DE2745268A1 - High solids content urea formaldehyde foams - having low shrinkage on drying, useful e.g. as thermal insulation - Google Patents
High solids content urea formaldehyde foams - having low shrinkage on drying, useful e.g. as thermal insulationInfo
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Abstract
Description
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft die Herstellung von selbsttragenden Schäumen aus einem gehärteten Harnstoff/Formaldehyd-Harzmaterial mit niedriger Dichte. Derartige Schäume können beispielsweise in der Bauindustrie für Wärmeisolationszwecke eingesetzt werden.The invention relates to the production of self-supporting foams made of a hardened urea / formaldehyde resin material of low density. Such Foams can be used, for example, in the construction industry for thermal insulation purposes will.
Erfindungsgemäß ist unter geringer Dichte" eine Trockendichte von weniger als 20 kg/m3 beim Fehlen eines inerten Füllstoffes, entsprechend einem Harzgehalt von weniger als 20 kg/m3, zu verstehen. Derartige Schäume werden durch Bildung eines nassen Schaumes hergestellt, der eine innige Mischung aus einem Harz und einem Härter für das Harz enthält, wobei beide Komponenten anfänglich in einer wäßrigen Lösung vorliegen. Der nasse Schaum kann beispielsweise in die Ausnehmung einer Wand eingespritzt und in situ härten und/oder trocknen gelassen werden. Herkömmliche Harnstoff/FormaldeW arzschäume mit niedriger Dichte schrumpfen erheblicn beim Trocknen. Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens sowie einer Vorrichtung zur Erzeugung eines gehärten Harnstoff/Formaldehyd-Harzschaums, der beim Trocknen relativ wenig schrumpft. Erfindungsgemäß ist unter geringem Schrumpfen ein Schrumpfen von weniger als 20 Volumen-%, bezogen auf einen Vergleich zwischen dem lufttrockenen Volumen und dem ursprünglich nassen Volumen, wie es durch die Schaumerzeugungsvorrichtung geliefert wird, zu verstehen.According to the invention, under low density "is a dry density of less than 20 kg / m3 in the absence of an inert filler, corresponding to a resin content of less than 20 kg / m3. Such foams are formed by forming a wet foam, which is an intimate mixture of a resin and a hardener for the resin, both components initially in an aqueous solution are present. The wet foam can, for example, be injected into the recess in a wall and allowed to cure and / or dry in situ. Conventional urea / formaldehydeW Low-density foam foams shrink significantly when drying. Task of The invention is therefore to provide a method and a device for generating of a hardened urea / formaldehyde resin foam, which when dried relatively little shrinks. According to the present invention, with little shrinkage, there is less shrinkage than 20% by volume based on a comparison between the air-dry volume and the originally wet volume as determined by the foam generating device is delivered, understand.
Erfindungsgemäß wird ein gehärteter Harnstoff/Formaldehyd-Harzschaum mit einer Schrumpfung beim Trocknen von weniger als 20 Volumen-% dadurch hergestellt, daß ein homogener nasser Schaum aus einer wäßrigen Harzlösung oder einer wäßrigen Lösung eines Härters für das Harz in der Weise hergestellt wird, daß der frisch hergestellte nasse Schaum einen Gesamtgehalt an reaktiven Harzfeststoffen von wenigstens 35 Gew.-% aufweist.According to the invention, a hardened urea / formaldehyde resin foam is used produced with a drying shrinkage of less than 20% by volume, that a homogeneous wet foam from an aqueous resin solution or an aqueous Solution of a hardener for the resin is prepared in such a way that the fresh produced wet foam has a total reactive resin solids content of at least 35% by weight.
Es wurde gefunden, daß durch Verwendung eines Feststoffgehalts von wenigstens 35 Gew.-% und damit eines Wassergehalts von nicht mehr als 65 % in dem nassen Schaum die Schrumpfung bei Trocknen merklich gegenüber der Schrumpfung von herkömmlichen Schäumen vermindert wird, bei denen Wassergehalte von 70 % und darüber typisch sind. Herkömmliche Schäume werden nach Methoden hergestellt, die darin bestehen, zuerst merklich die viskose reine Harzlösung, in typischer Weise auf ein Volumen von wenigstens 1:1, mit Wasser zu verdünnen. Man nahm an, daß eine derartige Verdünnung notwendig ist, um anschließend ein zufriedenstellendes Vermischen mit der geschäumten Härterlösung zu gewährleisten. In der Praxis bewirkt das Vermischen mit der Härterlösung eine weitere Verdünnung. Verhältnisse von Harz zu Härterlösung zwischen 1:1 und 3:2, bezogen auf das Volumen, werden im allgemeinen angewendet, um die gewünschte Endtrockendichte von weniger als 20 kg/m3 zu erzielen.It has been found that by using a solids content of at least 35% by weight and thus a water content of not more than 65% in the wet foam the shrinkage when drying is noticeable compared to the shrinkage of conventional foams with water contents of 70% and above are typical. Conventional foams are made by methods that consist in: first noticeably the viscous pure resin solution, typically by volume of at least 1: 1, to be diluted with water. It was believed that such a dilution is necessary to then achieve satisfactory mixing with the foamed Ensure hardener solution. In practice it is mixed with the hardener solution another dilution. Ratios of resin to hardener solution between 1: 1 and 3: 2 by volume are generally applied to get the desired Achieve final dry density of less than 20 kg / m3.
Das Produkt ist ein nasser Schaum, der nur 20 oder höchstens 30 % Feststoffe enthält.The product is a wet foam that is only 20 or at most 30% Contains solids.
Für die erfindungsgemäßen Zwecke wird der nasse Schaum vorzugsweise in der Weise hergestellt, daß ein Schaum mit einer sehr niedrigen Dichte aus einer wäßrigen Lösung eines Härters für das Harz hergestellt wird, worauf anschließend innig eine relativ wenig verdünnte Harzlösung mit diesem Schaum vermischt wird. "Sehr niedrige Dichte" bedeutet in diesem Zusammenhang niedrig in Bezug auf die Härterschaumdichte, die normalerweise zur Herstellung eines Trockenschaums mit der gewünschten Dichte von weniger als 20 kg/m3 nach dem Stand der Technik aus den herkömmlichen, relativ verdünnten Harzlösungen verwendet wird, wobei eine weitere Verdünnung mit der Härterlösung erfolgt, eingehalten wird.For the purposes of the present invention, the wet foam is preferred made in such a way that a foam with a very low density from a aqueous solution of a hardener for the resin is prepared, whereupon subsequently a relatively little dilute resin solution is intimately mixed with this foam. "Very low density" in this context means low in relation to the Hardener foam density, which is normally used to produce a dry foam with the desired density of less than 20 kg / m3 according to the state of the art from the conventional, relatively dilute resin solutions are used, with a further dilution with the hardener solution takes place, is adhered to.
Je niedriger die Dichte des Härterschaums ist, desto konzentrierter kann die mit ihm vermischte Harzlösung sein, falls sie in Abwesenheit eines inerten Füllstoffs das Dichtekriterium von weniger als 20 kg/m3 erfüllt.The lower the density of the hardening foam, the more concentrated can be the resin solution mixed with it if it is inert in the absence of one Filler fulfills the density criterion of less than 20 kg / m3.
Es ist zwar normalerweise zweckmäßiger, die Härterlösung zu schäumen, die Erfindung sieht auch die umgekehrte Möglichkeit vor, gemäß welcher ein Schaum der Harzlösung mit niedriger Dichte mit einer nichtgeschäumten Härterlösung vermischt wird. "Sehr niedrige Dichte" hat die gleiche Bedeutung, wie sie vorstehend in Bezug auf den Härterschaum erläutert worden ist. Für praktische Zwecke ist es jedoch normalerweise einfacher, die Härterlösung zu schäumen, die gewöhnlich ein grenzflächenaktives Mittel enthält, als die Harzlösung, die viskos ist, insbesondere dann, wenn sie relativ unverdünnt ist. Da das Harz viskos ist, können erhebliche Schwierigkeiten beim Vermischen mit der geschäumten Härterlösung zur Gewinnung eines homogenen nassen Schaums auftreten. Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, muß auf die Ausgestaltung der Mischvorrichtung geachtet werden. Es kann erforderlich sein, eine mechanische Mischvorrichtung zu verwenden, beispielsweise einen angetriebenen Impeller in Abstromrichtung zu der Mischzone. Das erfindungãsfflmäße Verfahren sieht daher vorzugsweise vor, eine Ausgangsmischung aus einem Schaum und einer Lösung mechanisch unter Bildung eines homogenen nassen Schaums zu rohren, in dem das Harz und der Härter innig eingemischt werden.While it is usually more convenient to foam the hardener solution, the invention also provides the reverse possibility, according to which a foam the low density resin solution mixed with a non-foamed hardener solution will. "Very low density" has the same meaning as referred to above has been explained on the hardening foam. However, for practical purposes it usually is easier to foam the hardener solution, which is usually a surfactant Contains agent than the resin solution, which is viscous, especially if it is relatively undiluted. Because the resin is viscous, it can create significant difficulties when mixing with the foamed hardener solution to obtain a homogeneous wet Foam occur. In order to avoid these difficulties, the design must be considered the mixing device must be taken into account. It may require a mechanical To use mixing device, for example a driven impeller in the downstream direction to the mixing zone. The method according to the invention therefore preferably provides a starting mixture of a foam and a solution is mechanically formed a homogeneous wet foam in which the resin and hardener are intimately mixed will.
Die gewünschte niedrige Dichte des Härter- oder Harzschaumes kann dadurch erzielt werden, daß die Lösung durch eine Schäumungssäule, die mit Kügelchen gefüllt ist, und eine größere Länge besitzt als die normalen Säulen, geschickt wird. Man kann ferner den Durchsatz durch eine Säule mit herkömmlicher Größe herabsetzen, um einen Schaum mit einer Dichte zu erzielen, die niedriger ist als die normale Dichte. Es ist darauf hinzuweisen, daß sich "länger als normal" erfindungsgemäß auf den Typ einer Schäumungssäule bezieht, der für eine herkömmliche Schaumerzeugung eingesetzt wird. Viele verschiedene Größen und Konfigurationen der Säule können zur Durchführung einer herkömmlichen Schaumerzeugung eingesetzt werden, wobei die optimale Wirkungsweise einer gegebenen Säule durch Experimente und/oder Erfahrung ermittelt wird. Der Gehalt an grenzflächenaktives Mittel der Lösung kann ebenfalls verändert werden. Es sind viele Veränderungen bezüglich der Säule sowie des Gehaltes an grenzflächenaktivem Mittel möglich. Es wurde jedoch gefunden, daß die maximale Wirkung im Hinblick auf den Durchsatz und den Schaum mit niedriger Dichte im Vergleich zu einer herkömmlichen Schaumerzeugung für eine gegebene normale Säulengröße dadurch erzielt wird, daß die Kügelchen durch eine inerte maschige Struktur ersetzt werden, wie beispielsweise eine gewirkte oder gewebte Ware, beispielsweise aus rostfreiem Stahldraht.The desired low density of the hardener or resin foam can be achieved by passing the solution through a foaming column filled with beads is filled, and has a greater length than the normal columns that are sent. It is also possible to reduce the throughput through a column of conventional size, to obtain a foam with a density lower than normal Density. It should be noted that "longer than normal" is in accordance with the invention refers to the type of foaming column used for conventional foam generation is used. Many different sizes and configurations of the column can be used be used to carry out a conventional foam generation, the optimal mode of action a given column through experiments and / or Experience is determined. The surfactant content of the solution can be can also be changed. There are many changes regarding the pillar as well the content of surface-active agent is possible. However, it has been found that the maximum effect in terms of throughput and foam with lower Density compared to conventional foam generation for a given normal Column size is achieved in that the beads through an inert mesh structure be replaced, such as a knitted or woven product, for example made of stainless steel wire.
Derartige maschige Strukturen können insofern Probleme aufwerfen, als während des Beginns des Schaumerzeugungsverfahrens ein beträchtlicher Anfangsdurchsatz an nichtgeschäumter oder teilweise geschäumter Flüssigkeit auftreten kann. Dieses Mitschleppen von etwas nichtgeschäumter Flüssigkeit kann sich über das ganze Schäumungsverfahren hinweg erstrecken.Such mesh structures can pose problems insofar as than a significant initial throughput during the start of the foam generation process can occur on non-foamed or partially foamed liquid. This Carrying over of some non-foamed liquid can affect the whole foaming process extend away.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sieht sie eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Harnstoff/Formaldehyd-Harzschaumes mit einer Schrumpfung beim Trocknen von weniger als 20 Volumen-% eine Schäumungssäule vor, die mit einer Aufstromzone versehen ist, welche durch ein inertes, in Form von Einzelteilchen vorliegendes Material gebildet wird, wobei ferner eine Abstromzone aus einer inerten maschigen Struktur vorhanden ist.According to another feature of the invention, it provides an apparatus to produce a urea / formaldehyde resin foam with shrinkage at Pre-dry less than 20% by volume using a foaming column with an upflow zone is provided, which by an inert, present in the form of individual particles Material is formed, further comprising a downstream zone of an inert mesh Structure is in place.
Die Begriffe Aufstrom" und Abstrom" betreffen die Fließrichtung der in der Säule zu schäumenden Lösung. Eine besonders bevorzugte inerte maschige Struktur ist eine Ware aus einem gewirkten rostfreien Stahldraht, beispielsweise ein Material, das unter dem Warenzeichen KNITMESH in den Handel gebracht wird. Das inerte Material in Form von Einzelteilchen kann aus Glaskügelchen bestehen.The terms upstream "and downstream" relate to the direction of flow of the solution to be foamed in the column. A particularly preferred inert mesh structure is a product made of a knitted stainless steel wire, for example a material which is marketed under the trademark KNITMESH. The inert material in the form of individual particles can consist of glass beads.
Die relativen Größen der zwei Zonen können innerhalb eines beträchtlichen Bereiches für eine gegebene Säulengröße variiert werden, in der Praxis haben sich jedoch Zonen von etwa gleicher Größe (d. h. Länge) als zufriedenstellend erwiesen.The relative sizes of the two zones can be within a substantial Range for a given column size have been varied, in practice however, zones of approximately the same size (i.e. length) have been found to be satisfactory.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine mechanische Mischeinrichtung in Abstromrichtung zu der Schäumungssäule auf.The device preferably has a mechanical mixing device in the downstream direction of the foaming column.
Die Erfindung betrifft ferner gehärtete Harnstoff/Formaldehyd-Harzschäume mit einem Schrumpfen beim Trocknen von weniger als 20 Volumen-%, die nach einem Verfahren oder unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung hergestellt worden sind. Derartige Schäume eignen sich insbesondere für Hohlraumwandisolation, da sie wesentlich weniger beim Trocknen schrumpfen als herkömmliche Schäume.The invention also relates to cured urea / formaldehyde resin foams with a drying shrinkage of less than 20% by volume, which after a Method or using an apparatus according to the present invention have been. Such foams are particularly suitable for cavity wall insulation, because they shrink much less when drying than conventional foams.
Dies bedeutet, daß sie von den Wänden des Hohlraums in einem wesentlich gerinre.en Ausmaße wegschrumpfen als die herkömmlichen SchE e. Infolge ihres verminderten Wassergehaltes können sie als Speicherisolationen eingesetzt werden, wobei in wesentlich geringerem Ausmaß die Gefahr eines Wasserdurchtritts durch eine Decke aus Gips oder Fasergipsplatten besteht. Bisher hat die Gefahr einer Wasserdurchdringung und folglich eine Verfleckung von Decken die Verwendung von Harnstoff/Formaldehyd-Harzschäumen als Speicherisolationsmaterialien nicht ratsam gemacht.This means that they are from the walls of the cavity in one substantial part Shrink away to a smaller extent than the conventional SchE e. As a result of their diminished Water content, they can be used as storage insulation, in which case in essential to a lesser extent, there is a risk of water penetrating through a plaster or plaster ceiling Fiber plasterboard is made. So far has the risk of water penetration and consequently a staining of ceilings the use of urea / formaldehyde resin foams not advisable as storage insulation materials.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nachfolgend eine bevorzugte Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische Zeichnung erläutert. Diese Zeichnung zeigt eine Querschnittsansicht durch eine erfindungsgemäße Schaumerzeugungsvorrichtung.For a better understanding of the invention, a preferred one is given below Embodiment explained with reference to the accompanying schematic drawing. This drawing shows a cross-sectional view through a foam generating device according to the invention.
Wie aus der Fig. ersichtlich ist, weist die rohrförmige Säule 1 einen Einlaß 2 und einen Auslaß 3 auf. Zwischen dem Einlaß und dem Auslaß befinden sich zwei Zonen A und B, die jeweils Glaskügelchen mit einem mittleren Durchmesser von 6 mm sowie eine Masse aus einer aus einem Stahldraht gewirkten Ware enthalten. In diesem Beispiel sind die Zonen 180 mm lang, während der Säulendurchmesser 45 mm beträgt. Der Auslaß 3 ist über ein kurzes Rohr mit einem mechanischen Rührer 4 verbunden. Eine Harzlösungsbeschickungsdüse 5 ist in dem kurzen Rohr vorgesehen, um das Harz in das Rohr aus einer Zuführungsleitung 6 zu drücken. Die Düse 5 ist derartig angeordnet, daß sie den Harzstrom in Richtung auf den Mischer 4 richtet, der im allgemeinen aus einer zylindrischen Kammer mit einem Durchmesser von 65 mm besteht und einen drehbaren perforierten Impeller 7 enthält. Ein Luftmotor 8 treibt den Impeller außerhalb der Kammer an. Ein Auslaßrohr 9 führt tangential aus der Kammer heraus und stellt ein Abführungsrohr für den nassen Schaum zu den Stellen dar, an denen er gebraucht wird.As can be seen from the figure, the tubular column 1 has a Inlet 2 and an outlet 3. Between the inlet and the outlet are two zones A and B, each glass bead with a middle Diameter of 6 mm and a mass made of a product knitted from a steel wire contain. In this example the zones are 180 mm long, while the column diameter 45 mm. The outlet 3 is via a short pipe with a mechanical stirrer 4 connected. A resin solution feed nozzle 5 is provided in the short pipe, to push the resin into the pipe from a supply line 6. The nozzle 5 is arranged such that it directs the resin flow in the direction of the mixer 4, which generally consists of a cylindrical chamber with a diameter of 65 mm and includes a rotatable perforated impeller 7. An air motor 8 drives the impeller outside the chamber. An outlet pipe 9 leads tangentially from the Chamber out and provides a discharge pipe for the wet foam to the places where it is needed.
Beispiel Eine Härterlösung, die 1,4 Gew.-% eines grenzflächenaktiven Mittels enthält, wird dem Einlaß 2 mit einer Geschwindigkeit von 2 1/min zugeführt. In den Einlaß 2 wird ferner Luft mit 40 KN/m2 zugeleitet. Am Auslaß 3 fällt ein Schaum mit sehr niedriger Dichte an. Diese sehr niedrige Dichte" wird durch einen Vergleich mit einer herkömmlichen Schaumerzeugung, wie sie nachfolgend näher erläutert wird, bestätigt. Eine wäßrige Harzlösung, die 76 Gew.-% reaktive Harzfeststoffe enthält, wird über die Leitung 6 mit einer Geschwindigkeit von 2,5 1/min zugeführt und mit dem Schaum in dem kurzen Rohr und dem Mischer 4 vermischt. Der Impeller dreht sich dabei mit 900 Upm. Das Harz besteht in diesem Falle aus "BEETLE" BU700 und der Härter aus "BEETLE" FH100, und zwar eine saure Lösung, die ein anionisches grenzflächenaktives Mittel enthält. "BEETLE" ist ein eingetragenes Warenzeichen der British Industrial Plastics Limited.Example A hardener solution containing 1.4% by weight of a surfactant Contains agent is fed to inlet 2 at a rate of 2 l / min. Air at 40 KN / m2 is also fed into inlet 2. At outlet 3 falls Very low density foam. This "very low density" is made possible by a Comparison with conventional foam generation, as explained in more detail below will be confirmed. An aqueous resin solution containing 76% by weight reactive resin solids contains, is fed via line 6 at a rate of 2.5 1 / min and mixed with the foam in the short tube and mixer 4. The impeller rotates at 900 rpm. The resin in this case consists of "BEETLE" BU700 and the hardener from "BEETLE" FH100, an acidic solution that is an anionic contains surfactant. "BEETLE" is a registered trademark of British Industrial Plastics Limited.
Der erhaltene homogene nasse Schaum, welcher das Abführungsrohr 9 verläßt, weist einen Gesamtgehalt an reaktiven Harzfeststoffen von 47 % und einen Wassergehalt von 53 % auf.The homogeneous wet foam obtained, which the discharge pipe 9 has a total reactive resin solids content of 47% and a Water content of 53%.
Beim Altern und/oder Trocknen wird eine Schrumpfung von weniger als 15 Volumen-% ermittelt. Die Endtrockendichte beträgt 14 kg/m3.On aging and / or drying, shrinkage will be less than 15% by volume determined. The final dry density is 14 kg / m3.
Vergleichsbeispiel Zu Vergleichszwecken wird ein herkömmlicher Schaum unter Einsatz einer Säule hergestellt, die nur mit 6 mm Glaskügelchen gefüllt ist. Der Mischer 4 ist nicht zur Erzeugung eines homogenen Schaums notwendig. Die Harzlösung wird in einer Menge von 3 1/min zugeführt und enthält insgesamt 27 % reaktive Harzfeststoffe. Die Härterlösung ist die gleiche, wie sie vorstehend verwendet worden ist, und wird mit der gleichen Fließgeschwndigkeit eingesetzt. Die Dichte des erzeugten Härtersc-~r. ist jedoch wesentlich größer als die Dichte, die gen dem gerade beschriebenen Beispiel erzeugt worden ist. Der homogene nasse Schaum, welcher das Abführungsrohr verläßt, enthält 20 % Harzfeststoffe und 80 % Wasser. Die Endtrockendichte des gehärteten und/oder getrockneten Schaums beträgt 14 kg/m3, beim Trocknen erfolgt jedoch ein Schrumpfen um 24 Volumen-%.Comparative Example For comparative purposes, a conventional foam is used produced using a column which is only filled with 6 mm glass beads. The mixer 4 is not necessary to produce a homogeneous foam. The resin solution is fed at a rate of 3 liters per minute and contains a total of 27% reactive resin solids. The hardener solution is and will be the same as used above used with the same flow rate. The density of the hardener produced. however, it is much greater than the density used in the example just described has been generated. The homogeneous wet foam leaving the discharge pipe contains 20% resin solids and 80% water. The final dry density of the cured and / or dried foam is 14 kg / m3, but drying takes place Shrinkage by 24% by volume.
In beiden Fällen erfolgt das Trocknen/Härten unter ähnlichen Umgebungsbedingungen bezüglich Temperatur und relativer Feuchtigkeit.In both cases the drying / curing takes place under similar environmental conditions regarding temperature and relative humidity.
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DE19772745268 DE2745268A1 (en) | 1977-10-07 | 1977-10-07 | High solids content urea formaldehyde foams - having low shrinkage on drying, useful e.g. as thermal insulation |
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DE19772745268 Withdrawn DE2745268A1 (en) | 1977-10-07 | 1977-10-07 | High solids content urea formaldehyde foams - having low shrinkage on drying, useful e.g. as thermal insulation |
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DE (1) | DE2745268A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7114503B2 (en) | 2000-11-21 | 2006-10-03 | B.V. Produkt Ontwikkeling Beheer | Process for producing an open celled foam |
-
1977
- 1977-10-07 DE DE19772745268 patent/DE2745268A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7114503B2 (en) | 2000-11-21 | 2006-10-03 | B.V. Produkt Ontwikkeling Beheer | Process for producing an open celled foam |
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8130 | Withdrawal |