DE3616100A1

DE3616100A1 - Schaumstoff sowie dessen verwendung, verfahren zu dessen herstellung und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3616100A1
Application number: DE19863616100
Authority: DE
Inventors: Romeo Rom/Roma Ferretti
Original assignee: PRO SAC Srl
Current assignee: PRO SAC Srl
Priority date: 1985-05-13
Filing date: 1986-05-13
Publication date: 1986-11-20
Also published as: IT1182036B; IT8548072A1; IT8548072A0

Description

Schaumstoff sowie dessen Verwendung, Verfahren
zu dessen Herstellung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft einen Schaumstoff, ein Verfahren zu dessen Herstellung, dessen Verwendung und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Bei dem erfindungsgemäßen Schaumstoff handelt es sich um einen steifen, selbsttragenden, mit Füllmaterial versehenen Schaumstoff auf Basis von Polyesterharzen und einem Isocyanat mit guten wärmeisolierenden Eigenschaften.
Dieser Schaumstoff ist zur Herstellung von Formen und von in diesen Formen gegossenen Gegenständen im wesentlichen gleicher Zusammensetzung geeignet. Bei der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens handelt es sich insbesondere um eine Strangguß-Vorrichtung.
In der bisher bekannten Formgieß-Technik von dichten oder zellularen Polymeren werden kostspielige Formen aus Stahl, Zama-Legierungen (Zn, Al, Mg) oder auch aus verstärkten Polymerstoffen eingesetzt, auf die in jedem Fall ein Trennstoff und ein Grundanstrich oder ein "Primer" aufgebracht werden muß, um eine gute Trennung des Gegenstandes von der Gußform zu gewährleisten. Ein zu lackierender Gegenstand muß außerdem vorher einem Beizverfahren unterworfen werden, da die Anwesenheit von Rückständen des Trennstoff das Anhaften der Lackfarbe unmöglich macht.
Erfindungsgemäß wird ein steifer Schaumstoff bereitgestellt, der zur Herstellung von Formen geeignet ist, welche weder einer Verstärkung bedürfen noch die Anwendung von Trennmitteln, Primer oder dergl. erforderlich machen, so daß die Formen und die in diesen geformten Gegenstaende leicht, rasch und wirtschaftlich hergestellt werden koennen.
Es wurde ueberraschenderweise festgestellt, dass PTFE (Polytetrafluoraethylen) ein ausgezeichnetes Trennmittel ist und dass ein angemessene Prozentsaetze von PTFE enthaltender Gegenstand leicht aus der Form herausgenommen werden kann und glatte und glaenzende Flaechen aufweist. Man erreicht folglich einen grossen Vorteil, der darin besteht, dass Trennmittel nicht benoetigt werden, die uebrigens haeufig wegen der Reaktion-Waerme (1800 C ca.) und des starken, durch den Schaumstoff auf die Formwaende ausgeuebten Druckes ausgetrocknet werden, wodurch das Herausnehmen des Produktes aus der Form schwierig wird und die ProduktienrFlaechen beschaedigt und ungleichmaessig werden. Jedenfalls muessen die aus einer mit einem Trennmittel behandelten Form herausgezogenen Gegenstaende einem Beizverfahren unterworfen werden, um erst dann lackiert werden zu koennen. Das Aufbringen von Trennmitteln auf die Formwaende, das vorsichtige Herausnehmen der Gegenstaende aus der Form und das Beizverfahren stellen alle Arbeitsstufen dar, welche wegen des Zeitverlustes und der daraus folgenden Verlaengerung der Herstelungszeiten die Kosten des Endproduktes betraechtlich erhoehen.
Wie in der Technik der Schaumstoffe wohl bekannt ist, sind die haeufig als Ausgangsmaterial gebrauchten Zusammensetzungen durch die Anwesenheit von mit Polyoelen gebundenen Isozyanaten gekennzeichnet, die bis zu zehn mal deren urspruenglichen Volumens expandieren koennen. Die so erhaltenen Schaumstoffe weisen eine 100 Kg/m³ nicht uebersteigende Dichte und ein Widerstandsvermoegen auf, das fuer eine technisch zufriedenstellende Anwendung als Baumaterial nicht geeignet ist. Auch sind die physikalischen Eigenschaften dieser Stoffe fuer die Herstellung von grossmaessigen, selbsttragenden Artikeln nicht geeignet. Ausserdem neigen die aus diesen Schaumstoffen hergestellten Gegenstaende dazu, sich zu zersplittern und sind nicht in der Lage, Schrauben festzuhalten.
Insbesondere soll bemerkt werden, dass der Sproedigkeitsnachteil, ausser der Beschraenkung des Anwendungsbereiches des Schaumstoffes auf thermisch und akustisch isolierende Fuellstoffe, den Gebrauch von kostspieligen Traegerelementen aus Metall, wie verzinktes Blech oder Aluminium notwendig macht, um eine ausreichende Festigkeit der Schaumprodukte zu gewaehrleisten. All dies bedingt kostspielige Herstellungsstufen und verursacht grosse Abfa#llmengen.
In der U.S. Patentschrift 4.206.294 (Halle et al) ist ein Schaumharz beschrieben, das aus einem fluessigen, ungesaettigten Polyester, einer organischen Isozyanatverbindung, einem oberflaechenaktiven Agens, einem Beschleuniger und einer Zusammensetzung von Peroxyd-Expansionsagensen vorbereitet wird. Unter anderem wird in dieser Patentschrift behauptet, dass die Zugabe von oberflaechenaktiven Agensen fuer die Expansion unentbehrlich ist.
Auf jeden Fall handelt es sich hierbei um ein sproedes Material ohne Fuellstoffe,mit mitniedriger mechanischer Festigkeit, das eine Dichte von 700/800 Kg/m3 aufweist und folglich auch kostspielig ist.
In der deutschen Patentschrift 945.479 ist ein Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen aus hochmolekularen Polyurethanen beschrieben, bei dem man ungesaettigte, ganz oder vorwiegend Carboxylendgruppen enthaltende, verzweigte oder lineare Polyester und polymerisationsfaehige Vinyl- oder Allyl-Verbindungen in Gegenwart von Polymerisationsbeschleunigern mit Polyisotyanaten zur Reaktion bringt. Man erhaelt einen steifen, zerbrechlichen Schaumstoff mit niedrigem spezifischen Gewicht, dessen praktische Verwendung in dieser Patentschrift nicht angegeben , der jedoch ganzbestiriint fuer diejenigen Anwendungen, die hohe mechanische Festigkeitseingeschaften erfordern, nicht angebracht ist.
In der italienischen Patentanmeldung No. 50562 A/78 ist eine Zusammensetzung fuer die Herstellung von steifen, selbsttragenden Schaumstoffen beschrieben, welche 30-40% eines Orthophthalsaeurepolyesterharzes, 28-19 % eines Isozyanats, 25,30-34,70% eines inerten Silikates, 0,70 - 1,30% eines Katalysators mit einem Beschleuniger, 10 bis 4,00 einer selbstloesenden Verbindung, und 6,00-1% eines Verduenners auf Styrolbasis enthaelt.
Man erhaelt dabei einen steifen Schaumstoff mit sehr guten mechanischen, chemischen und physischen Eigenschaften, der mit Erfolg in verschiedenen Anwendungsgebieten, insbesondere im Bauwesen, gebraucht wird, wo gute selbsttragende, selbstloeschende und isolierende Eigenschaften verlangt werden. Diese Zusammensetzung ist jedoch fuer die neuen technologischen Anwendungen auf den Flugwesen-Raumflugwesen- und elektronischen Gebieten nicht besonders geeignet, da an die auf diesen Gebieten anzuwendende Stoffe sehr strenge Erfordernisse gestellt werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht folglich in der Erfuellung dieser neuen technologischen Erfordernisse und in der Vorbereitung einer Zusammensetzung, die eine auch fuer Strangguss geeignete Fliessfaehigkeit hat und fuer die Herstellung von Schaumstoffen geeignet ist, die durch ein niedriges spezifisches Gewicht, einen hohen Schmelzpunkt, eine gute Stabilitaet gegen jaehe Temperaturwechsel von etwa 2500C, einen K-Faktor niedriger als 0,080 und eine sehr hohe mechanische Festigkeit gekennzeichnet ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung der genannten Stoffe und in einer Vorrichtung zur Durchfuehrung dieses Verfahrens.
Die Zusammensetzung gemaess der Erfindung enthaelt ein ungesaettigtes Orthophtalsaeurepolyesterharz, gemischt mit einem ungesaettigten Adipinsaeurepolyesterharz, einem Solvatationsmittel, Glyzerin und mit einem Polyaether, inerte Mineral-Fuellstoffe, Polytetrafluoraethylen (PTFE), aepoxidiertes Sojabohnenoel, ein Isozyanat, einen Netz-Katalysator und moegliche hier nachfolgend beschriebene Zusatzstoffe.
Insbesondere weist das ungesaettigte Orthophthalsaeurepolyesterharz folgende Zusammensetzung auf: Phthalsaeureanhydrid 28 Gewichtsteile Maleinsaeureanhydrid 16 Gewichtsteile Monopropylenglykol 30 Gewichtsteile Trinilzyamidglykol 2 Gewichtsteile Monomer-Styrol 22 Gewichtsteile Paraffin 2 Gewichtsteile.
Diese Zusammensetzung ist derjenigen aehnlich, die unter dem Warenzeichen SNIAL 5016/2, hergestellt vn der Firma SAVIO (Como, Italien) vertrieben wird, in dem jedoch fuer die Zwecke der vorliegenden Erfindung der Prozentsatz von Styrol auf 8% erniedrigt und das als Inhibitor wirkende Hydroquinin entfernt wurde.
Das ungesaettigte Adipinsaeurepolyesterharz besteht aus folgenden Bestandteilen: Orthophthalsaeureanhydrid 9-11 Gew. % Maleinsaeurehydrid 14-12 Gew. % Propylenglykol 10-12 Gew. % Styrol 25-30 Gew.% Adipinsaeure 38-35 Gew. % Dieses Harz wird von der Firma SNIAL unter dem Warenzeichen SNIAL 5220 vertrieben und ist ein ausgezeichnetes Plastifizierungsmittel, das die Schlagfestigkeit des Adipinsaeurepolyesterharzes verbessert.
Das Fuellmaterial besteht aus einer Mischung der folgenden vier Bestandteile: Obsidian 39 Gew. % Kaolin 21 Gew. % Aluminiumsilikat 29 Gew. % Polytetrafluorenaethylen 11 Gew. % Die chemische Zusammensetzung in Gewicht der einzelnen Bestandteile ist Folgende: Obsidian SiO2 - 72,00 % Al 203 - 13,17 % Na2O - 3,50 X CO, - 0,10 % Fe203 - 2,00 % K20 - 4,50 % H20 - 3,70 % SO - 0,10 % CaO - 0,70 % MgO - 0,12 % TiO2 - 0,11 X Kaolin SiO2 - 58,40 % Al203 - 39,00 % Na2O - 1,00 % Fe202 - 0,70 % K20 - 0,90 % Aluminiumsilikat SiO2 - 62,00 % Al 203 - 30,00 % Na20 - 4,00 % Fe203 - 4,00 % Granulares Polymer PTFE PTFE 94,50 % ) ) 100 % Koksasche 5,50 % All diese Bestandteile werden auf dem Markt vertrieben: Obsidian wird von Cave di Lipari-Pumex (Italien) vertrieben, das Kaolin wird von der norwegischen Firma Nepheline Synite verkauft, das Aluminiumsilikat wird von der italienischen Firma Pozzi-Arosio vertrieben, waehrend das granulare Polymer PFTE von der italienischen Firma Montefluos unter der Marke Algoflon F2" verlauft wird.
Die technischen Eigenschaften der einzelnen Bestandteile des Fuellmaterials sind in der folgenden Tabdle angegeben: Bestandteile Granulanetrie Dichte Schmeiz- Flampunkt Terperatur- Warmeleitfaehigin Micron Kg/m punkt °C oc G&iet keit K-Faktor Obsidian 520 650 1400 5-120 0,09 Kaolin 80 260 1200 14-180 Silikat 300 350 1200 11-120 0,07 PTFE (granular) 35 400 327 -37-280 0,12 Koksasche 360 418 1180 1105 11-204 0,13 PTFE in Loesung Viscositaet 1500 10D 1090 1(-190 0,14 800 Die erfindungsgemaesse Zugabe des aus Polytetrafluraethylen bestehenden Bestandteiles erhoeht ausserdem den Schmelzpunkt und die Waermebestaendigkeit des Endproduktes und bringt weitere Vorteile mit sich, die durch die folgenden Eingeschaften dieses Bestandteiles bedingt sind: a) optimale Anwendungsmoeglichkeit von -37 bis ueber 280°C; b) Unentzuendlichkeit (versucht mit Flammenwerfer); c) sehr hohes Isolationsvermoegen; d) niedrige Dielektrizitaetszahl, dielektrische Festigkeit (D149-75) KV/mm80; e) Schuettwichte 420; Granulometrie 35 Mikron; f) niedrigste Reibungszahl unter den Festkoerpern; g) Bruchzahl 350 Kg/cm²; h) hohe Aetzbestaendigkeit; i) unloesbar in Loesungsmitteln; k) typisches Selbstschmiermittel.
Ausserdem ist das PTFE als Trennmittel gegen die Temperaturen ueber 3400C bestaendig und seine Anwesenheit im erfindungsgemaessen Produkt erlaubt eine ausserdurchschnittlich leichte Trennung von der Form.
Es soll ausserdem bemerkt werden, dass bei der Anwendung des granulaeren Polytetrafluoraethylens allein eine Transformationstechnik angewandt wird, die der Herstellungweise der keramischen Artikel aehnlich ist. In der Tat erweichert und schmilzt das PTFE nur oberhalb der Kristalphase (3430C), hat aber auch dann eine Viskositaet, die Extrusions- und Spritzgussmoeglichkeit ausschliesst. Folglich muss das Pulver mechanisch mit einem Druck von 110 Kg/cm2 gepresst werden (Vorformen). Es wird dann 5 Stunden lang bis auf 3800C erwaermt, wodurch die Koerner zusammengeschweisst werden. Die Masse wird dann langsam ueber 10 Stunden abgekuehlt, so dass die gesamt Bearbeitung gewoehnlich 10 oder mehr Stunden dauert.
Dagegen wird das PTFE als Bestandteil des Fuellmterials nach der vorliegenden Erfindung ueberraschenderweise in die Zusammensetzung sehr rasch eingegliedert, ohne einen mechanischen Druck auszuueben. Dies ist wahrscheinlich auf die bei der Zugabe von Isozyanat an das Gemisch von allen anderen Bestandteilen stattfindenden chemischen Reaktionen zurueckzufuehren, bei denen Temperaturen von 185-200°C und hohe Drucke entstehen, die die gewuenschten Ergebnisse innerhalb von 5 Minuten zu erhalten gestatten.
Anstelle von granulaerem Algoflon F2 wurde auch ein Dispersionspolymer von PTFE d.h. Algonflon D60G mit guten Resultaten angewandt. Ein Produkt, das noch bessere Ergebnisse gegeben hat, ist aber PTFE Algoflon BN 29/9, hergestellt von der Firma Ausimmont der Gruppe Montedison. Auch diese beiden Produkte sind seitens der oben genannten Firma Montefluos vertrieben.
Algoflon BN 29/9 mit pH 9-10 besteht aus 60,5% PTFE, 6% Triton und 4% Ammoniak, fein verteilt in einem nicht ionischen Netzmittel. An diesem Produkt wird erfindungsgemaess das aepoxidierte Sojabohnenoel (1,4 Gew.%) hinzugefuegt, um eine bessere Duennfluessigkeit und Elastizitaet des Produktes zu erhalten.
Algoflon BN 29/9, geloest in aepoxidiertem Sojabohnenoel (vertrieben von der Firma ENGHEL), wird in das Gemisch von Polyesterharzen und anderen fluessigen Bestandteilen eingegliedert.
Zum aus zwei eingesaettigten Polyesterharzen bestehenden Gemisch wird, angesichts der hohen Viskositaeten der genannten Harze, 10,5 Gew.% eines Solvatants hinzugegeben.
Als angebrachtes Solvatant wurde ein Alkylarylphosphatprodukt angewandt, wie z.B. von der Firma MONSANTO unter der Marke SANTICIZER 148 vertrieben wird. Dieses Produkt, das aus Isodecildiphenylphosphat besteht, hat sich in ausgezeichneter Weise bei den experimentalen Proben bewaehrt und bestaetigt, dass die Wahl richtig war.
Dieses Solvatant ist eine klare, oelige, geruchlose Fluessigkeit, weist ein spezifisches Gewicht von 1,070g/ml bei 250C und eine Viskositaet in Centistokes von 97,5 bei 0°C und 22,5 bei 250C auf und ist im groessten Teil von organischen Loesemitteln loesbar.
Zum Gemisch von ungesaettigtem Polyesterharz wird Glyzerin in einer Menge von 7 Gew.% hoechstens, vorzugsweise 6,30 Gew.% hinzugegeben, das als Vulkanisationsmittel dient.
Zu diesem Gemisch wird zuletzt eine Menge von hoechstens 7 Gew.% eines Polyesterharzes mit niedriger Viskositaet als Versteifungsmittel hinzugegeben.
Ein Polyaetherharz, besonders geeignet fuer die erfindungsgemaesse Zusammenstzung wird unter der Marke GLENDIOL 0700, GLENDIOL 0400, GLENDIOL 0222 von der Firma MONTEPOLIMERI der Montedison Gruppe vertrieben.
Nachdem das Fuellmaterial mit dem wie oben beschriebenen vorstehenden Gemisch von Polymerharzen gmischt wurde, wird zu dieser Mischung eine Menge von 1 Gew.% eines Azetylazetonperoxydkatalysators hinzugegeben, zu der eine Menge von 0,05 Gew. % eines 6 Gew.% des Kobaltoktoates enthaltenden Beschleunigers beigemischt wurde, der gewoehnlich bei einer Raumtemperatur niedriger als 200 C zugegeben wird. Fuer die erfindungsgemaesse Zusammensetzung, die einen Anteil von Monomerstyrol enthaelt, ist ein Aethylmethylketon-Katalusator besonders geeignet, von der Firma Montedison unter der Marke PEROXIMON K3 vertrieben.
Ausgezeichnete Ergebnisse wurden auch mit dem Produkt PEROXIMON DB" derselben Firma Montedison erhalten das gleichfalls eine sehr gute Vernetzung und schnelle Erhaertung gewaehrleistet.
Gleichzeitig mit dem Katalisator wird das Isozyanat zugegeben, wie es z. Bsp. von der Firma Schell & Co unter dem Warepzeichen CARADATE 30 und von der Firma Mantedison unter dem Warenzeichen TEDIMON 31 vertrieben wird. Das Produkt is fluessig, hat einedunkel-braune Farbe und weist bei 250C eine Viskositaet von 160-240 £P und eine Dichte von 1,23 g/ml auf. Der Flammpunkt dieser Produkte ist 2000C und deren Erhaertungspunkt liegt etwa bei 10°C.
In ein#igen Faellen wird auch Monomerstyrol bis 1 Gew.- % zugegeben, zum Beispiel wenn man die Viskositaet der Masse bei Temperaturen unter 160C erniedrigen will.
Die erfindungsgemaesse Zusammensetzung eignet sich fuer das kontinuierliche (Strataggus und diskontinuierliche Giessen, wie es nachher naeher beschrieben wird.
Bevor man zur Beschreibung des Verfahrens zur Herstellung der erfindungsgemaessen Zusammensetzung uebergeht, um jede falsche Auslegung zu vermeiden, soll es noch bemerkt werden, dass erstens jedes Polyester unterschiedliche Eigenschaften aufweist. Fuer die Zwecke der Erfindung, werden ungesaettigte Polyester mit sehr starkem Ersteifungsvermoegen und hohem Schmeizpunkt gewaehit, die zum Beispiel zurAuskleidung von Raketengeschossen und Raumvschiffe geeignet sind. Zweitens, soll es auch emporgehoben werden, dass die vers-chieden Bestandteile er Zusammensetzung eine entscheidende Rolle zur Erhaltung der gewuenschten Rolle zur Erhaltung der gewuenschten Eigenschaften spielen, da im Laufe der Polymerisation Reaktionen stattfinden, die den Aufbau der einzelnen Bestandteile abaendern und wahrscheinlich zirßildung von neuen Stoffen Anlass geben, welche in deren Gesamtzeit das Produkt bilden, welches eben die auf dem technischen Kunstharz-Gebiet nie erweichten mechanischen und physischen Eigenschaften auf-weist, wie es auch durch Laborversuchen bestaetigt wurde, die nachher wiedergeben werden.
Das Verfahren besteht aus drei einzelnen Stufen, Es werden separat das feste Gemisch A der Fuellstoffe und das fluessiget Gemisch vorbereitet. Die Zusammensetzung dieser Gemische is wie folgt: GEMISCH A Nr. Bestandteil Gew.-% Granulometrie (micron) 1 Obsidian 45-35 520 2. Aluminiumsilikat 27-30 300 3. Kaolin 19-23 80 4. Granularharz PTFE 9-12 20 Diese Bes-tandteile des Gemisches A wurden schon vorher beschrieben.
GEMISCH B Nr. Bestandteil Gew.-X 1. Orthophtalsaeurepolyester 53-40 2. Adipinsaeure-polyester 20-25 3. Sivatant 9-12 4. Glyzerin 6- 7 5. Polyeterharz 6- 5 6. PTFE in Loesung 7-11 Wenn PTFE in Loesung gebraucht wird, dann wird zum Gemisch A kein Granular-PTFE zugegeben.
In besonderen Faellen kann jedoch PTFE sei es zum Gemisch A sei es es zum Gemisch B im gewunschten Anteil zugegeben werden.
Die Gemische A und B werden nachher in einer Zentrifuge zusammengemischt.
Das Mengenverhaeltnis zwischen diesen zwei Gemischen haengt von der gewuenschten Dichte ab. Das vorgezogene Verhaeltnis dieser Gemische ist das folgende: Gemisch A 48 Gew.-% + Gemisch B 38 Gew.-% = Gemisch C 86 Gew.-% Das Gemisch C wird 3 Minuten lang in einer Zentrifuge mut einer Drehzahl von 1800 t/min zentrifugiert und dann in eine Katalyse-Kammer eingegeben, in die unter Druck 11-15 Gew.-% des Isozyanats und 0,8 - 1,2 Gew.% des Katalysators eingespritzt werden. Sollte man auch 1 Gew.-% des Styrols in diese Katalyse-Kammer einfuehren, dann wird der Isozyananteil um 1 Gew.-% erniedrigt. Wenn moeglich, soll man jedoch auf die Zugabe des Styrols verzichten, da seine Daempfe fuer dasBBdUGgspersonal schaedlich sind.
Das Gemisch wird durch den hohen Einspritzdruck dieser letztgenannten zwei Bestat'udteile stark umgeruehrt und wird fluessiger und fliessbarer, so das es im Stranggusverfahren oder diskontinuierlich in Formen gegossen werden kann, in den es verschaumt undbinnen 5-8 Minuten vollstaendig erhaertet, auch wenn es bei einer Raumtemperatur von 22-250C kalt gegossen wird. Die Verschäumung, die ohne Zugabe von Verschaezngsmitteln, wie Silikone Freon oder Wasser, der herkoemlichen Technik der Polyurethane, stattfindet, ist seies auf die Ausscheidung von Hydrochinon, das immer in den ungesaeitigten Polyestern avesend ist, sei es darauf zurueckzufuehren, dass die OH-Gruppen, no:# vorhanden in den ungesaettigten Polyestern, und die in den Silikaten noch gebliebene Feuchtigkeit von etwa 1,8% ausreichend sind, um mit dem Isozyanat zu reagieren und C02 in einer Menge auszuloesen, die fuer die gewueiischte Expansion vom 50 bist 150% des Volumens der Zusammensetzung genuegt.
Die folgenden 3 Beispiele des diskontinuierlichen und kontinuierlichen Giessens veranschaulichen das erfindungsgemaesse Verfahren.
BEISPIEL 1: Herstellung einer 25mm-dicken um Platte mit einer Dichte von 396 Kg/m³.
GEMISCH A Nr. Bestandteil Gew. -% Granulometrie (Micron) 1 Obsidian 39 520 2 Aluminiumsilikat 29 300 3 Kaolin 21 80 4 PTFE granular 11 20 Total: 100 GEMISCH B Nr. Bestandteil Gew.-% 1 Orthophthalsaeure-polyester 55,00 2 Adipinsaeure-polyester 23,00 3 Solvatant 4 Glyzerin 6,30 5 Polyeterharz 5,20 Total: 100,50 Das Gemisch C wird aus den Gemischen A und B gebildet, die ein Gewicht von 4,8 bzw. 3,8 Kg haben.
Das Gemisch C wird mit 1800 /min 3 Minuten lang zentri#ugiert, wodurch die Viskositaet erniedrigt und Fliessbarkeit der Masse erhoehti wird. Das Gemisch C @@ngepumpt und in diese Kammer wird dann in eine Kata lyse-Kaer werden gleichzeitig 1,3 Kg Isozyanat und 100 g des Katalysator, der oben angegebenen Art, unter Hochdruck (20 Atm.) eingesprizt.
Der Einspritzdruck dieser zwei Bestandteile umruehrt die ganze Mase waehrend der Einspritzdauer (10 Sek.).
Die Masse wird in eine 25 Liter-Form eingegossen. Die Form wird geschlossen und ve@scha@u@t die Massevsehr schnell und fuellt in 120 Sek. den Rauminhalt der Form. Die Expansion ist 150% (Halbverschaeumung). Der Temperatur-Hoechstwert ist 190-2200C und wird in 180 Sekunden erreicht. Nach 10 Minuten wird die erhaertete Platte dank der zugabe von PTFE sehr leicht entformt.
Der Gewicht-Schwund ist vernachlaessigbar (etwa 2%) und die Dichte ist 388 Kg 3 Die Platte kann sofort gesaegt und in Werkzeugmaschinen ohne Zerbroeckelung bearbeittwerden. Mit dem Gesamtgewicht von 12.500 Kg der gleichen Zusammensetzung erhalt man eine Platte die eitne Dichte von 488 Kg/m³ aufweist. Eine Menge von 45 Kg der gleichen Zusammen-setzung wurde in eine 3x1x0,03 m Form gegossen und die die gleiche Dichte von 488 Kg/m erhalten.
Die 30 mm dicke Platte, mit der Dichte von 400 Kg/m³, wurde technologischen Laboratorium-Versu-chen unterworfen und es wurden die folgenden Ergebnisse erhalten: Druckfestigkeit: 82 Kg/cm2 Schlagfestigkeit: eine leichte Verbeulung nach dem gewaltigen Schlag mit einen 1,5 Kg Hammer.
Waermeleitfaehigkeit: 0,056 Kcal/m h°C Schmelzpunkt: bei 7000C schmelzt nicht Temperaturwechselbestaaendigkeit: von 400C bis 2000C im Ofen:unveraendert.
Die Gemische A und B werden innig in einem 1800 T/Min -Ruehrergemischt, um das Gemisch C (17,200 Kg = 86%) zu bilden, das in eine Katalise-Kammer eingepumpt wird, in welche gleichzeitig unter Hochdruck das Isozyanat (2,400 Kg = 12%), der Katalysator (0,200 Kg = 1%) und das Wasserstoffperoxyd (0,200 Kg =1%) eingespritzt werden.
Das Gemisch (20 Kg) wird in eine Form mit einer Matrize von 150 x100 x 3 cm (Rauminhalt von 45 1) eingegossen, bis es die Haelfte der Matrize ausfuellt.
Die Reaktionteit der Gel-Bilding: 2 Minuten, der Verschaeumung 3 Minuten und der Erhaertung: 6 Minuten, im Total 11 Minuten. Das konvexe oder konkave Stueck wird leicht nach 12 Minuten aus der Form herausgebracht und weist eine Dichte 3 von 422 Kg/m³ auf, mit einem Gewischtschwund von etwa 5%.
Das konvexe und konkave Stueck der so erhaltenen Form werden zu einer Kokille vereinigt, in welche 20 Kg des. Gemisches nach Beispiel 1 nach dem hier oben beschriebenen Verfahren eingegossen wird, um z. Bsp.ohne Trennmittel eine Solarplatte von 144 x 94 x13 cm mit einer Dichte von 468 Kg/M³ zu erhalten.
Die nach 15 Minuten aus dieser Form leicht herausgenomiiene Solarplatte auf weiste eine glatte und blanke Gusshaut, ohne Blasedie unmittelbar lackiert werden kann. Damit werden drei folgenden Verfahrenstufen: Anbringen des#rennmittels, Dekapieren und ein Anstrich von Primer vermieden, die bisher bevor Lackieren notwendig waren.
Die Moeglichkeit der Herstellung einer Solarplatte nur mit einem Gussverfahren, welche gleichzeitig auch selbstragend ist, ausgezeichnete Isoliereigenschaften aufweist und unveraenderbar ist, stellt offensichtliche Vorteile gegenueber der herkoemmlicher Herstellungsweise der Solarplatten dar. Das hier oben beschriebe#Verfahren kann natuerlich zur Herstellung voni verschiedenen Gegenstaenden mit unterschiedlichen Hohlraeumen und/oder Vorspruengen angewandt werden.
BEISPIEL 3. Strangguss.
Das wie im Beispiel 1 vorbereitete Gemisch wird in eine Katalyse-Kammer unter dem Druck von 12 Atm.kontinuierlich eingefuehrt, wobei gleichzeitig und gleichfalls kontinuierlich das Isozyanat und der Katalysator im gleichen Prozentanteil wie im Beispiel 1 eingespritzt werden. Die so erhaltene Masse wird in eine Form kontinuierlich gegossen, die aus zwei senkrecht angeordneten beweglichen Baendern besteht.
Der Abstand zwischen den Baendern wird je nach der gewuenschten Dicke der herzustellenden Platte eingestellt. Die am Ausgung der beweglichen Baender vollkommen erhaertete Platte wird auf gewuenschte Laengen geschnitten. Die Platte kann gleichzeitig auf den beiden Seiten mit einem Laminat aus jedem Kunstsfoft, Furnierblaettern, Papier, Pappe oder dergleichen bekleidet werden, je nach der Bestimmung der Platte in den verschiedenen Bereichen, in den sie angewandt werden kann.
Das erfindungsgemaesse Verfahren, insbesondere das Strangguss-Verfahren, soll in einer Vorrichtung durchgefuehrt werden, die in erster Stelle eine fuer das Stranggussverfahren angebrachte Katalyse-Kammer und in zweiter Stelle ein bewegliches fuer den senkrechten Strangguss angebrachtes Walzwerk aufweist. Man hat feststellen koennen, dass die zur Zeit fuer Schaumstoffe gebrauchten Mischer mit den herkoemmlichen mechanischen Ruehrschaufeln sich wegen des auf die Schaufeln wirkenden Widerstandes der viskosen katalysierten #usammensetzung blockierten. Es wurde nun gefunden, dass dieser Nachteil dadurch vollkommen ueberwunden werden kann, dass anstelle der mechanischen Ruehrung, in die Katalyse-Kammer gleichzeitig mit dem Gemisch C das Isozyanat und der Katalysator im zerstaeubten Zustand unter hohem Druck eingespritzt werden, wobei eine tadellose Homogenisierung des zu giessendn Gemisches erreicht wird.
Das Reinigen der Kammer wird ganz einfach mit der Druckluft durchgefuehrt.
Eine vorgezogene Ausfuehrungsform der anmeldungsgemaessen Vorrichtung ist beispielsweise in den anliegenden Zeichnungen gezeigt, in den: Fig.1 zeigt schematisch die erfindungsgemaesse Mischeinrichtung; Fig.2 veranschaulicht die Schliess-einrichtung zum hermetischen Schliessen der Muendungen fuer die Einfuehrung des Gemisches C in die Katalyse-Kammer und Fig.3 zeigt diesenkrechte Form £uer den Strangguss.
Wie man in Fig.1 sehen kann, werden die Gemische A und B in bekannter Weise durch die Dosierbehaelter 1,2,3,4,5,6,7,8,9 und 10 und an sich bekannte Vorvermischer 10 und 11 vorbereitet. Die Gemische A und B werden dann in eine Zentrifuge 12 eingefuehrt, die eineridurch einen Motor M mit einer Geschwindigkeit von 1800 T/m in Drehung gesetzten Ruehrer 13 aufweist.
Am Boden der Zentrifuge 12 sind 4 Ausflussroehre und 4 Ruecklaufroehre 14 vorgesehen, durch die das in der Zentrifuge homogenisierte Gemisch C, vermittels zwei Pumpen 17 unter einem Druck von etwa 12 Atm. in eine Katalyse-Kammer 15 ueber eine eChliessvorrichtung 16 eingefuehrt wird.
Alsbald in die Katalyse-Kammer 15 eine vorbestimmte Menge des Gemisches C (Gemische A+B) ebgefuehrt wird, schliesst sich automatisch die Schliessvorrichtung 16 und das Semisch C wird durch die Roehre 14 von der Schliessvorrichtung in die Zentrifuge zurueckgeleitet, um immer homogen zu bleiben.
Gelichzeitig werden Pumpen 18 und 19 und gegebenfalls 20 in Betrieb ge u t, um das Isocyanat aus einem Behaelter 21, den Katalysator aus einem Behaelter 22 und gegebenfalls das Styrol (auteinem Behaelter 23) unter dem Druck con 20 Atm.
in die Katalyse-Kammer einzuspritzen. Nach 2 Sekunden beginnt schon die Reaktion, das Ausflussrohr wird geaeffnet und die Zusammensetzung wird in eine Form eingegossen.
Wenn die hier oben beschriebene Vorrichtung auf den Strangguss eingestellt wird, dann wird eine senkrechte Form angewandt, die aus zwei zu-einander parallel beweglichen Baendern 24 besteht, welche die Seitenwaende der Form bilden, die natuerlich auch oben und unten geschlossen ist. Die Baender 24 sind 120 noch und auf sonkrechten Rollen 25 mit einer Geschwindigkeit von 4 m/min bewegt werden. Der Abstand zwischen den parallelen Baendern 24 ist in einem Bereich ç 16Es0 mm einstellbar, so dass man in diesem Stranggussverfahren 1 bis 5 cm dicke Platten gewuenschter Laenge herstellen kann.
Die obere und untere Wand der Form sind durch endlose waagerechte Raupen baender 26 gebildet, die sich mit der gleichen Geschwindigkeit der senkrechten Baender 24 bewegen. Die Zusammensetzung wird aus der Katalyse-Kammer 15 in diese sekrechte Form bis zu einer Hoehe von etwa 40 cm gegossen und verschaeumt sehr schnell auf der Strecke von 28 m, die der Laenge der Baender 24 entspricht.
Die Platte geht aus der Form im vollkommen erhaertetem Zustand aus und wird zu den Schnitteinrichtungen zugefuehrt.
Zur Herstellung von beiderseit; bekleideten Platten mit einem auf einer Spule aufgewickelten Laminat beliebiger Art, wird das Laminat 27 in die Form eingefuehrt und vom entsprechenden Band 24 mitgenommen, wobei es sich von seiner Spule auswickelt.
In dieser Weise expandiert und erhaertet die Masse zwischen den beiden Laminaten und haftet stark an dieselbenAn.
Die Schliessvorrichtung 16 besteht aus einer Kammer, in welche das Gemisch C durch Pumpen 17 eingefuehrt wird. Diese Kammer weist einen Boden mit vier Ausflussmuendungen 31, durch welche das Gemisch in die Katalyse-Kammer 15 einfliesst.
Nach der dosierten Ausfuellung derselben, werden diese Muendungen durch eine kleeblattfoermige Verschlussplatte 28 aus selbstschmierendem Teflon geschlossen, die bei jedem Zu-und aufsegnal sich um 450 verdreht.
Die Schliessvorrichtung 16 weist auch eine Mehrzahl von kreisweise angeordneten Gewindelaecher 32, in welche Schrauben 30 eingeschraubt werden, die den Flansch der Katalyse-Kammer 15 an die Schliessvorrichtung 16 mit Einlage einer Dichtung festklemmen.
Die Katalyse-Kammer wird mit Druckluft ohne Loesungsmittel gewaschen. In den gegenwaertig angewandten Katalyse-Kammern, in denen die Vermischung mechanisch durch Ruehrschaufeln durchgefuehrt wird, ist es im Falle des Anhaltens notwendig, ein Loesungsmittel in die Kammer einzufuehren, um die Produktreste von den Ruehrschaufeln abzuscheiden, Das Giessen in eine senkrechte Form vermeidet moegliche Nachteile des kontinuerlichen Giessens in die aus waagerechten Baendern bestehenden Formen. Diese Nachteile bestehen darin, dass sich auf der Oberflaeche des Produktes Blasen bilden, die durch Verschaeumung der nach oben gedrueckten Reaktionsgase entstehen. Diese Gasblasen bilden eine Mehrzahl von Leerraeumen in der Platte, die die mechanische Festigkeit derselben be.e##traecht i gen.
Waehrend diese Erscheinung bei den Polyurethanen vernachlaessigt werden kann.
die folglich in die waagerechten beweglichen Formen gegossen werden koennen.
wuerden sie dagegen die oben genannten Nachteile beim Giessen in waagerechte Formen von Zusammensetzungen auf der Basis der ungesaettigten Polyester verursachen.
Aus diesem Grunde wird erfindungsgemaess in die senkrechten beweglichen Formen gegossen, um eben diese Nachteile vollkommen zu vermeiden. Man erhaelt dabei Platten, die auf beiden Seiten vollkommen glatt sind , und der DIohWEunterschied zwischen dem unteren und oberen Plattenteil kaum 3% ist, ein Unterschied, der die mechanische Festigkeit der Platte absolut nicht beeintraechtigt.
Man erhaelt ausserdem den Vorteil, dass die Verschaeumungs- und Erhaertungszeiten um 2 Sekunden erniedrigt werden, wodurch die Produktivitset vergroessert wird.
Dies ist darauf zurueckzufuehren, dass die auf dem Formboden fliessende, in sich geschlossene Masse schneller die Waerme entwickelt, wodurch die Reaktion lebhafter wird und einen groesseren aufwaerts gerichteten Druck auf die Masse ausuebt. Waehrend der Reaktion, wie schon gesagt, entwickelt sich die Waerme, und wenn die endothermische Reaktion sich erschoepft hat, ist auch die Vernetzung abgeschlossen und alle Zellen sind innerhalb der Platte gleichmaessig verteilt.
Das Stranggussverfahren mit Anwendung der erfindungsgemaessen senkrechten Formen gestattet, Platten mit einer zellenartigen Struktur zu erhalten. welche gegenueber den beim Giessen in die waagerechten Formen erhaltenen Strukturen wesentlich besser ist. Ausserdem bleibt der Giesskopf beim senkrechten Giessen fest, waehrend beim waagerechten Giessen bewegliche Giesskoepfe angewandt werden, die wegen deren komplexerer Struktur weniger zuverlaessig sind und die Gleichmaessigkeit des Giessens und der Verteilung der Masse nicht vers-ichern, wodurch auch die Dichte der Platte nicht gleichmaessig wird.
Die vorliegende Erfindung wurde mit Bezug auf eine vorgezogene Ausfuehrungsform beschrieben, es ist aber selbstverstaendlich, dass verschiedene Abaenderungen derselben angewandt werden koennen, ohne aus dem Rahmen der Erfindung herauszugehen.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von selbsttragenden, wärmeisolierenden Schaumstoffen, ausgehend von ungesättigten Polyesterharzen und einem Isocyanat, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß man ein erstes Gemisch (A) aus inerten, wasserfreien Füllstoffen bestehend aus 45 bis 35 Gew.-% Obsidian, 27 bis 30 Gew.-% Aluminiumsilikat, 19 bis 23 Gew.-% Kaolin und 9 bis 12 Gew.-% granuliertem Polytetrafluorethylen und ein zweites Gemisch (B) aus 60 bis 51 Gew.-% eines ungesättigten ortho-Phthalsäurepolyesterharzes, 20 bis 25 Gew.-% eines Adipinsäurepolyesterharzes, 9 bis 12 Gew.-% eines Solvatationsmittels, 5 bis 7 Gew.-% Glycerin und 6 bis 5 Gew.-% eines Polyetherharzes, zu einem Gemisch (C) vermischt, wobei man gleichzeitig unter Hochdruck 10 bis 15 Gew.-% eines rohen Isocyanats und 0,8 bis 1,2 Gew.-% eines Katalysators zugibt, und die so erhaltene Masse danach in Formen gießt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch (A) einsetzt, das aus 39 Gew.-% Obsidian, 29 Gew. -% Aluminiumsilikat, 21 Gew.-% Kaolin und 11 Gew.-% Polytetrafluorethylen besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch (B) einsetzt, das aus 55 Gew.-% ungesättigten ortho-Phthalsäurepolyesterharz, 23 Gew.-% Adipinsäurepolyesterharz, 10,50 Gew. -% Solvatationsmittel, 6,30 Gew.-% Glycerin und 5,20Gew.-% Polyetherharz besteht.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man 48 Gew.-% des Gemisches (A) mit 38 Gew.-% des Gemisches (B) vermischt und zu den erhaltenen 86 Gew.-% des Gemisches (C) 13 Gew.-% rohes Isocyanat und 1 Gew.-% Katalysator zugibt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Gemisch (C) 12 Gew.-% Isocyanat, 1 Gew.-% Katalysator und 1 Gew.-% monomeres Styrol gibt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch (C) mit Hilfe von Hochdruckpumpen, vorzugsweise bei einem Druck von 12 atm., in eine Katalysekammer einführt, in die man das rohe Isocyanat und den Katalysator unter Hochdruck im zerstäubten Zustand einspritzt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Masse nach einer 2 Sek. dauernden Katalysereaktion in eine senkrechte Form gießt.
8. Selbsttragender, wärmeisolierender Schaumstoff auf Basis von ungesättigten Polyesterharzen und einem Isocyanat, erhältlich nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.
9. Verwendung des Schaumstoffs gemäß Anspruch 8 für Formen.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit Behältern und Dosiereinrichtungen für die einzelnen Bestandteile und mit mechanischen Mischern zur Herstellung der Gemische (A) und (B) und mit einer Zentrifuge zum Vermischen der Gemische (A) und (B) zur Herstellung des Gemisches (C), dadurch gekennzeichnet, daß sich aus dem Boden der Zentrifuge (12) zwei Rohrpaare (14) nach unten erstrecken, wobei für jedes Rohrpaar eine Pumpe (17) vorgesehen ist, um das Gemisch (C) unter einem hohen Druck, insbesondere von 12 atm., über eine Schließ-und Rücklaufeinrichtung (16) in eine Katalysekammer (15) zu pumpen,und daß die Katalysekammer (15) mit Hochdruckpumpen (21, 22 und 23) zum gleichzeitigen Einspritzen von Isocyanat, Katalysator und gegebenenfalls monomerem Styrol ausgestattet ist und am Boden eine senkrechte Gießmündung besitzt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10 zum Stranggiessefl von Platten, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Gießmündung eine senkrechte Form vorgesehen ist, die aus zwei zueinander parallelen und in einem Abstand von 10 bis 50 mm voneinander senkrecht angeordneten, endlosen Bändern (24), die die senkrechten Wände der Form bilden und mit einer konstanten Geschwindigkeit auf einem Satz von senkrechten Rollen (25) bewegt werden, und aus zwei endlosen Raupenbändern (26) besteht, die mit der gleichen Geschwindigkeit auf waagerechten Rollen bewegt werden und die oberen und unteren Wände der Form bilden, wobei ein Rohr (29) an die Gießmündung angeschlossen ist, um die Gießmasse aus der Katalysekammer (15) auf die untere Wand der Form zu gießen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß einem oder beiden senkrechten Bändern (24) eine Spule (27) aus Metall- oder Kunststofflaminat zugeordnet ist, um die Oberflächen der aus der Form austretenden Platte zu überziehen.
13. Vorrichtung nach einemider Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenwand der Schließ-und Rücklaufeinrichtung (16) die obere Wand der Katalysekammer (15) bildet und vier auf einer Kreislinie gleichmäßig beabstandete Ausfließöffnungen (31) und einen um 900 verdrehbaren, vierbuckeligen Verschluß für die Ausfließöffnungen (31) aufweist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie in bekannter Weise von einem Steuerstand automatisch gesteuert wird.
15. Verwendung von Polytetrafluorethylen zum Entformen von festen oder halbgeschäumten Gegenständen aus einem selbsttragenden wärmeisolierenden Schaumstoff gemäß Anspruch 8 bei Verwendung von Formen aus dem gleichen Schaumstoff.