösung (76%ig) 167Tl Teerpechpulver EP 167° C, 99,6% S 90μ 10 Tl Hexan

37 Tl H₃PO₄ 80%ig / p-Toluolsulfonsäure 1 : 1

Der daraus erhaltene Phenol-Resol-Pechschaum weist folgende Eigenschaften auf:
Raumgewicht 100 kp/m³
Druckspannung 7,2 kp/cm²
Poren grobporig, 1-3 mm Durchmesser

Beispiel 2

300 Tl wäßrige Phenol-Resol-Harz-Lösung (76%ig) 300Tl Teerpechpulver EP 185° C, 99,6% S 90 μ

9Tl Hexan
39 T! H₃PO₄ 80%ig / p-Toluolsäure 1 : 1

Der daraus erhaltene Phenol-Resol-Pechschaum weist folgende Eigenschaften auf:
Raumgewicht 145 kg/m³
Druckspannung 14,4 kp/cm²
Poren grobporig, 0,5-2 mm Durchmesser

Beispiel 3
107 T! wäßrige Phenol-Resol-Harz-Lösung

(76%ig)
53,5 Tl Teerpechpulver EP 167° C, 99,6 % S

90 μ

4,86 Tl Trichlortrifluoräthan
24 Tl H₃PO₄ 85 %ig / p-Toluolsulfonsäure /

Teerpechpulver im Verhältnis 100/80/90 Der daraus erhaltene Phenol-Resol-Pechschaum hat ein Raumgewicht von 110 kg/m³.

Beispiel 4

400 Tl wäßrige Phenol-Resol-Harz-Lösung (76%ig)

100 Tl Teerpechpulver EP 167° C, 99,6% S 90 μ

5 Tl Glasfasern, Schnittlänge 3 mm

9Tl Hexan

45 Tl H₃PO₄ 80%ig / p-Toluolsulfonsäure 1 : 1

Der daraus erhaltene Phenol-Resol-Pechschaum

hat ein Raumgewicht von 125 kg/m³.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Schaumstoffen aus Gemischen von bituminösen Massen, Phenolharzen, Treibmitteln und gegebenenfalls Füllstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß einer 70- bis 80%igen wäßrigen Phenol-Resol-Harz-Lösung ein Steinkohlenteerpech und/oder ein Bitumen in fein pulverisierter Form im Verhältnis von Phenolharz zu bituminösem Pulver von 1 : 1 bis 10 : I zugemischt und die Mischung durch Zugabe von Treibmitteln und einer Härtersäure verschäumt und gehärtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Treibmittel Pentan, Hexan oder Halogenkohlenwasserstoffe, wie Trichlorfluormethan verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Härtersäure eine Lösung von p-Toluolsulfonsäure in ca. 80- bis 85%iger Phosphorsäure verwendet wird.