DE2542471A1

DE2542471A1 - Verfahren zur herstellung schwundarmer schaumstoffe aus haertbaren aminoplastkondensaten

Info

Publication number: DE2542471A1
Application number: DE19752542471
Authority: DE
Inventors: Johann Lenz; Knut Dipl Chem Dr Oppenlaender; Wolfgang Dipl Chem Dr Reuther
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1975-09-24
Filing date: 1975-09-24
Publication date: 1977-04-14
Also published as: DE2542471C3; DE2542471B2

Description

Verfahren zur Herstellung schwundarmer Schaumstoffe aus härtba-
ren Aminoplastkondensaten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung schwundarmer Schaumstoffe durch Umsetzen von Lösungen von härtbaren Aminoplastkondensaten, insbesondere Harnstoff-Formaldehyd-Kondensaten, Schaummitteln und Härtungskatalysatoren in Gegenwart von schwund- und brennbarkeitsmindernden Mitteln.
Aminoplast-Schaumstoffe sind schon lange bekannt und finden in der Praxis für die verschiedensten Zwecke Verwendung. Der Vorteil, daß sie sogar am Ort der Anwendung leicht herzustellen sind und gute Isolierwirkung besitzen, wird durch den Nachteil aufgewogen, daß sie beim Trocknen schwinden und sehr spröde werden.
Zur Verringerung des Schwundes von Aminoplast-Schaumstoffen kann man den Lösungen der Komponenten vor oder während des Verschäumens z.B. mehrwertige Alkohole oder ähnliche Stoffe zusetzen.
Diese Stoffe besitzen jedoch den Nachteil, daß sie die Brennbarkeit der Schaumstoffe begünstigen.
Es wurde gefunden, daß man schwundarme Schaumstoffe aus Aminoplastkondensaten mit guter mechanischer Stabilität erhält und die sich durch eine verminderte Brennbarkeit auszeichnen, wenn man als schwund- und brennbarkeitsmindernde Mittel die Umsetzungsprodukte aus ortho-Borsäure und mehrwertigen Alkoholen oder Polyalkylenglykoläthern mehrwertiger Alkohole verwendet. Es wird angenommen, daß es sich bei den besagten Umsetzungsprodukten um Ester handelt. Polyalkylenglykoläther von mehrwertigen Alkoholen, also z.B. Diolen, Äthylenglykol, Triolen, wie Trimethylolpropan, Tetrolen, wie Pentaerythrit, und höherwertigen Alkoholen, wie Sorbit, Glukose, Rohrzucker, werden in bekannter Weise durch Umsetzung solcher Alkohole mit z.B. 1 bis 20 Mol, vorzugsweise 2 bis 10 Mol, Äthylenoxid oder Propylenoxid hergestellt.
In den hieraus herzustellenden Borsäureestern kann das Molverhältnis Borsäure zu Polyäthylenglykoläther z.B. 1 : 1 bis 1 : 3 betragen. Man kann auch Borsäureester nicht alkoxylierter mehrwertiger Alkohole direkt verwenden, wobei das Molverhältnis ortho-Borsäure zu alkoholischen Hydroxylgruppen 1 : 1 bis 1 : 6, vorzugsweise 1 : 2 bis 1 : 4 betragen soll.
Da die schwundmindernde Wirkung der Zusätze offenbar auf den vorhandenen freien OH-Gruppen beruht, sollen die erzeugten Borsäureester im allgemeinen freie Hydroxylgruppen enthalten. Durch ihren Gehalt an Borsäure wird jedoch der Nachteil der Brennbarkeit, der den Alkoholen anhaftet, beseitigt. NatUrlich ist es möglich, mehrwertige Alkohole zusätzlich zu verwenden, wenn die schwundmindernde Wirkung noch verstärkt werden soll.
Die zur Herstellung von Aminoplast-Schaumstoffen geeigneten Kondensate, ihre Herstellung und Verarbeitung sind an sich bekannt, und die Handhabung des Verschäumungsverfahrens bietet dem Fachmann keine Schwierigkeit. Eine Darstellung dieser Technologie.
findet sich beispielsweise in der Zeitschrift "Kunststoffe", 57.
Jahrgang (1967), Heft 11, S. 850 bis 855.
Als Lösungen härtbarer Aminoplastkondensate eignen sich etwa die durch Umsetzen von Harnstoff und Formaldehyd im Molverhältnis 1 : 1,3 bis 1 : 2,5, bevorzugt 1 : 1,4 bis 1 : 1,6, bei pH 3,0 bis 6, d.h. im Gebiet schwach saurer Reaktion in ca. 30 bis 70 %iger wäßriger Lösung erhältlichen Produkte. Auch die Herstellung derartiger Harnstoff-Formaldehyd-Vorkondensatlösungen ist in Patentschriften und Literatur eingehend beschrieben.
Harnstoff kann dabei ganz oder teilweise durch andere übliche Aminoplastbildner ersetzt sein.
Umsetzungsprodukte aus Borsäure und mehrwertigen Alkoholen oder Polyäthylenglykoläthern solcher Alkohole werden mit Vorteil den Lösungen der Aminoplastkondensate zugesetzt. Es ist auch möglich, die Borsäureester schon während der Kondensation zuzusetzen. Die Herstellung der Borsäureester erfolgt z.B. gemäß Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, 4. Auflage, Bd. 6/2, S. 206 ff durch Verestern der Borsäure mit Glykolen u.ä. nach der Azeotrop-Methode. Entsprechende Verbindungen sind aber auch aus Borsäure und Alkylenoxiden zu erhalten.
Die Menge der Borsäureester, bezogen auf den Feststoffgehalt der Kondensat lösungen, kann zwischen 1 und 10 % betragen. Die schwundmindernde Wirkung ist aus der nachstehenden Tabelle zu ersehen; als Borsäureester wurde dabei ein Umsetzungsprodukt von Polyäthylenglykol (mittleres Molgewicht 300) und Borsäure (Molverhältnis 2 : 1) verwendet. Der Schwund wurde nach 21-tägiger Lagerung bei 200C und 60 % relativer Luftfeuchte durch Längenmessung bestimmt.
Tabelle

linearer Schwund in %

ohne Zusatz 6

mit 1 Gewichtsprozent Borsäureester 3,4

" 2 II 1( 3,1

t 4 2,6

" 8 " 2, 2,1

Höhere Zusätze als 10 X an Borsäureester bewirken zwar noch eine weitere Verminderung des Schwundes, wirken sich aber nachteilig auf die mechanische Festigkeit der fertigen Schaumstoffe aus.
Die mit Borsäureestern versehenen Aminoplastkondensate lassen sich in bekannter und üblicher Weise zu Aminoplast-Schaumstoffen verarbeiten. Es ist üblich, eine wäßrige Lösung eines Schaummittels (z.B. eines Alkylarylsulfonats), die eine Säure als Härtungskatalysator enthält, in einer geeigneten Einrichtung auf zu schäumen, dem wäßrigen Schaum die Aminoplast-Kondensatlösung zuzusetzen und zu mischen. Der dabei erhaltene Harzschaum härtet innerhalb von kurzer Zeit aus.
Die Weiterverarbeitung der hergestellten Aminoplast-Schaumstoffe ist an sich bekannt und bedarf daher keiner näheren Beschreibung.
So ist es zum Beispiel möglich, Harnstoff-Formaldehyd-Schaumstoffe in einer kontinuierlichen Mischvorrichtung aus einer Harzlösung und einer säurehaltigen Schaummittellösung herzustellen und in noch schlagsahneartig weicher Form in Rohrleitungsschächte, Zwischenräume in Wänden, Verkleidungen und andere Hohlräume einzufüllen, wo die Schaumstoffe nach dem Erhärten und Austrocknen als Isoliermittel gegen Wärme, Kälte und Schall wirken.
Beispiel 1 In einem Verschäumungsgerät wird eine Lösung, bestehend aus 1740 Gewichtsteilen Wasser, 32,5 Gewichtsteilen einer schaumerzeugenden Substanz, 8,95 Gewichtsteilen Resorcin und 37,8 Gewichtsteilen Phosphorsäure mit einem Gehalt von 44,2 % P205 mittels Luft zu einem feinen Schaum aufgeschäumt.
Zu diesem Schaum gibt man eine Lösung, die folgendermaßen zusammengesetzt ist: 3030 Gewichtsteile einer 38 %igen wäßrigen Harzlösung, hergestellt in bekannter Weise durch saure Kondensation von Harnstoff und Formaldehyd im Molverhältnis 1 : 1,9, 197 Gewichtsteile Harnstoff, 446 Gewichtsteile Wasser und 92 Gewichtsteile eines Umsetzungsproduktes aus 2 Mol Polyäthylenglykol mit einem mittleren Molgewicht von 300 und 1 Mol Borsäure Das Gemisch wird durch intensives Rühren homogenisiert. Anschließend wird der erhaltene Schaum in eine Form gegossen und bei Raumtemperatur bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Das so erzeugte Material, dessen Raumgewicht ca. 15 kg/cbm beträgt, zeigt nach dem Trocknen einen linearen Schwund von 2,1 %. Ein Schaumstoff gleichen Raumgewichts, der ohne den Zusatz des Umsetzungsproduktes aus Polyäthylenglykol und Borsäure hergestellt wurde, it) Den Borsäureester erhält man durch azeotrope Entwässerung der Komponenten in Toluol.
zeigte nach dem Trocknen bis zur Gewichtssubstanz einen Schwund von 5,8 %.
Beispiel 2 Es wird in gleicher Weise verfahren wie in Beispiel 1, jedoch wurden anstelle der 92 Gewichtsteile Borsäureester 98 Gewichtsteile eines Umsetzungsproduktes aus 2,6 Mol Propylenglykol und 1 Mol Borsäure zugegeben. Der erzeugte Schaumstoff zeigte nach dem Trocknen bis zur Gewichtskonstanz bei Raumtemperatur einen linearen Schwund von 1,4 %.

Claims

Patent ansprüche 1. Verfahren zur Herstellung schwundarmer Schaumstoffe aus Aminoplastkondensaten durch Umsetzen von Lösungen von härtbaren Aminoplastkondensaten, Schaummitteln und Härtungskatalysatoren in Gegenwart von schwund- und brennbarkeitsmindernden Mitteln, dadurch gekennzeichnet, daß man als derartige Mittel die Umsetzungsprodukte aus ortho-Borsäure und mehrwertigen Alkoholen oder Polyalkylenglykoläthern mehrwertiger Alkohole verwendet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Aminoplastkondensat ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat verwendet.