DE2735418C3

DE2735418C3 - Verbundformkörper und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2735418C3
Application number: DE2735418A
Authority: DE
Inventors: David Lee Washington Boro Barnett; Peter Allan Christie; Lewis William Eckert
Original assignee: Armstrong Cork Co
Current assignee: Armstrong World Industries Inc
Priority date: 1976-08-06
Filing date: 1977-08-05
Publication date: 1980-01-10
Also published as: DE2735418B2; DE2735418A1; US4128524A; JPS5321251A

Description

2. Formkörper nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß er als metallmodifiziertes Harnstoff-Melamin-Formaldehyd-Harz ein titanmodifiziertes Harnstoff-Melamin-Formaldehyd-Harz enthält.

3. Formkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die expandierten Perlitteilchen eine Korngröße im Bereich von etwa 0,15 bis 4,0 mm haben.

4. Verstärkter Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bestehend aus

(a) 40 bis 79 Gew.-% expandierten Perlitteilchen,

(b) 20 bis 40 Gew.-% eines mit einem Metall der vierten Nebengruppe des Periodensystems modifizierten, gehärteten Harnstoff-Melamin-Formaldehyd-Harzes und

(c) 1 bis 20 Gew.-% eines faserförmigen Verstär- jo kungsnidterials.

5. Formkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er als faserförmi'-es Verstärkungsmaterial ein organisches faserförmiges Verstärkungs- ·> material, ein anorganisches faserförmiges Verstärkungsmaterial oder Gemische davon enthält.

6. Verstärkter Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bestehend aus

(a) 36 bis 68 Gew.-% expandierten Perlitteilchen,

(b) 17 bis 36 Gew.-% eines mit einem Metall der vierten Nebengruppe des Periodensystems modifizierten, gehärteten Harnstoff-Melamin-Formaldehyd- Harzes,

(c) 1 bis 18 Gew.-% eines faserförmigen Verstärkungsmaterialsund

(d) 14 bis 10Gew.-% eines Füllstoffes.

(c) den Formkörper bei einer Temperatur von etwa 65 bis 95⁰C unter Bildung des Verbundformkörpers härtet.

7. Formkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß er als Füllstoff einen Ton, Glimmer, Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Holzmehl oder Gemische solcher Füllstoffe enthält.

8. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man

(a) expandierte Perlitteilchen, eine wäßrige Lösung eines mit einem Metall der vierten Nebengruppe des Periodensystems modifizierten Harn= stoff-Melamin-Formaldehyd-Harzes sowie gegebenenfalls ein faserförmiges Verstärkungsmaterial und gegebenenfalls einen Füllstoff unter Bildung des Ausgangsgemisches gleichförmigvermischt,

(b) das Ausgangsgemisch in einer Form unter einem Druck von etwa 9 bis 14 kg/cm² unter Bildung eines Formkörpers verformt und

Die Erfindung betrifft einen Formkörper, der anorganische Teilchen und ein Harzbindemittel enthält,

ίο und bezieht sich speziell auf einen formgepreßten und gehärteten Formkörper, der expandierte Perlitteilchen sowie ein metallmodifiziertes Harnstoff-Melamin-Formaldehyd-Harz enthält. Das geformte Produkt eigent sich zur Verwendung für Bau- und Konstruktionsteile, wie als Brandschutz, wänmeisolierende Wandplatten und insbesondere als Deckenplatten. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung der vorstehend beschriebenen Formkörper.

Auf dem angegebenen Fachgebiet sind geformte Verbundmaterialien, die sich zur Verwendung in der Bauindustrie und als Konstruktionsmaterialien, wie Deckenplatten, Wandplatten und dergleichen, eignen, gut bekannt und finden heutzutage weite Verwendung. Im allgemeinen enthalten diese Materialien feste Materialien, wie anorganische oder organische Teilchen oder Fasern, die mit, Hilfe eines Bindemittels miteinander verbunden sind. Repräsentative Beispiele für solche geformte Verbundmaterialien sind in den US-Patentschriften 25 83 292, 31 32 956, 30 95 347, 35 22 067 und 38 86 076 beschrieben. In den angegebenen Patentschriften wird die Verwendung von Bindemitteln, wie Natriumsilikat, Ton und Stärke, zusammen mit Perlit, angegeben. In keiner dieser Literaturstellen wird jedoch ein zufriedenstellendes thermisch härtendes Bindemittel genannt.

Zu wünschenswerten Eigenschaften, welche diese geformten Verbundmaterialien besitzen sollen, gehören Starrheit und Festigkeit der Struktur, gute Wärmeisolationseigenschaften, akustische Isolaiionseigenschaften, leicht zu schmückende oder prägende Oberflächen, fehlende Brennbarkeit und insbesondere ein geringer Pegel der Entwicklung schädlicher Gase beim Erhitzen oder beim Brand und dergleichen. Außerdem sind die Dimensions- bzw. Formbeständigkeit unter schwankenden Bedingungen der Feuchtigkeit und Temperatur sowie niedere Dichte wünschenswerte Eigenschaften. In der jüngeren Zeit wurden weitgehende Untersuchungen im Hinblick auf verschiedene Zusammensetzungen und Produkte, die als Baumaterialien geeignet sind, durchge-

^r><> führt und werden weiterhin durchgeführt und vor kurzem wurde besonderer Wert auf die Herstellung von nichtbrennbaren oder feuerbeständigen Materialien und Materialien, die ständig geringere Mengen an toxischen Gasen im Brandfall abgeben, gelegt.

Yt Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Formkörper mit guten Wärmeisolationseigenschaften und Schaliisolationseigenschaften zur Verfügung zu stellen, die sich als Baumaterialien eignen, die gute Strukturfestigkeit, insbesondere gute Druckbeständigkeit sowie

ho gute Dimensionsbeständigkeit und Widerstandsfähig= keit gegen Verformung unter feuchten Bedingungen, besitzen und nicht brennbar sind. Die erfindungsgemäßen Formkörper sollen außerdem niedere Dichte haben, selbst gute Struktur aufweisen und gute Anpaßbarkeit

bj an andere Texturen bzw. Strukturen durcli Anwendung geeigneter Formen zeigen.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Formkörper, der aus

4)

(a) etwa 80 bis 60 Gew.-°/o expandierten Perlitteilchen und

(b) etwa 20 bis 40 Gew.-°/o eines metallmodifizierten Harnstoff-Melamin-Formaldehyd-Harzes, das verformt und gehärtet wurde, besteht.

Gemäß einer zweiten Ausluhrungsform der Erfindung ist Gegenstand der Erfindung ein verstärkter Formkörper, der aus

ίο

(a) etwa 79 bis 40 Gew.-°/o expandierten Perlitteilchen,

(b) etwa 20 bis 40 Gew.-°/o eines gehärteten, metallmodifizierten Hamstoff-Melamin-Formaldehyd-Harzes und

(c) etwa 1 bis 20 Gew.-°/o eines organischen oder r, anorganischen Fasermaterials

besteht.

Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist Gegenstand der Erfindung ein verstärkter Formkör- :n per, der aus

(a) etwa68bis35Gew.-% expandierten Peslitteilchen,

(b) etwa 17 bis 36 Gew.-% eines gehärteten metallmodifizierten Harnstoff-Melamin-Formaldehyd-Harzes,

(c) etwa 1 bis 18 Gew.-% eines organischen oder anorganischen Fasermaterials und

(d) etwa 14 bis 10 Gew.-% eines Füllstoffes, vorzugsweise Ton, so

besteht

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des vorstehend beschriebenen Formkörpers ist dadurch gekennzeichnet, daß man y,

(1) expandierte Perlitteilchen, eine wäßrige Lösung eines metallmodifizierten Harnstoff-Melamin-Formaldehyd-Harzes und gegebenenfalls ein Fasermaterial mit oder ohne Zusatz eines Füllstoffes in den vorstehend beschriebenen Gewichtsverhältnissen unter Bildung eines Verbundgemisches vermischt,

(2) das Verbundgemisch in einer Form unter einem Druck von etwa 8,8 bis 14,1 kg/cm² unter Bildung 4-, eines Formkörpers verformt und

(3) den Formkörper bei einer Temperatur von etwa 65 bis 95°C zur Bildung des Verbundfornikörpers härtet.

■50

Wie vorstehend erläutert wurde, umfaßt der erfindungsgemäße Formkörper zwei, drei oder vier wesentliche Komponenten, bestehend aus expandierten Perlitteilchen und einem metallmodifizierten Harnstoff-Melamin-Formaldehydharz sowie gegebenenfalls einem faserförmigen Verstärkungsmaterial mit oder ohne Zusatz eines Füllstoffes.

Der erste Bestandteil des erfindungsgemäßen Formkörpers besteht aus expandierten Perlitteilchen. Es zeigte sich, daß durch Ersatz des Perlits durch ^n Vermiculit weniger zufriedenstellende Ergebnisse erreicht wurden, beispielsweise im Hinblick auf die Festigkeit. Unter der hier verwendeten Bezeichnung »expandierte Perlitteilchen« soll auch Perlitmineral verstanden werden, welches durch Erhitzen aufgebläht t,*-, (exfoliated) worden ist. Zu geeigneten expandierten Perlitteilchen, die i'Or die Zwecke der Erfindung verwendet werden können, gehören Perlitteilchen, die erhalten wurden, indem man natürliches vulkanisches Perlitmineral mit einem Gehalt an etwa 2 bis 5% überschüssigem Wasser durch Erhitzen auf etwa 871 bis 1010⁰C unter Bildung von leichten, zelligen, glasartigen Bruchstücken aufgebläht hat.

Für die Zwecke der Erfindung eignen sich expandierte Perlitteilchen, die eine Korngröße im Bereich von etwa 0,15 bis 4 mm, vorzugsweise etwa 0,3 bis 1,0 mm, haben. Bei Korngrößen unterhalb dieser Bereiche besteht die Tendenz, daß die Dichte des endgültig erhaltenen Formkörpers, wie einer Platte, erhöht wird, während bei höheren Korngrößen schlechtes Verpressen, geringere Festigkeit des Produkts, erhöhte Brüchigkeit und eine Verminderung der Fähigkeit, in dem endgültig gebildeten plattenartigen Produkt feine Strukturdetails zu erzielen, resultiert. Die gewünschten Korngrößen entsprechen einem Bereich der Schüttdichte von etwa 0,04 bis 0,05 g/cm³. Perlit ist ein wohlbekanntes Material und ist nicht nur in Form des natürlichen Minerals im Handel ..ihältJich, sondern ist auch in bereits expandierter For ti handelsüblich. Geeignete Vertriebsfirmen für die expandierten Perlitteilchen, die sich für den erfindungsgemäßen Verbundformkörper eignen, sind die Johns-Manville und Grefco Company. Der Korngrößenbereich des expandierten Perlits kann durch Regelung der Aufblähbedingungen, d. h. durch Regelung des Expansionsverfahrens, und durch Klassierungsvorgänge der expandierten Perlitteilchen selbst eingestellt werden.

Die zweite wesentliche Komponente des erfindungsgemäßen Formkörpers stellt das metallmodifizierte Harnstoff-Melamin-Formaldehyd-Harz dar. Im allgemeinen läßt sich das metallmodifizierte Harnstoff-Melamin-Formaldehyd-Harz als Kondensationsprodukt des Reaktionsprodukts eines Metallhalogenids der vierten Nebengruppe des Periodensystems, wie Titantetrachlorid, mit Harnstoff und anschließende Kondensation dieses Produkts mit einem Harnstoff-Melamir.-Formaldehyd-Material beschreiben. So eignen sich als Bindemittel für die Zwecke der Erfindung Harze, wie sie in Jer US-PS 37 87 368 beschrieben sind. Wenn auch mit Hilfe von Titanverbindungen modifizierte Harze bevorzugt werden, weil sie kurze Härtungsdauer haben und geringe Kosten verursachen, können doch auch zirkon- und hafniummodifizierte Harze eingesetzt werden. Außerdem können anstelle von Harnstoff auch andere Verbindungen als Harnstoff, die zwei bewegliche Wasserstoffatome aufweisen, verwendet werden, wie in der US-PS 37 87 368 erläutert wird.

Darüber hinaus können anstelle von Formaldehyd zur Herstellung des Harzes auch andere Aldehyde als Formaldehyd zur Durchführung des erfindungsgemäßevi Verfahrens und zur Herstellung des erfindungsgemäßen Produkts verwendet werden. Im allgemeinen wird dieses in dem erfindungsgemäßen Formkörper als Bindemittel vorliegende Kondensationsprodukt in Form einer wäßrigen Lösung eingesetzt, die eine Konzentration von mindestens etwa 54 Gew.-%, vorzugsweise etwa 54 bis 56 Gew.-%, hat. Wenn die Konzentration aller Materialien in dem Bindemittel ausschließlich Wasser weniger als etwn 51 Gew.-% beträgt, .0 wird ein schlecht verdichtetes Harz erhalten. Für die Zwecke der Erfindung läßt sich jedoch jede beliebige Konzentration oberhalb 54 Gew.-% anwenden, wobei Konzentrationen von mehr als etwa 56% im wesentlichen unnötig und daher im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit nicht wünschenswert sind.

Das Bindemitlelharz in Form einer Lösung einer

Konzentration von etwa 54 bis 56 Oew.-% in Wasser kann aus dem Reaktionsprodukt des Halogenids eines Metalls der vierten Nebengruppe (IVG) mit Harnstoff einer Konzentration von etwa 68 bis 70 Gew.-% in Wasser mit einem Harnstoff-Melamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukt einer Konzentration von etwa 51 Gew.-% in Wasser hergestellt werden. Hs eignen sich jedoch im wesentlichen alle Harze, die mit Hilfe des in der US-PS 37 87 368 beschriebenen Verfahrens hergestellt werden, als Bindemittel für die Zwecke der Erfindung.

So kann im einzelnen das mctallmodifi/icrlc Harnstoff-Melamin-Fornialdehyd-llarz, das als zweite Komponente des erfindungsgemäßen Formkörpers verwendet wird, wenn Titan als Beispiel für das modifizierende Metall verwendet wird, als Harzkomponente, durch Vermischen von /.. B. Titantetrachlorid und Harnstoff in Wasser, anschließende Zugabe von Natriumbicarbonat. wie z. B. in der US-PS 37 87 368 beschrieben wird, und Vermischen dieses Produkts mit einem Harnstoff-Mclam in -Formaldehyd- Kondensationsprodukt unter Bildung der Harzkomponente, hergestellt werden.

Geeignete Beispiele für metallmodifizierte Harnstoff-Melamin-Formaldehyd-Harze, die für die Zwecke der Erfindung verwendbar sind, sind in der US-PS 37 87 368 beschrieben. Die dort genannten Verbindungen seien hier ausdrücklich als repräsentative Beispiele für die Zwecke der Erfindung genannt. So können erfindungsgemäß metallmodifizierte Amid-Aldehyd-Polymere verwendet werden, die mit Hilfe eines Verfahrens erhalten werden, bei dem ein Metallhalogenid. wie Zirkonhalogenid, Hafniumhalogenid. Titanhalogenid oder deren Gemische bzw. entsprechende Oxyhalogenide, mit mindestens einem Amid, das wenigstens zwei ersetzbare Wasserstoffatome hat, in einem Verhältnis von etwa 0.01 bis 0.5 Mol des Metallhalogenids pro Mol des Amids in Gegenwart von Wasser oder mit nachfolgender Zugabe von Wasser umgesetzt werden, wobei ein wäßriges Produkt gebildet wird. D'C zugesetzte Wassermenge beträgt etwa 0,3 Mol bis 10 Mol pro Mol des Amids. Danach vermindert man die Azidität des walJrigen Produkts und setzt das waurige Produkt mit mindestens einem Aldehyd um.

Geeignete Amide sind alle üblichen Amide, wie aliphatische Monocarbonsäureamide, insbesondere Formamid, Acetamid, Propionamid, Butyramid und dergleichen, jedoch auch Diamide. wie Adipinsäureamid. Bernsteinsäureamid, Maleinsäureamid und dergleichen. Aminoplastbildner, wie Harnstoff. Biuret. Äthylenharnstoff, Propylenharnstoff, Melamin, Guanidin und dergleichen, sowie Analoge dieser Verbindungen. Am stärksten bevorzugt werden Harnstoff und/oder Biuret.

Zu geeigneten Aldehyden gehören aliphatische Aldehyde, wie Formaldehyd, Acetaldehyd, Propionaldehyd. Adipinaldehyd. Acrolein und dergleichen, alicyclische Aldehyde, wie Cyclohexanaldehyd, und heterocyclische Aldehyde, wie Furfural. Nicotinaldehyd und dergleichen. Bevorzugt werden niedere aliphatische Aldehyde und Furfural, insbesondere Formaldehyd.

Das gebildete metallmodifizierte Harz ist ein thermisch härtbares Harz, welches rasch und unter milden Bedingungen ohne das Erfordernis eines zusätzlichen äußeren Katalysators der Härtung unteriiegi. wobei ein vernetztes Produkt mit geringer Schrumpfung erhalten wird, das mit einer Vielzahl von anorganischen sowie auch organischen Fasern verträglich ist. Das gehärtete Harz hat eine einzigartige und

wünschenswerte mikroporöse Struktur.

Die vorstehend als zweite Komponente des erfindungsgemäßen Formkörpers beschriebene Harzmassc wird im allgemeinen in einer Menge von etwa 20 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 25 Gew.-%, bezogen auf this Gewicht der expandierten Perlitteilchen, eingesetzt. Geringere Harzgehalte führen zu einem schlechter gebundenen und schwachen Formkörper, während höhere Gehalte zur Bildung von unerwünscht dichten Produkten führen können. Die Menge der expandierten Perlitteilchen beträgt somit vorzugsweise 75 bis 80 Gew.-%.

Gemäß der zweiten und dritten Ausführungsforni des crfindungsgemäßen Formkörpers kann ein Fasermaterial zum Zweck der Verstärkung als dritte Komponente vorliegen. Dabei kann im einzelnen die faserartige Komponente eine anorganische Faser oder eine organische Faser sein uiv¹ zu geeigneten spezifischen Beispielen für solche Fasern gehören Glasfaser. Papierfasern, insbesondere Zeitungspapierfasern. Holzfasern. Wollastonit. Polyvinylalkoholfasern und Polyester-Stapelfasern und dergleichen. Wenn der erfin dungsgemäße Verbundformkörper diese zusätzliche dritte Komponente als Verstärkungsmaterial enthält, so kiinn ein geeignetes Mengenverhältnis der in dieser Aiisführungsform eingesetzten drei Komponenten, bezogen auf das Gewicht der expandierten Perlitteilchen. folgende Werte haben: Faserverstärkungsmaterial zu metallmodifiziertem Harnstoff-Melamin-Formaldehyd-Harz von etwa 79 : I : 20 bis etwa 40 : 20 : 40. Bei Verwendung von Glasfasern können höhere Gehalte zu einer schlechten Verteilung der Fasern in der Verbundplatte führen, während bei Verwendung von Holzfasern ein höherer Anteil dieser Fasern eine erhöhte Brennbarkeit verursachen kann. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform beträgt die Menge der expandierten Perlitteilchen etwa 60 bis 55 Gew.-%, die Menge des metallmodifizierten Harnstoff-Formaldchyd-Harzes etwa 20 bis 25 Gew.-°/o und die Menge des faserförmigen Verstärkungsmaterials 15bis20Gew.-%.

Darüber hinaus kann das Faserverstärkungsmaterial in t-orm von Stapelfasern vorliegen. Die rioizi.isern können mechanisch oder chemisch entfascrtes Holz sein, vorzugsweise mit einer Faserlänge von etwa 0.32 cm bis 1.27 cm. Die Glasfasern können vorzugsweise in Form von Stapelglassträngen mit einer Länge bis etwa 1.27 cm vorliegen.

Gemäß der vorstehend genannten dritten Ausführungsform der Erfindung werden zusätzlich zu den organischen oder anorganischen Fasern Füllstr'fe, -vie Tone, beispielsweise Ballenton, Glimmer, Siliciumdioxid, Aluminiumoxid oder Holzmeht, zugesetzt.

Darüber hinaus können zur Herstellung der Formkörper geeignete Mengen an Farbstoffen und/oder Pigmenten verwendet werden.

Diese Farbstoffe und Pigmente sind vorzugsweise wasserlöslich.

Wie vorstehend beschrieben wurde, enthält der erfindungsgemäße Formkörper die genannten zwei, drei oder vier wesentlichen Komponenten. Er kann mit Hilfe des nachstehend beschriebenen Verfahrens hergestellt werden, das grundsätzlich aus folgenden Stufen besteht: Vermischen der Komponenten, Verformen des gebildeten Gemisches unter Druck in einer Form und anschließendes Härten der »grünen« geformten Masse.

Der erfindungsgemäße Formkörper kann, in Abhängigkeit von dem gewünschten, endgültigen Verwen-

dungszwcck zu verschiedenen Formen vcrformi werden, einschließlich Folien oder Platten. Blöcke. Würfel. Formkörper nvt verschiedenen geometrischen Gestalten, Formkörper, deren Oberflächen während des Formvorgangs geprägt worden sind, gewölbte Formen und dergleichen.

W?nn der erfindungsgemäßc Formkörper in Form einer Platte hergestellt worden ist. so eignet sich dieses Produkt als wärmeisolicrcncle und schallisolierende Deckenplatte. Wardplatte und LJrands'.'hutzplatle und ist verwendbar in der Bauindustrie und als Konslruklionsmaterial.

Die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Formkörper hängen in hohem Maß von der Dichte und der geometrischen Form und Abmessung des Körpers bzw. der Platte selbst ab. Im allgemeinen kann die Dichte der Formkörper im Bereich von etwa 1,34 bis 2.50 g/cm¹ liegen.

Wie vorstehend angegeben wurde, kann das erfindungsgemäße geformte Vcrbundprodukt mit Hilfe des erfindungsgcmäßeri Verfahrens hergestellt werden, welches nachstehend ausführlicher erläutert werden soll.

Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Formkörper umfaßt im wesentlichen eine Mischstufe zum Vermischen der Bestandteile, eine Verformungsstufe zum Formen des Gemisches der Bestandteile zu einer gewünschten Form und eine Härtungsstufc, in der der grüne Formkörper gehärtet wird.

¹I der ersten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die expandierten Perlitteilchen, die Bestandteile des metallmodifizierten Harnstoff-Melamin-Formaldehyd-Harzes und gegebenenfalls das Fasermaterial mit oder ohne Füllstoff einfach vermischt, wobei ein gleichförmiges Gemisch dieser Bestandteile gebildet wird.

Das Vermischen der Bestandteile kann mit Hilfe üblicher Methoden und Vorrichtungen, wie durch Anwendung eines Zwillingstrommelmischers, erfolgen. Das Vermischen der Komponenten wird bis zu einem solchen Ausmaß durchgeführt, daß die Mengenverhältnisse der wesentlichen Materialien, d. n., der expandierten Perlitteilchen. der Komponenten für das metallmodifizierte Harnstoff-Melamin-Formaldehyd-Harz und gegebenenfalls das Fasermaterial sowie gegebenenfalls der Füllstoff, falls ein solcher vorliegt, so eingestellt werden, daß die vorstehend für die Mengenverhältnisse angegebenen Werte erreicht werden. Das Vermischen der Komponenten zur Herstellung des erfindungsgemäßnn Verbundformkörpers wird während einer solchen Dauer durchgeführt, daß ein gleichförmiges Gemisch der Komponenten bzw. Bestandteile erhalten werden kann. Dabei haben sich Mischzeiten von etwa 1 bis 2 Minuten als geeignet erwiesen, die von der tatsächlichen Zusammensetzung abhängen. Mischzeiten von mehr als 2 Minuten sind gewöhnlich nicht erforderlich und daher überflüssig.

Ein geeigneter Temperaturbereich für das Vermischen kann bei etwa Raumtemperatur, d. h. bei etwa 20 bis 30° C. liegen.

Gemäß einer wahlweisen Ausführungsfonn können die trockenen Komponenten zuerst miteinander vorgemischt werden, wonach das Harz zugesetzt wird.

Sobald das gleichförmige Gemisch der Komponenten in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellt worden ist, kann dieses Gemisch in eine Form eingefüllt werden, welche die für den endgültigen Formkörper gewünschte Form und Gestalt hat.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Gemisch extrudiert werden, wobei Formen, wie Blöcke und Stäbe, mit einer etwas höheren Dichte erhalten werden, als sie durch Verformen in einer Form erzielt wird.

Wenn das vorstehend beschriebene Gemisch der Komponenten in eine Form eingeführt worden ist, wird das Gemisch der Komponenten einem Druck ausgesetzt, um die Verdichtung und das Verpresscn zu der gewünschten Form des Produkts zu erreichen. Ein geeigneter Druck, der zum Formpressen des Komponentengemisches /tir Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundformkörpers angewendet werden kann, kann im Bereich von etwa 8,8 bis 14,1. vorzugsweise 10,5 bis 12,3 kg/cm² liegen. Die Funktion des Verformungsverfahrens in dieser Stufe besteht darin, ein Verdichten zu erreichen und dem erfindungsgemäßen Vcrbundformkörper seine endgültige Gestalt zu verleihen. Durch Anwendung eines niedrigeren Druckes kann die Tendenz zu einer schlechten Verdichtung des Verbundkörpers und einer geringeren Festigkeit des endgültigen FOrmkörpers bestehen. Bei Anwendung eines höheren Druckes kann die Neigung zur Ausbildung von unerwünscht hohen Dichten bestehen, verbunden mit einem Verlust der Schall- und Wärmeisolationseigenschaften.

Die Form ist vorzugsweise durchlöchert, um das Entweichen von Dämpfen, wie Wasserdampf, zu ermöglichen.

Ein geeigneter Temperaturbereich, der während der Verformungsstufe angewendet werden kann, kann im Bereich von etwa 90 bis 120, vorzugsweise 105 bis 115^CC, liegen. Diese Temperaturbereiche führen dazu, daß die saubere Ablösung des Formkörpers von der Form gefördert wird, insbesondere dann, wenn die Form komplizierte Oberflächenstruktur oder -gestalt aufweist. Außerdem können die in der Form vorliegenden Formteile eine solche Ausbildung haben, daß nicht nur das endgültig gewünschte geformte Produkt gebildet wird, sondern daß auch gewünschtenfalls die Oberfläche des Formkörpers durch Prägen mit einem deKorativen Muster versehen wird oder daß dem Verbundformkörper bevorzugte Oberflächeneigenschaften verliehen werden und auf diese Weise nicht nur die Oberflächeneigenschaften verbessert werden, sondern auch die physikalischen Eigenschaften und das Verhalten verbessert wird. Wenn beispielsweise der Formkörper in Form einer Platte als Deckenplatte angewendet werden soll, so kann die Oberfläche des Formkörpers so verändert werden, daß das Aussehen ,ind die akustischen Eigenschaften des Produkts verbessert werden.

Gewünschtenfalls kann der wie oben beschrieben hergestellte erfindungsgemäße Formkörper der Härtungsstufe (3) in der Form unterworfen wurden oder er kann als grüner Formkörper entnommen werden und anschließend außerhalb der Form gehärtet werden. Das Härten in der Form wird jedoch bevorzugt. Die Härtungsstufe bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Formkörpers dient dazu, eine weitere Kondensation und Vernetzung des metallmodifizierten Harnstoff-Melamin-Formaldehyd-Harzes zu erreichen. Geeignete Härtungstemperaturen, die angewendet werden können, liegen im Bereich von etwa 65 bis 95° C, vorzugsweise etwa 90 bis 95° C.

Wenn der Formkörper einmal gehärtet worden ist, besitzt er die vorstehend für das erfindungsgemäße geformte Material angegebenen vorteilhaften und

wünschenswerten Eigenschaften.

Wie bereits erwähnt, führt das dielektrische Erhitzen der Form mit gleichzeitiger Konvektionstrocknung unter Konvektion durch die Perforierungen der Form zu einem gehärteten Produkt.

Nachdem der erfindungsgemäße Formkörper hergestellt worden ist, können gewünschtenfalls zusätzliche Behandlungen, wie das Überziehen der Oberfläche zur Verbesserung von verschiedenen physikalischen Eigenschaften, wie Abriebbeständigkeit. Oberflächenzähigkeit, Abwaschbarkeit und Korrosionsbeständigkeit, angewendet werden oder, gemäß einer anderen Ausführungsform, können Überzugsschichten oder Kaschierungen (Laminate) aufgetragen werden, um die Oberflächeneigenschaften des erfindungsgemäßen Formkörpers, beispielsweise die Färbung, zu verändern oder modifizieren.

Die Erfindung soll durch die nachstehenden Beispiele ausführlicher erläutert werden, ohne daß sie auf diese beschränkt sein soll. Wenn nichts anderes angegeben ist, sind in diesen Beispielen alle Teile, Prozentangilben, Verhältnisse und dergleichen auf das Gewicht bezogen. Außerdem wurden alle Verfahrensschritte bei Raumtemperatur (etwa 20 bis 30⁰C) und unter Atmosphärendruck durchgeführt, wenn nichts anderes ausgesagt ist.

Beispiel 1

Formkörper gemäß der Erfindung wurden nach folgender Verfahrensweise hergestellt.

Der verwendete Perlit hatte eine Schüttdichte von 0,048 g/cm³ und war aus einem Mineral vom Grad »CO« hergestellt worden. Der Perlit wurde von der Grefco Company erhalten. Er hatte folgende Korngrößenverteilung:

US-Standardsieb	Zurückgehalten
Nr.	(Gew.-°/o)
30
50	ς ι
70	31,1
100	29,9
200	27,9
325	4,6
Feinerer Anteil	1,3

Gemische der einzelnen Komponenten wurden durch gleichförmiges Vermischen der in der nachstehenden ,o Tabelle angegebenen Bestandteile hergestellt, um erfindungsgemäße Verbundformkörper mit zwei unterschiedlichen Harzgehalten herzustellen.

Tabelle 1 «

bO

Bestandteil	Probe 1	Probe 2
	(g)	(g)
Perlit (3 CO)	225	180
Titantetrachlorid-modifiziertes	46	74
Harnstoffharz (68% Feststoffe)
Formaldehyd-Harnstoff-Melamin-	89	140
Harz (etwa 51% Feststoffe)

chlorid-modifi/irrten Harnstoffharzkomponente verwendet wurden, werden nachstehend angegeben:

Bestandteil	Probe I	Probe 2
	(g)	(g)
Titantetrachlorid	5,5	8,9
Harnstoff	21.1	33,8
Wasser	14,6	23,5
Natriumbicarbonat*)	4,8	7,9

*) Zur Einstellung des pH -Werts auf etwa 1,2 bis 1,5, vorzugsweise l.J bis 1,4.

Die zur Herstellung der Proben 1 und 2 verwendeten Formaldehyd-Harnstoff-Melamin-Harze wurden aiis folgenden Komponenten erhalten:

Bestandteil	Probe 1	Probe 2
	(g)	(g)
Formaldehyd	57,5	91,6
(37%ige wäßrige Lösung)
Melamin	11.2	17,8
Harnstoff	8,8	14,1
KNO₃*)	7,1	11.3
Methanol	7,1	11,3

Die Bestandteile und deren Mengen, die in der zur Herstellung der Proben 1 und 2 dienenden Titantetra- *) Oxydationsmittel zum Aufrechterhalten der Wertigkeit + 4 des Titans.

Zur Herstellung der vorstehenden Proben I und 2 wurde dasTitantetrachlorid-modifizierte Harnstoffharz hergestellt, indem zunächst der Harnstoff, Titantetrachlorid und Natriumbicarbonat mit dem V/asser in den vorstehend angegebenen Mengen vermischt wurden und danach mit dem Formaldehyd-Harnstoff-Melamin-Harz vermischt wurden, das gesondert durch Mischen von Formaldehyd, Harnstoff, Melamin, Methanol und KNO) als Oxydationsmittel hergestellt women war. Die expandierten Periiueiichen wurden Kontinuierlich während 2 Minuten in einem Zwillingstrommelmischer eingemischt und das Gemisch wurde dann in eine Form eingefüllt. Das in der Form enthaltene Gemisch wurde dann in eine Verformungszone gebracht, in der das Material in der Form unter einem Druck von etwa 14 kg/cm² verpreßt wurde, um das Gemisch der Komponenten unter Bildung eines grünen Verbundformkörpers zu verformen. Der grüne Verbundformkörper wurde dann bei einer Temperatur von etwa 95° C während etwa 30 Sekunden gehärtet, wobei dielektrisches Erhitzen angewendet wurde, und gleichzeitig erhitzte Luft über den Verbundformkörper geleitet wurde, so daß restliches Wasser und Formaldehyd entfernt wurden. Das Harz wurde dabei verfestigt, und das Produkt wurde unter Bildung des endgültigen Verbundformkörpers gemäß der Erfindung gehärtet.

Die verwendete Form hatte eine solche Gestalt, daß eine zur Verwendung als Wandvertäfelung geeignet« flache Platte erhalten wurde.

Der wie vorstehend hergestellte Formkörper zeigte Unbrennbarkeit, gute Festigkeit, gute Schalldämmeigenschaften, Druckfestigkeit, Feuchtigkeitsquellbeständigkeit und Dimensionsbeständigkeit unter feuchten Bedingungen, wenn er zu einer Deckenvertäfelungsplatte verarbeitet wurde. Diese Eigenschaften sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt.

27 35	π	Tabelle 2	418	12
Eigenschaft
		Probe 2
Dichte, g/cm³	Probe 1	(.10% Hüiv.)
Bruchmodul, kg/cm²	(25% Harz)	1,92
Geräuschverminderungs- Koeffizient	1,92	10,194
Bewertung der Brandausbreitung	7,382	—
Brennstoffanteil	0,45	—
Rauchbildung	5	—
l.äneenveränderune unter 30 bis 87% relativer	11	—
18	_
0,15%

g
Feuchtigkeit

Beispiel 2

Die in Retspiel I beschriebenen Verfahrensschritte wurden u 'ederholt, wobei eine Probe eines erfindungsgemäßen Verbundformkörpers hergestellt wurde, der zusätzlich zu den vorstehend in Beispiel 1 angegebenen Komponenten als Verstärkungsmaterini ein Fasermaterial enthielt. Zur Herstellung dieser Probe wurden folgende Komponenten angewendet und ihre Mengen hatten die in der nachstehenden Tabelle angegebenen Werte:

Tabelle 3

Bestandteil

Probe 3 (g)

Perlit (3 CO) 169

Holzfaser (Silvacel, Warenzeichen für ein 56

Holzfaserprodukt der Firma Weyerhäuser)

Titantetrachlorid-modifiziertes Harnstoff- 46

harz*)

Formaldehyd-Melamin-Harnstoff-Harz**) 89

*) Wie in Probe 1 des Beispiels !.
**) Wie in Probe 1 des Beispiels 1.

Beispiel 3

Die in dem vorstehenden Beispiel I beschriebenen Verfahrensschritte wurden unter Verwendung der nachstehend in Tabelle 4 gezeigten Bestandteile wiederholt.

Tabelle 4

Bestandteil	Gewicht	% der
		Gesamt
		menge
Perlit (3 CO)	140 g	54,7%
Holzfaser (mechanisch ent-	47 g	18,3%
fasertes Espenholz der
Corcoran Timber)
TiCU-Harnstoffharz*)	38 g 1	77 O/n
Harnstoff-Melamin-Form-	89 g f	£.1 /U
aldehyd-Harz")

Wie in Probe 1 des Beispiels 1.
Wie in Probe 1 des Beispiels 1.

Für die in diesem Beispiel hergestellte Platte wurden folgende Ergebnisse erzielt:

Dichte 1,537 g/cm¹

Bruchmodul 5,906 kg/cm²
Geräusch ve rminderungs-

koeffizient 0,50

Beispiel 4

Die in Beispiel I beschriebenen Verfahrensschritte wurden unter Verwendung der nachstehend in Tabelle 5 angegebenen Bestandteile wiederholt:

Bestandteil	Gcwichi	% der
		Gesamt
		menge
Perlit (3 CO)	487 g	51%
Holzfaser*)	163 g	17%
Ton (M and D, Waren	98 g	10%
zeichen)
TiCU-Harnstoffharz**)	234 g 1
Harnstoff-Melamin-Form-	134 g	Z Z /0

*) Wie in Beispiel 3.
**) Wie bei Probe 1 des Beispiels I.
***) Wie bei Probe I des Beispiels 1.

Dichte 1,71 g/cm¹
Bruchmodul 4,71 kg/cm-'
Geräusch verminderungskoeffizient 0,60

Wie bereits vorher erläutert wurde, können die erfindungsgemäßen Formkörper grundsätzlich jede beliebige geometrische Gestalt aufweisen.

Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung liegen diese Formkörper als Platten oder Bahnen vor, die als Baumaterialien, insbesondere Wand- und Deckenverkleidungen, geeignet sind. Darüber hinaus können erfindungsgemäße Formkörper zur Isolation von Rohren und dergleichen eingesetzt werden.

Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Formkörper sind in den Zeichnungen dargestellt.

In diesen Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine Rohrisolierung, die aus den Einzelteilen 1 und 2 zusammengesetzt

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sein kann, welche jeweils einen erfindungsgemäßen mittel zeigt. Gegebenenfal

Verbundformkörper darstellen. faserförmiges Material und gi

In Fig.2 ist ein Formkörper in Form einer dicken vorliegen.

Platte 3 dargesHlt, der im Ausschnitt 4 die Zusammen- F i g. 3 zeigt einen entspre

Setzung aus expandierten Perlitteilchen und Harzbinde- ϊ Ben Verbundformkörper in Fc

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

!.Formkörper, bestehend aus

(a) 60 bis 80 Gew.-% expandierten Perlitteilchen und

(b) 40 bis 20 Gew.-°/o eines mit Hilfe eines Metalls der vierten Nebengruppe des Periodensystems modifizierten und gehärteten Harnstoff-Melamin-Formaldehyd-Harzes.