DE3117058A1

DE3117058A1 - Isolierschaumstoffe

Info

Publication number: DE3117058A1
Application number: DE19813117058
Authority: DE
Inventors: Robert James Cheltenham Gloucestershire Pragnell; Rodney Evesham Worcestershire Taylor
Original assignee: Coal Industry Patents Ltd
Current assignee: Coal Industry Patents Ltd
Priority date: 1980-05-02
Filing date: 1981-04-29
Publication date: 1982-03-11
Also published as: GB2075515A; FR2481708A1

Description

Ji ι / U 5 8

Die Erfindung bezieht sich auf verbesserte Isolierschaumstoffe, insbesondere bezieht sie sich auf einen verbesserten Harnstoff-Formaldehyd-Schaumstoff.

Harnstoff-Pormaldehyd-Schaumstoffe sind als nach dem Errichten eines Bauwerks verwendbare Füllstoffe zur Isolation von hohlen Wänden von Gebäuden bekannt, wobei die Technologie der Fachliteratur entnommen werden kann. Die bekannten Harnstoff-Formaldehyd-Schaumstoffe sind jedoch mechanisch schwach, weisen eine hohe Wasserabsorption (in einigen Fällen von mehr als 100% v/v) auf und lassen Wasserdampf leicht durch. Diese Schäume sind untersucht worden, wobei in Betracht gezogen wurde, daß die Kosten für die Ausgangsmaterialian erheblich niedriger sind als jene für Phenol-Farmaldehyd-E-haumstoffe und Harnstoff-Formaldehyd eine feuerhemmende Wirkung besitzt, die Polystyrol-Schaumstoffen fehlt, und zwar mit dem Ziel, ihre physikalischen Eigenschaften zu verbessern, so daß starre Isolierbaupaneelen, also Wand- Boden- oder Deckenteile, aus Harnstoff-Formaldehyd erhalten werden.

Durch die Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von geschäumtem Harnstoff-Formaldehyd-Harz bereitgestellt, bei dem ein Harnstoff-Formaldehyd-Vorpolymerisat-Harz, das eine Viskosität im Bereich zwischen 4000 und 10000 ersauf weist, in Gegenwart eines anionischen oberflächenaktiven Mittels in einer Menge von 0,4 bis 1,5 Teilen je 100 Teilen Harz geschäumt wird, und, falls das oberflächenaktive Mittel keine Säuregruppen enthält und nicht in der Lage ist als Härter für das Vorpolymerisat-Harz zu wirken, in Gegenwart eines Säurehärters in einer Menge von 0,2 bis 1,5 Teilen je 100 Teile Harz.

-A-

Durch die Erfindung wird gleichfalls ein geschäumtes Harnstoff-Formaldehyd-Harz, das wie vorstehend angegeben hergestellt wird, hervorgebracht.

Es hat sich herausgestellt, daß durch die Erfindung ein eine relativ hohe Dichte aufweisender, relativ fester Schaum mit niedriger Wasserabsorption, im Vergleich zu den Harnstoff-Formaldehyd-Schaumstoff en, die zur Isolatio"n von hohlen Wänden verwendet werden, hervorgebracht wird. Die Harnstoff-Formaldehyd-Vorpolymerisat-Harze sind im Handel von zahlreichen Herstellern als Ausgangsmaterial für die Schaumstoffe zur Isolierung von hohlen Wänden erhältlich. Diese Vorpolymerisat-Harze weisen eine Viskosität von etwa 850 4ps auf, wobei die Viskosität sich mit dem Wassergehalt ändert, der zwischen 40 und 65 % beträgt. Es wird angenommen, daß die Qualität des Schaumstoffs durch Herabsetzung des Wassergehalts verbessert wird, vorausgesetzt, daß die Viskosität des Vorpolymerisats nicht so groß wird, daß das Harz nicht mehr verarbeitbar ist. Es wird angenommen, daß der maximale Wassergehalt, um die Vorteile der ■ Erfindung zu verwirklichen, 30 % beträgt, wobei ein Wassergehalt von weniger als 27% vorgezogen wird. Der Wassergehalt des Vorpolymerisat-Harzes kann herabgesetzt und die Viskosität erhöht werden, indem Wasser unter vermindertem Druck bei nur wenig erhöhter Temperatur abdestilliert wird, so daß eine unerwünschte Polymerisation auf ein Minimum herabgesetzt oder vermieden wird.

Der Einsatz von oberflächenaktiven Mitteln ist beim Schäumen von Harnstoff-Formaldehyd-Harzen bekannt, jedoch wird angenommen, daß es von wesentlicher Bedeutung ist, ein anionisches oberflächenaktives Mittel einzusetzen, um eine ausreichende Steuerung der Zellbildung zu erreichen und um eine Verbindung der Zellen durch Kanäle, die groß genug

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sind, um eine Wasserabsorption zuzulassen, auf ein Minimum herabzusetzen. Die Frage, ob ein Schaum eine "geschlossene Zellenstruktur" aufweist, was einen Standardausdruck auf dem Gebiet der geschäumten Kunststoffe darstellt, ist kompliziert und es hat sich herausgestellt, daß"die meisten Schäume mit angeblicher "geschlossener Zellenstruktur" Kanäle oder Poren aufweisen, die die Zellen miteinander verbinden. Demgemäß wird davon ausgegangen, daß der praktische Test der Wasserabsorption viel aussagekräftiger ist als irgendeine Untersuchung der Zellen des Schaumes, um den Anteil der geschlossenen Zellen zu bestimmen. Durch die Erfindung ist es möglich, einen Schaum mit einer Wasserabsorption von 10% (v/v) oder weniger zu erzeugen.

Eine Anzahl von geeigneten anionischen oberflächenaktiven Mitteln ist im Handel erhältlich, wozu LANKROPOL WN, ein sulfatierter Fettsäureester, EMPIMIN 3054, ein gemischtes Schäummittel, das ein Alkyläthoxylatsulfat enthält, und NANSA 1042/P, das eine Dodezylbenzolsulfonsäure ist, zählen.

Das geschäumte Harz muß mit Hilfe eines Säurehärters gehärtet werden. Die Verwendung von Phosphorsäure als Säurehärter ist bekannt und obgleich sie bei der vorliegenden Erfindung wirksam eingesetzt werden kann, ist daran zu erinnern, daß sie im allgemeinen als wässrige Lösung erhältlich ist und damit Wasser dem Harz zugesetzt wird. Ähnliche Überlegungen gelten für Mineralsäuren, wie Chlorwasserstoffsäure, wobei zusätzlich zu bedenken ist, daß Mineralsäuren Korrosionsprobleme verursachen und darüber hinaus starke Säuren sind, so daß nur sehr kleine Mengen zum Einsatz kommen und ausreichend mit der Harzmasse zu mischen sind, oder verdünnte Lösungen zum Einsatz kommen, d. h. Wasser hinzugefügt wird. Es wird deshalb vorgezogen, organische Säuren,

die im allgemeinen schwache Säuren sind, zu verwenden. Besonders bevorzugte organische Säuren sind p-Toluolsulfonsäure und Dodezylbenzolsulfonsäure. Es ist darauf hinzuweisen, daß letztere auch ein anionisches oberflächenaktives Mittel ist, so daß eine einzige Verbindung als Härter und oberflächenaktives Mittel erfindungsgemäß wirksam sein kann. Das Schäumen des Harzes erfolgt in üblicher Weise, indem ein Blähmittel hinzugemischt wird. Vorzugsweise wird Pentan als Blähmittel verwendet.

Das Härten des geschäumten Harzes wird zweckmäßigerweise durch Erwärmen der Masse des geschäumten Harzes bei nur wenig erhöhter Temperatur vorgenommen, beispielsweise bei 50 bis 60 während einiger Stunden.

Der ausgehärtete Schaumstoff kann in Form von vorgeformten künstlichen Produkten vorliegen, beispielsweise als Platten oder als eine Masse, aus der Platten mit den gewünschten Abmessungen geschnitten werden. Der ausgehärtete Schaumstoff, insbesondere in Form von Platten oder Brettern, kann mit einer oder mehreren Bahnen von Kraftpapier, Glasfaserpapier oder einem anderen Gewebe oder einem gewebten oder nicht gewebten Netz versehen werden.

Nachstehend ist die Erfindung beispielsweise beschrieben.

Beispiel 1

Ein "Aerolite" (Handelsbezeichnung von Ciba Geigy) Harnstoff-Formaldehyd-Vorpolymerisat-Harz einer Viskosität von 850 m?<*-s ■ wird im Vakuum bei 40° C konzentriert bis eine Viskosität von 8000 cps (bei 25° C) erreicht ist. 100 Gewichtsteile des entstandenen Harzes werden mechanisch 6 Teilen Pentan und 0,7 Teilen NANSA 1042/P-Dodezylbenzolsulfonsäure

(90%ige Lösung in Wasser) vermischt, worauf das Gemisch schäumen gelassen und durch Erwärmen auf 50 C in einem Ofen zwei Stunden lang ausgehärtet wird.

Der erhaltene ausgehärtete Schaumstoff weist eine Dichte von 37 kg/m und eine Druckfestigkeit von 18,6 χ 10 N/m auf. Er besitzt eine Wasserabsorption von 7,7 % Vol/Vol.

Beispiel 2

100 Gewichtsteile des konzentrierten Harzes, das im Beispiel 1 verwendet wird, werden mechanisch mit 6,5 Teilen Pentan, 1 Teil eines oberflächenaktiven Mittels (EMPIMIN 3054) und 0,4 Teilen p-Toluolsu3fonsäure vermischt. Die identische Weiterverarbeitung führt zu einem ausgehärteten Schaumstoff mit einer Dichte von 33 kg/m und einer

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Druckfestigkeit von 14,9 χ 10 N/m . Es wurde eine Wasserabsorption von 7,2 % Vol/Vol gemessen.

Die Wärmeleitfähigkeit dieser Schaumstoffe wurde gemessen und mit jener von Phenol- oder Polystyrolschaumstoffen verglichen. Die mittlere Wärmeleitfähigkeit der erfindungsgemäßen Schaumstoffe betrug 0,026 Wm C . Die entsprechende Zahl für andere Schäume beträgt etwa 0,030 Wm" C . Daraus ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Schaumstoffe bessere Isoliermaterialien darstellen als die bekannten Schaumstoffe.

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D-8023 Munchen-Pullach. Wiener Sir. 2; Tel. (089) 7 9330 71; Telex 5 212147 bros d: Cables: «Paterttibus- München

COAL INDUSTRY (PATENTS) LIMITED, Hobart House, Grosvenor Place, London, England

Isolierschaumstoffe

lhrZe.chen: Tag: 29. April 1981

Your ref.: Date:

1) Die mit der Anmeldung und im Laufe des Verfahrens eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsversuche ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes .

2) In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen,gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

3) Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung offenbarte Merkmale von erfindungswesentlicher Bedeutung zu beanspruchen; insbesondere beabsichtigt die Anmelderin, auf in den Unterlagen etwa offenbarte neue Stoffe Stoffansprüehe zu richten.

Claims

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1. Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Harnstoff-Formaldehyd-Harzes, bei dem ein Harnstoff-Formaldehyd-Vorpolymerisat-Harz geschäumt wird, dadurch g e kenn ζ eichnet, daß das Harz eine Viskosi-

mPa-s .tat im Bereich zwischen 4000 und 10000 ·&ρ& aufweist und das Schäumen in Gegenwart eines anionischen oberflächenaktiven Mittels in einer Menge von 0,4 bis 1,5 Teilen je 100 Teile Harz durchgeführt wird und in dem Fall, in dem das oberflächenaktive Mittel keine Säuregruppen enthält und nicht in der Lage ist, als Härter für das Vorpolymerisat-Harz zu wirken, in Gegenwart eines Säurehärters in einer Menge von 0,2 bis 1,5 Teilen je 100 Teile Harz.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oberflächenaktive Mittel ein sulfatierter Fettsäureester ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oberflächenaktive Mittel ein Alkylathoxylatsulfat ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η-

z eichnet, daß das oberflächenaktive Mittel Dodezylbenzolsulfonsäure ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem ein Säurehärter verwendet wird, dadurch gekennz'eichn e t, daß die Säure eine organische Säure ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeic hn e t, daß die organische Säure p-Toluolsulfonsäure ist.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennz eichnet, daß das Schäumen mit Pentan als Blähmittel durchgeführt wird.

8. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Herstellung von einem ausgehärteten geschäumten Harnstoff-Formaldehyd-Harz in Form einer Bahn · oder einer Platte.

9. Anwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeic hn e t, daß aie Bahn oder Platte an wenigstens einer ihrer Hauptflächen mit Kraftpapier, Glasfaserpapier oder mit einem anderen gewirkten oder gewebten oder nicht gewebten Gelege beschichtet wird.