DE2856137B2 - Anorganisch-organischer Verbundstoff und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Anorganisch-organischer Verbundstoff und Verfahren zu seiner Herstellung

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DE2856137B2 DE19782856137 DE2856137A DE2856137B2 DE 2856137 B2 DE2856137 B2 DE 2856137B2 DE 19782856137 DE19782856137 DE 19782856137 DE 2856137 A DE2856137 A DE 2856137A DE 2856137 B2 DE2856137 B2 DE 2856137B2
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Description

2. Verbundstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem gehärteten Phosphorsäuresalz das Äquivalentverhiltnis des Metalls zu den Phosphorsäuregruppen mehr als 0,65 und das Atomverhältnis der Metallatome zu den Phosphoratomen mehr als 0,67 betragen.
3. Verbundstoff nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mehrwertige Metall ein zwei- und/oder dreiwertiges M etall ist.
4. Verbundstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweiwertige Metall Magnesium, Calcium, Strontium, Barium, Zink, Mangan(II), Kupfer(II) und/oder Eisen(II) iüt.
5. Verbundstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das dreiwertige Metall Aluminium, Eisen(III) und/oder Titan(ÜI) ist.
6. Verbundstoff nach einem der Ansprüche t bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es als Zusatz mindestens einen Verstärkungs-, Zuschlag- oder Füllstoff, ein wasserabstoßendes Mittel, einen Stabilisator, ein Pigment oder ein grenzflächenaktives Mittel enthält.
7. Verbundstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er unter Ausbildung von Zellwänden geschäumt ist, einen mittleren Zellendurchmesser von weniger als 3 mm und eine Schüttdichte von weniger als 0,5 g/cm3 aufweist.
8. Verfahren zur Herstellung des anorganisch-organischen Verbundstoffs nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man
(A) ein wasserlösliches saures Phosphorsäuresalz mindestens eines mehrwertigen Metalls, bei dem das Äquivalentverhältnis der Metallionen zu den Phosphationen 1:9 bis 3:4 und das Atomverhältnis der Metallatome zu den Phosphoratomen 1 :6 bis 3 :2 beträgt,
(B) ein Härtungsmitte' für das Phosphorsäuresalz,
(C) ein mit einem sauren Katalysator hitzbehärtbares Resol-, Melamin-, Harnstoff- oder Furanharz, Melamin-Harnstoff-Cokondensat-, Furan-Phenol-Cokondensat- und/oder Phenol-Harnstoff-Cokondensatharz oder Ketonharz, und
(D) gegebenenfalls übliche Zusätze
in einem Mischungsverhältnis von 1 bis 400 Gewichtsteilen (C) pro 100 Gewichtsteile (A) + (B)
vermischt und das erhaltene Gemisch aushärtet
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Härtung in Gegenwart eines Treibmittels durchführt, damit gleichzeitig mit dem Härten ein Schäumen erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß man das Härtungsmittel (B) und das Treibmittel in einer Lösung des hitzehärtbaren Kunstharzes (C) dispergiert und das erhaltene Gemisch mit einer wäßrigen Lösung des sauren Phosphorsäuresalzes (A) vermischt
Bekannte organische Schaumstoffe, wie Polyurethan-Polystyrol- oder Polyäthylen-Schaumstoffe, besitzen ausgezeichnete Wärmeisolierfähigkeit sowie Wasserfestigkeit und mechanische Festigkeit und werden daher in großem Umfang z. B. als Baumaterialien und Verkleidungsmaterialien verwendet Aufgrund ihrer organischen Natur sind sie jedoch leicht entflammbar, so daß sie insbesondere im Falle eines Brandes ein ernsthaftes Problem darstellen. Als organische Schaumstoffe mit etwas verbesserter Feuerbeständigkeit sind Schaumstoffe aus hitzehärtbaren Kunstharzen entwikkelt worden, z. B. Phenol- und Harnstoff-Schaumstoffe. Diese Materialien sind jedoch hinsichtlich der Entflammbarkeit im wesentlichen unverändert und besitzen nur ungenügende flammhemmende Eigenschaften.
Als nicht entflammbare Schaumstoffe sind andererseits verschiedene anorganische Schaumstoffe entwikkelt worden, z. B. Zement-, Gips- und Glasschaumstnffe. Diese sind jedoch sämtlich spröde und besitzen aufgrund ihrer anorganischen Natur nur ungenügende Wasserbeständigkeit
Um diese Mangel zu beheben, ist bereits versucht worden, organischen Schaumstoffen anorganische Komponenten einzuverleiben. Diese Komponenten sind jedoch im allgemeinen nicht miteinander verträglich und insbesondere bei Zusatz von großen Mengen der anorganischen Komponente wird die mechanische Festigkeit des Schaumstoffs beeinträchtigt. Außerdem hat sich gezeigt, daß die Verbesserung der Nichtbrennbarkeit geringer als erwartet ist, selbst wenn man große Mengen an anorganischen Komponenten verwendet
Gegenstand der Erfindung ist ein neuartiger anorganisch-organischer Verbundstoff, der erhalten worden ist durch Aushärtung eines Gemisches bestehend aus
(A) 100 Gewichtsteilen eines wasserlöslichen sauren Phosphorsäuresalzes mindestens eines mehrwertigen Metalls, bei dem das Äquivalentverhältnis der Metallionen zu den Phosphationen 1 :9 bis 3 :4 und das Atomverhältnis der Metallatome zu den Phosphoratomen 1 :6 bis 3 :2 beträgt,
(B) einem Härtungsmittel für das Phosphorsäuresalz,
(C) 1 bis 400 Gewichtsteilen eines mit einem sauren Katalysator hitzehärtbaren Resol-, Melamin-, Harnstoff- oder Furanharzes, eines Melamin-Harnstoff-Cokondensat-, Furan-Phenol-Cokondensat- und/oder Phenol-Harnstoff-Cokondensatharzes oder eines Ketonharzes, und
(D) gegebenenfalls üblichen Zusätzen.
Gegenstand der Erfingung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines geschäumten anorganisch-organischen Verbundstoffs, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man
(A) ein wasserlösliches saures Phosphorsäuresalz mindestens eines mehrwertigen Metalls, bei dem das Äquivalentverhältnis der Metalle zu den Phosphationen 1 :9 bis 3:4 und das Atomverhältnis der Metailatome zu den Phosphoratomen 1 :6 bis 3 :2 D beträgt,
(B) ein Härtungsmittel für das Phosphcrsäuresalz,
(C) ein mit einem sauren Katalysator hitzehärtbares Resol-, Melamin-, Harnstoff- oder Furanharz, Melamin-Harnstoff-Cokondensat-, Furan-Phenol-Cokoncfcnsat- und/oder Phenol-Harnstoff-Cokondensatharz oder Ketonharz, und
(D) gegebenenfalls übliche Zusätze
in einem Mischungsverhältnis von 1 bis 400 Gewichtsteilen (C) pro 100 Gewichtsteile (A) + (B) vermischt und das erhaltene Gemisch aushärtet
In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein geschäumes Produkt mit Zellwänden, die aus dem vorstehend genannten anorgairsch-organisehen Verbundstoff bestehen, das einen mittleren Zelldurchmesser von weniger als 3 mm und eine Schüttdichte von weniger als 0,5 g/cm3 aufweist und dadurch hergestellt werden kann, daß man das vorstehende Verfahren in Gegenwart eines Treibmittels durchführt, so daß das Gemisch gleichzeitig gehärtet und geschäumt wird.
Die Erfindung ist in der Zeichnung näher erläutert: Es zeigt
F i g. 1 eine mikroskopische Aufnahme (Vergröße- jo rung lOOx) der Oberfläche eines geformten, durch Kohärtung hergestellten erfindungsgemäßen Produkts (Beispiel 2),
Fig.2 eine mikroskopische Aufnahme (Vergrößerung 100 χ) der Oberfläche eines bekannten geformten ü organisch-anorganischen Verbundstoffs (Vergleichsbeispiel 1);
Fig.3 eine mikroskopische Aufnahme (Vergrößerung 13 χ) eines geschäumten, durch Kohärtung hergestellten erfindungsgemäßen Produkts (Beispiel 8); und
Fig.4 eine mikroskopische Aufnahme (Vergrößerung 13 χ) des geschäumten, durch Kohärtung hergestellten Produkts von Fig.3, nach dem Brennen zur Entfernung der gehärteten organischen Komponente. 4
Ein spezifisches Merkmal des geschäumten anorganisch-organischen Verbundstoffs der Erfindung besteht darin, daß die Zellwände aus integral kombinierten anorganischen und organischen Komponenten bestehen, während bei bekannten organisch-anorganischen geschäumten Produkten die pulverförmiger! anorganischen Komponenten auf den aus organischen Komponenten bestehenden Zellwänden dispergiert sind. Dieser Unterschied macht sich z. B. bemerkbar im Bezug auf die Entflammbarkeit, mechanische Festigkeit Wasserbeständigkeit und Schäumbarkeit der Produkte.
Die anorganisch-organischen Verbundstoffe der Erfindung weisen eine spezifische Struktur auf, in der sowohl die anorganischen als auch die organischen gehärteten Komponenten, die auf Grund der gleichzeitigen Härtung ein dreidimensionales Netzwerk bilden, als homogenes Gemisch vorliegen, da sie miteinander verbunden oder ineinander verschlungen sind. Diese Struktur läßt sich durch eine spezifische Kohärtung der beiden Komponenten erzielen. Die erfindungsgemäß verwendeten Ausgangsstoffe (A) und (C) sind beide wäßrige Lösungen, nämlich eine wäßrige Lösung eines wasserlöslichen sauren Phosphorsäuresalzes minde stens eines mehrwertigen Metalls bzw. eine wäßrige Lösung eines hitzehärtbaren Kunstharzes, das mit einem sauren Katalysator härtbar ist Diese vollständig miteinander verträglichen Lösungen ergeben beim Vermischen ein völlig homogenes Gemisch. Durch Einleiten der Härtung des Phosphorsäuresalzes mit einem Härtungsmittel (B) und gleichzeitiges Härten des hitzehärtbaren Kunstharzes mit einem sauren Katalysator, der durch das saure Phosphorsäuresalz bereitgestellt wird, erzielt man eine Kohärtung der beiden Komponenten, wobei die Moleküle jeder Komponente unter Bildung von Segmenten eines dreidimensionalen Netzwerkes miteinander vernetzt werden.
Als Ergebnis der gleichzeitigen Härtung der homogen vermischten Lösungen erhält man gehärtete Produkte jeder Komponente, die in einer völlig homogenen Matrix vorliegen, in der beide Segmente des dreidimensionalen Netzwerkes gleichförmig verteilt und miteinander verbunden sind. Obwohl die Einzelheiten dieser Struktur noch nicht vollständig geklärt sind, unterscheidet sie sich deutlich von der Struktur bekannter anorganisch-organischer Verbundstoffe, bei denen eine Komponente in Form von »Inseln« in einem »Meer« oder einer Matrix der anderen Komponente dispergiert ist Dies kann anhand des Materialrückstands demonstriert werden, nachdem eine Komponente aus dem Verbundstoff entfernt worden ist In der Zeichnung zeigt F i g. 4 eine mikroskopische Aufnahme des Rückstands eines geschäumten anorganisch-organisehen Verbundstoffes der Erfindung, nachdem die organische Komponente durch Brennen des geschäumten Produkts entfernt worden ist Es ist deutlich zu sehen, daß die zurückbleibende anorganische Komponente die ursprüngliche Form des geschäumten Produkts beibehält, was darauf hinweist, daß sowohl die anorganische als auch die organische Komponente über die gesamte Matrix des geschäumten Produkts vorhanden sind und jeweils für sich Skelette bilden, die miteinander verbunden sind. Der anorganisch-organisehe Verbundstoff der Erfindung stellt somit ein Gemisch aus organischen und anorganischen Komponenten mit einer einzigen festen Phase dar, das so aussieht, als bestünde es nur aus einer einzigen Komponente. Die im Vergleich zu bekannten Stoffen ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften, z. B. hinsichtlich der mechanischen Festigkeit, beruhen vermutlich auf dieser Struktur des erfindungsgemäßen anorganisch-organischen Verbundstoffes.
Das gehärtete Produkt des Phosphorsäuresalzes mindestens eines mehrwertigen Metalls leitet sich z. B. von Magnesium, Calcium, Strontium, Barium, Zink, Mangan(II), Kupfer(II), Eisen(II), Aluminium, Eisen(III), Titan(III) Kobalt und/oder Zirkonium ab, oder ist ein Phosphorsäuresalz dieser mehrwertigen Metalle, bei dem ein Teil der mehrwertigen Metalle durch ein Alkalimetall, wie Lithium, Natrium oder Kalium, oder ein quaternäres Ammoniumsalz ersetzt ist. Das Äquivalentverhältnis (im folgenden A-Wert) der Metalle zu den Phosphorsäuregruppen des Fhosphorsäuresalzes liegt vorzugsweise oberhalb 0,65, während das Atomverhältnis (im folgenden Λί/P-Wert) der Metallatome zu den Phosphoratomen vorzugsweise oberhalb 0,67 liegt Der Ä-Wert und der Af/P-Wert errechnen sich nach folgenden Gleichungen:
MlP =
Σα,
■ν.
Hierbei bedeuten /die Wertigkeit der Metalle, A1 die Anzahl der Metallatome mit der Wertigkeit / in dem Phosphorsäuresalz und Np die Anzahl der Phosphoratome in dem Phosphorsäuresalz. Bei einem Ä-Wert unterhalb 0,65 oder einem M/P-Wert unterhalb 0,67 kann das Phosphorsäuresalz nicht vollständig gehärtet werden, so daß die Wasserbeständigkeit, Hitzebeständigkeit, Härte und mechanische Festigkeit beeinträchtigt werden.
Das gehärtete Produkt des Phosphorsäuresalzes kann dadurch hergestellt werden, daß man ein Härtungsmitte! mit einem. PhosphorsSuresalz mit einem Λ-Wert von 1/9 bis 3/4 und einem Λί/P-Wert von 1/6 bis 3/2, oder dessen wäßriger Lösung umsetzt. Erfindungsgemäß geeignete Härtungsmittel sind z. B. 2- oder mehrwertige Metalle, wie Magnesium, Calcium, Strontium, Barium, Zink, Mangan(II), Kupfer^!), Eisen(H), Aluminium, Eisen(III), Titan(III), Kobalt oder Zirkonium, sowie die Hydroxide, Oxide, Silikate, Titanate und Carbonate dieser Metalle. Es können auch Gemische dieser Härtungsmittel verwendet werden. Damit die Härtungsreaktion des Phosphorsäuresalzes bzw. seiner wäßrigen Lösung unter Bildung eines guten, gehärteten Produkts glatt verläuft, muß der Ä-Wert im Bereich von 1/9 bis 3/4 und der ΛΖ/AWert im Bereich von 1/6 bis 3/2 liegen. Bei Ä-Werten unterhalb 1/9 oder M/P-Werten unterhalb 1/6 ist die Azidität des Phosphorsäuresalzes zu hoch, so daß die Reaktion mit dem Härtungsmittel unkontrollierbar stürmisch abläuft Andererseits werden bei Ä-Werten oberhalb 3/4 oder M/P-Werten oberhalb 3/2 die Thermoplastizität oder Wasserlöslichkeit des Phosphorsäuresalzes beeinträchtigt, so daß kein gutes gehärtetes Produkt entsteht Außerdem ist in diesem Fall die Azidität zu gering, um eine für die Härtung des mit einem sauren Katalysator härtbaren, hitzhärtbaren Kunstharzes ausreichende katalytische Aktivität zu entfalten. Wie bereits erwähnt, müssen der Ä-Wert nach der Härtung mehr als 0,65 und der Λί/P-Wert mehr als 0.67 betragen. Die Härtungsmittelmenge wird entsprechend diesen Anforderungen gewählt.
Zur Herstellung eines geschäumten Produkts führt man die Härtungsreaktion in Gegenwart eines Treibmittels durch. Als Treibmittel eignen sich z. B. Wasser, niedrigsiedende Fluorkohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffe, wie Freon oder Pentan, Wasserstoffperoxid, Metallpulver oder Carbonate. Außerdem können komprimierte Gase wie Stickstoff, Argon oder Luft verwendet werden. Insbesondere bei Verwendung von Carbonaten oder Metallpulvern eines 2- oder mehrwertigen Metalls als Härtungsmittel können diese gleichzeitig als Treibmittel wirken.
Als organische Komponente (hitzehärtbares Kunstharz) werden erfindungsgemäß mit einem sauren Katalysator hitzehärtbare Resol-, Melamin-, Harnstoff-, Furan-, Melamin-Harnstoff-Cokondensat-, Furan-Harnstoff-Cokondensat-, Phenol-Harnstoff-Cokondensat und Ketonharze verwendet Wie vorstehend beschrieben, erfährt das saure Phosphorsäuresalz im Laufe der Zeit während der Reaktion mit dem Härtungsmittel und dem Treibmittel eine pH-Änderung bis in den neutralen Bereich oder in manchen Fällen bis in den alkalischen Bereich. Im Laufe dieses Verfahrens härtet das hitzehärtbare, mit einem sauren Katalysator härtbare Kunstharz zu einem anorganisch-organischen Verbundstoff mit integral ausgebildeten anorganischen und organischen Komponenjen. Geschäumte Produkte werden im allgemeinen dadurch hergestellt, daß man die vier Komponenten: Phosphorsäuresalz, Härtungsmittel, Treibmittel und hitzehärtbares, mit einem sauren Katalysator härtbares Kunstharz miteinander vermischt und das erhaltene Gemisch bei Raumtemperatur oder
unter Erhitzen schäumt und härtet.
Das hitzehärtbare Kunstharz ist in dem geschäumten
ίο anorganisch-organischen Verbundstoff der Erfindung in einer Menge von 1 bis 400 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des gehärteten Produkts des Phosphorsäuresalzes enthalten. Mengen von weniger als 1 Gewichtsteil reichen nicht aus, um einen signifikanten
ι > Effekt durch Einführen der organischen Komponente zu erzielen, während Mengen von mehr als 400 Gewichtsteilen die Nicht-Brennbarkeit derart beeinträchtigen, daß sie mit der von geschäumten Produkten vergleichbar ist, die allein aus dem hitzehärtbaren Kunstharz
2(i bestehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegen sowohl das Phosphorsäuresalz als auch das hitzehärtbare Kunstharz als Flüssigkeiten oder Lösungen vor, wodurch eine bessere Verträglichkeit erzielt wird. In
2> dieser Ausführungsform vermischt man die Lösungen des Phosphorsäuresalzes und des hitzehärtbaren Kunstharzes vollständig, um sie verträglich zu machen. Anschließend mischt man das Härtungsmittel und gegebenenfalls das Treibmittel unter und erhält den
in gewünschten anorganisch-organischen Verbundstoff.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden das Härtungsmittel und gegebenenfalls das Treibmittel vorher in der Lösung des hitzehärtbaren Kunstharzes dispergiert worauf man die erhaltene
j·; Dispersion mit einer Lösung des Phosphorsäuresalzes vermischt Diese Ausführungsform ermöglicht die Herstellung des gewünschten anorganisch-organischen Verbundstoffes durch Vermischen von zwei Flüssigkeiten und eignet sich daher insbesondere zum Formen an
4Ii Ort und Stelle oder zum Spritzgießen.
Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der zwei Flüssigkeiten miteinander vermischt werden, verwendet man vorzugsweise einen Materialsatz, der
J' (A) eine wäßrige Lösung des Phosphorsäuresalzes, die 30 bis 95 Gewichtsprozent Phosphorsäuresalz enthält
(B) eine Aufschlämmung mit einem Feststoffgehalt von 30 bis 80 Gewichtsprozent in der das Härtungsmit-
'" tel in einer wäßrigen Lösung des hitzehärtbaren Kunstharzes in einem Gewichtsverhältnis von Härtungsmittel zu hitzehärtbarem Kunstharz von 1 :1 bis 1 :40 dispergiert ist, und gegebenenfalls
(C) ein Treibmittel enthält
Durch Verwendung eines derartigen Materialsatzes kann der anorganisch-organische Verbundstoff leicht am Einsatzort hergestellt werden, indem man die Stoffe je nach der Zusammensetzung des gewünschten
mi Produkts formuliert.
Erfindungsgemäß können auch Zusätze verwendet werden, z. B. Verstarkungs-, Zuschlag- oder Füllstoffe, wasserabstoßende Mittel, Stabilisatoren, Pigmente und grenzflächenaktive Mittel. Als wasserabstoßende Mittel
h > eignen sich insbesondere neben Paraffin und Silikonölen die in der JA-OS 73 067/77 beschriebenen Verbindungen, die sowohl hydrophobe Gruppen als auch funktionell^ mit dem Metallphosphat reaktive Gruppen
aufweisen.
Die geschäumten anorganisch-organischen Verbundstoffe der Erfindung eignen sich als Leichtbaumaterialien, Verkleidungs- und Isolierstoffe. Die Möglichkeit der Herstellung des geschäumten Produkts am Einsatzort ist von besonderem technischem Vorteil.
Der geschäumte, anorganisch-organische Verbundstoff kann bei einem Gehalt der organischen Komponente von 1 bis 20 Gewichtsteilen in bezug auf die dem anorganischen Stoff eigene Sprödigkeit verbessert werden, ohne daß die Nichtbrennbarkeit nennenswert beeinträchtigt würde. Bei einem Gehalt von 20 bis 120 Gewichtsteilen der organischen Komponente werden die mechanische Fettigkeit, Wasserbeständigkeit und andere Eigenschaften wesentlich verbessert und die Brennbarkeit ist aufgrund der Zellwandstruktur, in der die anorganischen und organischen Komponenten in Masse vorliegen, außerordentlich gering, so daß ein halb-entflammbaren Stoffen vergleichbares geschäumtes Produkt vorliegt. Oetchlumte Produkte mit einem Gehalt von 120 bis 400 Gewichtsteilen der organischen Komponente sind ebenfalls nur wenig entflammbar und weisen weit höhere Sauerstoffindices auf, als herkömmliche organische Schaumstoffe.
Darüber hinaus besitzen sie weit bessere mechanische Festigkeit als bekannte organische Schaumstoffe, in denen anorganische Komponenten, z. B. anorganische Füllstoffe, lediglich disperglert sind.
Die geschäumten anorganisch-organischen Verbundstoffe der Erfindung besitzen somit ausgezeichnete Eigenschaften, die bei anorganischen Schaumstoffen, organischen Schaumstoffen oder gemischt organischanorganischen Schaumstoffen, in denen die organischen und anorganischen Komponenten inhomogen vermischt sind, nicht beobachtet werden.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
In den Beispielen wird die Wärmeleitfähigkeit nach der Norm ASTM-CSlB gemessen. Der Sauerstoffindex wird mit Hilfe eines Entflammbarkeits-Prüfgerltes ON-I (von der Su(B Testing Machine Co, Ltd.) unter Verwendung eines Teststreifens von 5 χ 5 κ 100 mm Größe bestimmt
keit von 650 kg/cm2 und einen Sauerstoffindex von mindestens 90.
Beispiel 1
Phosphorsäure (75prozentige wäßrige Lösung) Aluminiumhydroxid Zinkoxid
160 Gew.-Teile 20Gew.-Teile 35 Gew.-Teile
Die Komponenten werden zur Reaktion miteinander vermischt, wobei eine transparente viskose Lösung mit einem A-Wert von 0,44 und einem M/P-Wert von 0,56 erhalten wird.
Daneben wird eine Aufschlämmung hergestellt, in der 30 Gewichtsteile gesintertes Magnesiumoxid in SO Gewichtsteilen einer handelsüblichen wlBrigen Harnstoffharzlösung mit einem Feststoffgehalt von 70% suspendiert sind.
Die vorstehende Lösung und die Aufschlämmung werden miteinander vermischt und ausreichend gerührt Das erhaltene Gemisch wird in einen Formrahmen von 2 χ 2 χ 10 cm gegossen.
Nach 6 Stunden Ut die Härtung vollständig und man erhält einen Block aus einem gehärteten Produkt mit einem Α-Wert von 034 und einem Af/P-Wert von 1,5. Dieses Produkt ist semitransparent und hat ein spezifisches Gewicht von 1,9 g/cm3, eine Druckfestig-
Beispiel 2
Phosphorsäure (75prozentige wäßrige Lösung) Aluminiumhydroxid Zinkoxid
80 Gew.-Teile 10 Gew.-Teile 17,5 Gew.-Teile
Die Komponenten werden zur Reaktion miteinander vermischt, wobei eine transparente viskose Lösung mit einem A-Wert von 0,44 und einem Af/P-Wert von 0,56 erhalten wird.
Daneben wird eine Aufschlämmung hergestellt, in der 15 Gewichtitelle totgebranntes Magnesiumoxid in 500 Gewichiiicilcn der wtßrigen Karnsioffharzlösung gemäß Beispiel 1 diipergtert sind. Die vorstehende Lösung und die Aufschlämmung werden miteinander vermischt, hierauf gründlich gerührt und in einen Formrahmen von 2 χ 2 χ 10 cm gegossen. Der Formling härtet nach 6 Stunden vollständig zu einem Block mit einem A-Wert von 0,84 und einem Af/P-Wert von 1,5 aus, der 100 Gewichtsteile der Phosphorsäuresalze und 350 Gewichtsteile des Harnstoffharze! enthält Dieses durch Kohärtung erhaltene Produkt ist semitransparent und weist ein spezifisches Gewicht von 1,5 g/cm3, eine Druckfestigkeit von 1050 kg/cm1 und einen Sauerstoffindex von 55,0 auf. Dieses Produkt ist in F i g. 1 abgebildet
Vergleichsbeispiel 1 Wäßrige Hamstoffharzlösung
gemäß Beispiel I 500 Gew.-Teile
Wasserfreies Caldumsulfatpuiver 100 Gew.-Teile.
Die Komponenten werden miteinander vermischt, worauf man die Aufschlämmung mit 10 Gewichtsteilen einer lOprozentigen wäßrigen Phosphorsäure versetzt Das erhaltene Gemisch wird in einen Formrahmen von 2 χ 2 χ tO cm gegossen. Nach 3 Stunden ist die Härtung vollständig.
Das auf diese Weise gehärtete Produkt enthält 100 Gewichtsteile wuserfreies Caldumsulfatpulver und 350 Gewichtsteile des Harnstoffharzes. Sein spezifisches Gewicht beträgt 1,5 g/cm3, die Druckfestigkeit 850 kg/cm1 und der Sauerstoffindex 25,0. Dieses Produkt ist in F ig. 2 abgebildet
Beispiel 3 Phosphorsäure (7Sprozentige
wäßrige Lösung) 160 Gew.-Teile
Aluminiumhydroxid 20 Gew.-Teile Zinkoxid 35 Gew.-Teile
bo Die Komponenten werden vermischt und reagieren dabei zu einer transparenten viskosen Lösung mit einem A- Wert von 0,44 und einen AiZP-Wert von 0,56. Diese Lösung wird mit 100 Gewichtsteilen einer wäßrigen Lösung des Harnstoffharzes gemäß Beispiel 1 versetzt,
t,5 wobei eine weitere viskose transparente Lösung erhalten wird. Zu dieser Lösung gibt man sofort 70 Gewichtsteile pulverförmiges basisches Magneshimcarbonat und vermischt grundlich. Das Gemisch beginnt
sofort zu schäumen, und ist nach 6 Stunden vollständig gehärtet. Nach dem Schäumen und Härten beträgt der Λ'-Wert 0,84 und der M/P-Wert 1,5.
Das geschäumte Produkt hat eine Schüttdichte von 0,09 g/cm3 mittleren Zelldurchmesser von 1,9 mm und eine Wärmeleitfähigkeit von 0,035 kcal/m · Std. · 0C.
10
Beispiele 4 und 5 Vergleichsbeispiele 2 und 3
Beispiel 1 wird unter Verwendung der in Tabelle I genannten Mengen der wäßrigen Harnstoffharzlösung wiederholt.
Tabelle I
Vergleichsbeispiel 2 Beispiel 4
Beispiel 5 Vergleichsbeispiel 3
Harnstoffharz (Gew.-Teile) 2,0 Harnstoffharzgehalt*) 0,6
50 14,3
1500 429
*) Harnstoffharzgehalt: Festes Harnstoffharz (Gewichtsteiie) pro 100 Gewichtsteile des gehärteten Phosphorsäuresalzes.
Die jeweils erhaltenen geschäumten Produkte haben die in Tabelle Il genannten Eigenschaften.
Tabelle II
Schüttdichte, g/cm3
mittlerer Zelldurchmesser, mm
Wärmeleitfähigkeit, Kcal/m ■ Std.
Sauerstoffindex
Druckfestigkeit, kg/cm2
Vergleichsbeispiel 2 0,06 2,1 0,039 >90 <0,5
Beispiel 4 0,07 1,0 0,038 >90 1,5
Beispiel 5 0,17 1,5 0,043 62,5 17,8
Vergleichsbeispiel 3 0,61 1,0 0,088 28,0 35,0
Beispiele 6 und Vergleichsbeispiele 4 und
Es werden Phosphorsäurelösungen der in Tabelle III genannten Zusammensetzung hergestellt:
Tabelle III Vergleichsbeispiel 4 Beispiel 6 Beispiel 7 Vergleichsbeispiel 5
75prozentige wäßrige 160 Gew.-Teile 2,5 Gew.-Teile - 160 Gew.-Teile 160 Gew.-Teile 160 Gew.-Teile
Phosphorsäurelösung 5 Gew.-Teile 0,07
Aluminiumhydroxid - 0,10 20 Gew. Teile 25 Gew.-Teile 20 Gew.-Teile
Magnesiumoxid farblos - 10 Gew.-Teile 10 Gew.-Teile
Zinkoxid transparent 20 Gew.-Teile 20 Gew.-Teile 20 Gew.-Teile
Natriumhydroxid - - 20 Gew.-Teile
Ä-Wert 034 0,53 0,85
M/P-Wert 0,41 0,66 1,17
Zustand farblos farblos weiß
transparent transparent trübe
Die vorstehenden Phosphorsäuresalzlösungen wer- t>5 15 Gewichtsteile Pentan vollständig dispergiert sind,
den jeweils mit 200 Gewichtsteilen einer Harnstoffharz- vermischt und stehengelassen. Die Ergebnisse sind in
lösung (Feststoffgehalt 70%), in der 50 Gewichtsteiie Tabelle IV genannt Aluminiumsilikat, 40 Gewichtsteile Magnesiumoxid und
Tabelle IV
Schäumen
Vergleichs- extreme Wärmeentwicklung mit
beispiel 4 großer Schrumpfung bis zur
Härtung
Beispiel 6 Schäumen mit geringer Wärme
entwicklung; spezifisches Gewicht = 0,13 g/cm'
Beispiel 7 Schäumen mit geringer Wärme
entwicklung; spezifisches Gewicht = 0,18 g/cm3
Vergleichs- weder Wärmeentwicklung noch
beispie! 5 Schäumen
Vergleichsbeispiel 6
Das Verfahren von Beispiel 3 wird wiederholt, jedoch verwendet man 35 Gewichtsteile basisches Magnesiumcarbonat Das erhaltene geschäumte und gehärtete Produkt hat einen A'-Wert von 0,64 und einem M/P-Wert von 0,86. Es ist äußerst hygroskopisch und reagiert nach 48 Stunden sauer.
Beispiel 8 Primäres Aluminiumphosphat
(50prozentige wäßrige Lösung;
A-Wert 033; Af/P-Wert 0,33) 150 Gew.-Teile
eOprozentige wäßrige Resolharz-
lösung 125 Gew.-Teile
Aluminiumpulver 20 Gew.-Teile
Die Komponenten werden vermischt und 30 Minuten in einem Heißlufttrockner bei 80° C stehengelassen. Nach dem Härten weist das geschäumte Produkt einen A-Wert von 1,0, einem Ai/P-Wert von 1,0 und ein spezifisches Gewicht von 0,08 auf. Dieses Produkt ist in F ig. 3 abgebildet
Das geschäumte Produkt wird 1 Stunde in einem Elektroofen bei 800° C stehengelassen. Nach dem
Calcinieren ist das Produkt dunkel verfärbt, jedoch hat es seine ursprüngliche Zellstruktur beibehalten; vgl. Fig. 4.
Vergleichsbeispiel 7
Resolharzlösung gemäß Beispiel 8 pulverförmiges tertiäres
Aluminiumphosphat ι» Pentan
125 Gew.-Teile
95 Gew.-Teile 5 Gew.-Teile
Die Komponenten werden zu eintr Aufschlämmung vermischt, die man mit SO Gewichtsteilen einer lOprozentigen wäßrigen Phosphorsäure versetzt, in der 2,0 Gewichtsteile p-ToIuolsulfonilurt gelöst sind. Das Gemisch wird bei Raumtemperatur stehengelassen, wobei nach 1 Minute das Schäumen unter Wärmeentwicklung beginnt Es entsteht ein geschäumtes Produkt mit einem spezifischen Gewicht von 0,12 g/cm3.
Dieses geschäumte Produkt wird 1 Stunde in einem Elektroofen bei 800° C behandelt Nach dem Calcinieren bleibt nur ein pulverförmiges carbonisiertes Produkt zurück.
Beispiel 9
Phosphorsäure (75prozentige wäßrige Lösung) Aluminiumhydroxid Zinkoxid
160 Gew.-Teile 20 Gew.-Teile 20 Gew.-Teile
Die Komponenten werden vermischt und reagieren dabei zu einer transparenten viskosen Lösung. Nach Zugabe von 1,0 Gewichtsteil Laurylamin als wasserabstoßendem Mittel und 2,0 Gewichtiteilen Papierbrei als
ir> Verstärkungsmaterial versetzt man die Lösung mit i00 Gewichtsteilen einer wäßrigen Melaminharzlösung in der 20 Gewichtsteile Aluminiumpulver dispergiert sind. Nach vollständigem Mischen läßt man das Gemisch 30 Minuten in einem Heißlufttrockner bei 1000C stehen.
Das erhaltene geschäumte Produkt hat ein spezifisches Gewicht von 0,16 g/cm3 und besitzt ausgezeichnete wasserabstoßende Eigenschaften.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    i. Anorganisch-organischer Verbundstoff, der erhalten worden ist durch Aushärtung eines Gemisches bestehend aus
    (A) 100 Gewichtsteilen eines wasserlöslichen sauren Phosphorsäuresalzes mindestens eines mehrwertigen Metalls, be» dem das Äquivalentverhältnis der Metallionen zu den Phosphationen 1 :9 bis 3:4 und dais Atomverhältnis der Metallatome zu den Phosphoratomen 1 :6 bis 3:2beträgt,
    (B) einem Härtungsmittel für das Phosphorsäuresalz,
    (C) 1 bis 400 Gewichtsteilen eines mit einem sauren Katalysator hitzehärtbaren Resol-, Melamin-, Harnstoff- oder Furanharzes, eines Melamin-Harnstoff-Cokondensat-JFuran-Phenol-Cokondensat- und/oder Phenol-Harnstoff-Cokondensatharzes oder eines Keto nharzes, und
    (D) gegebenenfalls üblichen Zusätzen.
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