DE2844639A1 - Kunststoffzusammensetzung mit zelliger struktur und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
Kunststoffzusammensetzung mit zelliger struktur und verfahren zu ihrer herstellungInfo
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Description
-■ 3 ~
Die Erfindung betrifft KunststoffZusammensetzungen
zelliger Struktur und insbesondere einen verbesserten
festen Schaumstoff auf Basis von Harnstoff und Formaldehyd sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Schaumstoffes.
Aus der DE-PS 1 054 232 ist bekannt, daß eine
Schrumpfrißbildung von Harnstoff-Formaldehyd-Harzen zelliger Struktur,
die durch Ausströmenlassen einer Mischung eines komprimierten
inerten- Gases und einer katalysierten VcrpolynOriör-iung in el .ίο Atmosphäre
erhalten werden, herabgesetzt werden kann, wenn der Vorpolymerlosung
ein mehrwertiger Alkohol, z.B. Sorbitol, einverleibt wird.
Es wurde nunmehr festgestellt, daß Kohlenhydrate, wie z.B. Glucose, Fructose, Maltose Und Sucrose, die
gleiche rißbildungsverhindernde Wirkung v/ie Sorbitol aufweisen, und daß sie überdies die Eägerbeständigkeit wässeriger Lösungen
von Methylolharnstoff und Dimethylharnstoff verbessern, welche
die wichtigsten Vorpolymere sind, aus denen Harns to f f-Forxaaldehyd-Harze
hergestellt werden. Ferner weisen zellenförmige Zusammensetzungen auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd-Harzen, welche
Kohlenhydrate enthalten, eine verbesserte mechanische Festigkeit auf.
Die Kohlenhydrate sind in etwa den gleichen Anteilen,
wie die mehrwertigen Alkohole wirksam. Zusätzlich zu ihrer Verzögerungswirkung auf die spontane Polymerisation von Vor-
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polymeren in wässeriger Lösung haben sie den Vorteil/ wesentlich billiger und leichter erhältlich zu sein als Sorbitol. Obgleich
die vorstehend genannten Kohlenhydrate, insbesondere die Monosaccharide in chemisch reiner Form wirksam sind, ist deren chemische
Reinheit nicht wesentlich für ihre erfolgreiche Verwendung. So können vorteilhafterweise roher Invertzucker, ein durch
Kochen einer Sucroselösung mit etwas Salpetersäure erhaltenes ■Gemisch, das Glucose, Fructose und restliche Sucrose in verschiedenen,
von den spezifischen Verfahrensbedingungen abhängigen Verhältnissen enthält, sowie auch technische Zuckerlösungen,
wie aus Mais erhaltener Stärkezucker ,verwendet werden, der zusätzlich
zu Glucose und Maltose Dextrine enthalten kann. Die Wirkungen des Kohlenhydratzusatzes sind, wirtschaftlich gesehen,
nur in Zuckeranteilen von zumindest 5 Gew.-%, bezogen auf das Vorpolymer,
in der Lösung oder in dem festen Schaumkunststoff bedeutsam; eine weitere Verbesserung wird erzielt, wenn das Gewichtsverhältnis
auf ungefähr 13 Gew.-%, bezogen auf das Vorpolymer, erhöht wird; geringe oder überhaupt keine Vorteile ergeben sich bei
Verwendung größerer Zuckerzusätze. Ein Zusatz von mehr als 20%
Zucker soll wegen unerwünschter Nebeneffekte vermieden werden. Demnach betrifft vorliegende Erfindung eine Kunststoffzusammensetzung
zelliger Struktur mit einer Vielzahl von gasgefüllten Hohlräumen und ist eine erfindungsgemäße Kunststoffzusammensetzung
dieser Art dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen aus
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einem Harnstoff-Formaldehyd-Harz und zumindest einem in dem
Harz einheitlich verteilten Kohlenhydrat, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Glucose, Fructose, Maltose und Sucrose,in
einem Anteil von 5 - 20 Gew.-%, bezogen auf das Harz, besteht.
Weitere Verfahrensbedingungen sind gut bekannt
und bedürfen daher keiner eingehenden Erläuterung. Das Molverhältnis
von Formaldehyd zu Harnstoff in dem Vorkondensat oder dem Vorpolymeren soll annähernd 2:1 betragen, sodaß das Vorpolymer
hauptsächlich aus Dimethylolharnstoff besteht, wobei es auch Monomethylharnstoff enthalten kann und ein Formaldehydüberschuß
keine wesentliche nachteilige Wirkung hat.
Das zur Bildung eines Schaums aus der katalysierten, zuckerenthaltenden Vorpolymerlösung in Wasser verwendete
Gas soll mit Bezug auf die Reaktanten praktisch inert sein; Luft eignet sich gut für diesen Zweck. Es ist bekannt, daß saure
Katalysatoren zur Aushärtung des Vorpolymeren zu einem festen Harnstoff-Formaldehyd-Harz eingesetzt werden können. In gewerblichem
Maßstab wurden Phosphor- und Oxalsäure für diesen Zweck verwendet, wobei die Verwendung von Phosphorsäure auf Grund geringerer
Kosten und geringerer Giftigkeit vorgezogen wird.
Die Temperatur, bei der das Wasser aus dem
ausgehärteten Schaum verdampft wird, ist nicht kritisch. Raumtemperaturen,
die über der Gefriertemperatur liegen, sind im·all-
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gemeinen geeignet; die geringen Kosten des Produktes rechtfertigen
normalerweise nicht die Verwendung eines Trockenofens, der jedoch gewünschtenfalls verwendet werden kann. Gewöhnlich
wird der Schaumstoff bei Temperaturen zwischen 0 und 4O°C getrocknet.
Der Wasseranteil der Vorpolymerlösung kann
über einen ziemlich weiten Bereich variieren; er wird von der Art: dar Düse, dem Gasdruck und anderen Verfahrensbedingungan abhängig
sein.
Im allgemeinen wird vorgezogen, daß der Anteil von gelösten Stoffen in der Schaummischung bei zumindest
20 Gew.-%, bezogen auf das Wasser, beträgt; die obere Grenze
iat zwangsläufig durch die Wasseriöslichkeit der Komponenten
gegeben, die dem Schaumstoff bei den vorherrschenden Temperaturen einzuverleiben sind.
Der Gasdruck bei der Düse muß höher sein als
der atmosphärische Druck, ist aber ansonsten nicht kritisch. Ein
Druck von annähernd 4,2 kg/cm ergibt gewöhnlich eine sehr wirtschaftliche
Kombination von geringen Verfahrenskosten hinsichtlich des erforderlichen Kompressors oder anderer Gasquellen und
einer hohen Schaumstoffausbeute.
Die Form, welcher die Schaumstoffzusammensetzung
letztlich verliehen wird, kann erhalten werden, indem der Schaum in eine entsprechend geformte Form eingespritzt wird,
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oder indem ein Block von zunächst erhaltenem Material zelliger
Struktur geschnitten oder in anderer Weise geformt wird.
Die folgenden Beispiele dienen der Erläuterung vorliegender Erfindung und nehmen Bezug auf die aus der US-PS
2 850 856 im Prinzip bekannten Verfahrensweise.
Beispiel 1: Eine wässerige Lösung von 300 g/l Harnstoff,
die Formaldehyd in einem 4%-igen Überschuß, bezogen auf die zur
Kondensation mit Harnstoff zu Dimethylolharnstoff erforderlichen
Mengen enthielt, wurde mit 35 g/l Glucosse und anderen,in Form
von Stärkezuckersirup aus Mais zugesetzten Kohlenhydraten vermischt.
Die Vorpolymerlösung wurde in einer Düse mit einer geringen Menge einer als Aushärtungsmittel dienenden Phosphorsäurelösung und 2%
des Sorbitanmonopalmiat-Polyoxyalkylenderivats"Tween 40" als
oberflächenaktives Treibmittel gemischt. Die so erhaltenen Lösungen
wurden aus der Düse in die Atmosphäre unter dem Druck von kompri-
miertem Stickstoff (annähernd 4,2 bis 4,9 kg/cm ) als sich nach
Austreten aus der Düse rasch ausbreitender Schaum in eine Form eingebracht
,wo dieser nach weniger als 5 min so ausgehärtet war, daß er aus der Form entfernt werden konnte. Der Schaumstoff verlor
innerhalb von zwei Tagen praktisch seinen ganzen Wassergehalt durch Verdampfen in die Atmosphäre bei der vorherrschenden Temperatur
von annähernd 20 bis 25°G; die Trocknungszeit steht in enger Be-
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-a -
Ziehung zu der Dicke der Schaumstoffschicht, der Geschwindigkeit
der Luftströme und ähnlichen Variablen, deren Einfluß auf den Trocknungsvorgang bekannt ist.
Beispiel 2: In die Düse der in Beispiel 1 verwendeten
Vorrichtung wurde eine 32% wässerige Lösung von Harnstoff-Formaldehyd-Vorkondensat
(Molverhältnis 1 : 2), das, bezogen auf das Gewicht des Vorpolymeren, 12% Fructose enthielt, mit einer wässerigein
Lösung von 9'i "Nacconol SZA", d.i. ein oberflächenaktives
Mittel der Natriumalkylarylsulfonahart, und 1% Phosphorsäure bei
einem Verhältnis von 10 Teilen Vorpolymer auf 9 Teile angesäuerte oberflächenaktive Lösung gemischt. Die Mischung wurde aus der Düse
in die Atmosphäre mit Hilfe von in den gemischten Flüssigkeiten
2 dispergierter komprimierter Luft bei einem Druck von 4,55 kg/cm
ausströmen gelassen. Der Strom des austretenden Schaumes wurde auf einer horizontalen Fläche sich absetzen gelassen, wo sich der
Schaumstoff unter Bildung von dammartigen Erhebungen schnell verfestigte. Nach Lufttrocknung wurde die Zusammensetzung, die eine
Vielzahl von mit Gas gefüllten Hohlräumen aufwies und eine Schüttdichte von ungefähr 10 g/l hatte, zu Platten geschnitten»
Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf
bevorzugte Ausführungsweisen, auf welche die Erfindung jedoch nicht
beschränkt ist.
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Claims (5)
1. Kunststoffzusammensetzung mit zelliger
Struktur und einer Vielzahl von gasgefüllten Hohlräumen, dadurch gekennzeichnet/ daß die Zusammensetzung im wesentlichen
aus einem Harnstoff-Formaldehyd-Hars und zumindest einem in dem
Harz einheitlich verteilen Kohlenhydrat, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Glucose, Fructose, Maltose und Sucrose, in
einem Anteil von 5-20 Gew.-%, bezogen auf das Harz, besteht.
2. Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Atmosphäre
ein Gemisch gebildet aus einem Gas, das unter einem über dem Atmosphärendruck liegenden Druck steht, einer wässerigen Lösung,
deren gelösten Stoffe im wesentlichen aus zumindest einem Vorpolymeren, nämlich MonomethyIolharnstoff und/oder Dimethylolharnstoff
bestehen und in einem Anteil von 5-20 Gew.-%, bezogen auf
das Vorpolymere vorliegen-, und einem Katalysator zur Härtung des Vorpolymeren in der Lösung zu einem festen Harnstoff-Formaldehyd-Harz
ausgebracht wird, wonach das Wasser in dieser Mischung verdampfen gelassen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser bei einer Temperatur von 0 C und nicht über
400C verdampft wird.
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ORIGINAL INSPECTED
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß als Katalysator Phosphorsäure eingesetzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine wässerige Lösung mit einem Anteil von, bezogan
auf deren Wassergewicht, 20 Gew.-% gelösten Stoffen eingesetzt wird.
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