SE459810B - Skumbar fenol-resolkomposition och foerfarande foer framstaellning av ett fenolskum - Google Patents

Description

45:) .8-1 2. n i 0 sluten form.

Det allmänna förfarandet för den kontinuerliga tillverk- ningen av fenolskumísolcringsskivan är följande- Den skumbara fcnolresolkompositionen framställes genom kontinuerlig matning 5 in i en lämplig hlnndningsnnordning uv den vattenhaltigu fenol- rcsolen, jäsmedlet, ytaktivt medel, eventuella tillsatser och syrnhürdningskatalysator. Förhållandet av dessa beståndsdelar varierar beroende på densitcten, tjockleken, etc som är önsk- värd i slutprodukten. Blandningsanordningen kombinerar dessa 10hcstàndsdclur till en väsentligen homogen blandning, som an- bringas kontinuerligt och homogent på ett substrut under fram- flyttning, vanligen ett skyddstäckskikt, såsom papp, som häftar vid skummot. Skumningskompositíonen är vanligen täckt med ytter- ligare ett skyddstäckskikt, såsom papp, som häftar vid fenol- 15skummet. Den täckta skumbeläggningen föres därefter in i en dubhelremapparat av presstyp där det exoterma härdningsförloppet fortsätter att medföra förångning och expansion av jäsmedlet varigenom kompositionen skummas när den härdas.

Såsom påpekats är en av de väsentliga olägenheterna med 20 tidigare kända fenolskum otillfredsställande initiell värmekondukti- vitet(k-värde). Nan förmodar att ett av huvudskälen till att fenolskum uppvisar dålig initiell värnzekonduktivitet beror på sönder- sprickníng av cellväggarna under skumningen och tidig härdníng av den skumningsbara fenolresolkompositionen. Denna sönder- zssprickníng medför en omedelbar förlust av fluorkoljäsmedel som medför dålig initiell värmekonduktivitet. Sönderspruckna cell- väggar tillhandahåller också lätt passage av vatten in i skummet, vilket orsakar ytterligare ökning av värmekonduktiviteten. Man förmodar också att sönderspruckna cellväggar påverkar tryckhàll- 30 fastheten och andra egenskaper hos fenolskummen ogynnsamt. Ert annat väsentligt skäl till ínitíell dålig värmekonduktivitet hos fenolskum är förlusten av fluorkoljäsmedel innan cellväggarna i skumningskompositionerna bildas í tillräcklig utsträckning för inneslutning av jä5med1et_ 35 Såsom också påpekats är en annan olägenhet med tidigare kända fenolskum den icke önskvärda ökningen av värmekonduktivi- tet med tiden (k-faktordríft). Till och med i tidigare kända skum, som uppvisar cellväggar, som ej spruckit sönder och som uppvisar fluorkol inneslutet i cellerna, har fcnolskummen en tendens till 4Ontt förlora fluorkoljäsmedlet med tiden tillsammans med en mot- ,_,_...-. . 10 20 ZS 30 35 40 "' ~ ----- -- .-3..-» -- ._ . _ _ LQt finns två huvudskäl till ökningen av värmckonduktiviteten med svarande ökning av värmekonduktiviteten. Det förmodëšgatê tiden.

Det första och huvudsakliga skälet är närvaron av små per- foreringar eller porer i cellväggarna. Dessa små perforeringar tillåter fluorkoljäsmedlet att diffundera ut med tiden och att ersättas med luft. Denna långsamma ersättning med luft ger upp- hov till en ökning av värmekonduktiviteten och förlust av värme- isoleringsvärde. De små porerna medger också att fenolskummet absorberar vatten, varigenom värmekonduktiviteten ökas ytter- ligare.

Det andra huvudskälet till förlusten av värmekonduktiví- teten med tiden är att cellväggarna spricker. I många tidigare kända fenolskum är cellväggarna mycket tunna. När fenolskum uppvisande tunna cellväggar utsättes för höga temperaturer tor- kar cellväggarna ut och spricker. Eftersom värmeisolering nor- malt utsättes för upphettnings- och kylníngscykler med åtföl- jande expansion och sammandragningar, förvärras dessutom sön- dersprickningen av de tunna cellväggarna. Söndersprickning av cellväggarna medger att fluorkoljäsmedlet läcker ut vilket ger värmeisoleringsförlust och en ökning av värmekonduktiviteten.

Inom tekniken har många metoder föreslagits för övervin- nande av problemet med dålig värmekonduktívitet. Exempelvis inbegriper ett förfarande ett två-stegsförfarande innefattande initíell skumníng av den skumbara fenol-resolkompositíonen un- der vakuum följt av härdning vid höga temperaturer och låga tryck. Detta förfarande ger ett skum uppvisande ett väsentligt antal cellväggar som ej spräckts; emellertid finns det fortfa- rande mánga cellväggar som antingen spräckts eller som inne- håller perforeringar eller som är tunna och lätt spricker när de utsättes för värmespänning. Detta förfarande är ej heller kommersiellt önskvärt pá grund av utrustningen som är nödvändig och den långa tiden som fordras. Ett annat förfarande inbegriper skumning och härdning av den skumbara fenol-resolen vid låga temperaturer (dvs lägre än 66°C). Detta förfarande reducerar också antalet cellväggar som sprängtsnen erhållet fenolskum uppvisar ändock tunna cellväggar och perforeringar. Ett annat förfarande som omfattas av en samtidig patentansökan av samma sökande som föreliggande ansökan täcker ett förfarande för skum- ning och härdning av den skumbara fenol-hnrtskompositionen under l0 15 20 25 30 35 40 459 810 ---_ 4 bibehållande av tryck pà skumnings~ och härdningskompositionen.

Detta förfarande reducerar avsevärt antalet spräckta ccllväggar men erhållet fenolskum kan fortfarande uppvisa ett väsentligt antal spräckta cellväggar eller kan ha förlorat jäsmedlct innan ccllväggarna härdats och cellväggarna kan vara tunna och uppvisa perforeringar.

Andra försök att förbättra värmekonduktiviteten för fenol- skum har baserats på utvecklandet av speciellt modifierade fenol- resoler eller ytaktíva medel eller användningen av vissa till- satser i den skumbara fenol-resolkompositionen. Ingen av dessa metoder har blivit kommersiellt framgångsrik. Se exempelvis de amerikanska patentskrifterna 3 389 094, 3 821 337, 3 968 300, 3 876 620, 4 033 910, 4 133 931, 3 885 010 och 4 303 758. Ett syfte enligt uppfinningen är följaktligen att tillhandahålla ett förbättrat fenolskum med slutna celler uppvisande cellväggar utan sprickor eller perforeringar.

Ytterligare ett syfte med uppfinningen är tillhandahållan- de av ett förbättrat fenolskum med slutna celler uppvisande låg ínitíell konduktivitet med föga,om någon,ökning av värmekonduk- tiviteten med tiden utan att sprödhet, tryckhållfasthet eller antändlighetskarakteristika för fenolskummet påverkas ogynnsamt.

Ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning är till- handahållande av en komposition och ett förfarande för fram- ställning av de förbättrade fenolskummen.

Ytterligare syften och fördelar enligt föreliggande upp- finning är uppenbara för fackmannen med ledning av följande be- skrivning och bifogade ritningar.

Föreliggande uppfinning avser ett fenolskum med slutna celler uppvisande en homogen cellstruktur med cellväggar som är väsentligen fria från såväl sprickor som perforeringar. Fenol- skummet uppvisar ett initíellt k-värde lägre än 0,024 och före- trädesvis av 0,016-0,021, och som ej ökar väsentligt med tiden.

Fenolskummet uppvisar också tryckhållfastheter av från 0,14 till 0,24 MPa och en densitet av från 24-80 kg/ms. Förutom dessa karakteristíka uppvisar fenolskummet utmärkt brandbedömning.

' Det förbättrade fenolskummet är ett direkt resultat av förfarandet och kompositionen som användes för framställning av skummet. Det förbättrade förfarandet innefattar att i en väsent- ligen sluten volym införes en skumbar fenol-resolkomposition innefattande en vattenhaltig fenol-resol, ett ytaktivt medel, 459 8110 5_ ett jäsmcdel, syrakatalysator och eventuella beståndsdelar och att denna komposition tillütes skumma och hörda i denna volym under bibehållande av ett tryck överstigande cirka 0,02 MPa över atmosfärtryck på volymen under skumning och härdning.

Ett kritiskt kännetecken för föreliggande uppfinning är användningen av vissa vattcnfría arylsulfonsyror såsom syrahärd- ningskatalysatorn. De vattenfria arylsulfonsyrakatalysatorerna som är användbara enligt föreliggande uppfinning är sådana aryl- sulfonsyror som uppvisar ett pKa lägre än cirka 2,0, som upp- visar en hög grad av kombinerbarhet med Fenol-resolen och som sänker kombinerbarheten av resolen med vatten i tillräcklig ut- sträckning för att förhindra såväl perforeríngar som sprickor i cellväggarna i skummet. En del av de användbara vattenfria aryl- sulfonsyrakatalysatorerna kan representeras med följande formel: 3 :tf-käre Rs 15 vari RI, R2 och RS oberoende utgöres av H, làgalkyl med l-6 kol- atomer, NH2, SOSH, halogen eller icke-polära grupper och vari 20 25 30 summan av kol i R1, R2 och R3 är mindre än 12. En del andra an- vändbnra vnttcnfria arylsulfonsyror är naftalcnsulfonsyra och substituerad naftalensulfonsyra. Föredragna katalysatorer är sådana där R1, R2 och R3 utgöres av H eller làgalkyl med 1-3 kolntomcr. Inom ramen för uppfinningen användes också blandningar av vattenfria arylsulfonsyror och i själva verket utgöres en speciellt förcdragen katalysator av en kombination av toluen- sulfonsyra och xylensulfonsyra. Det hör hcnktas att alla syror enligt föreliggande uppfinning kan ej representeras med ovan- stående formel och ej heller omfattas alla syrou som kan repre- centcrus med ovanstående formel,nv föreliggande uppfinning. a\ huxwiviihn oli syrra onflïuttzls :iv tqxp- pKa-värde lägre än cirka . Kriterierna för hestümniny fínníngen eller ej är om SYfa“ har ett _ _ 2,0 och ändrar kombinerbarheten för fenol-rcsolen med Vatten 1 tillräcklig utsträckning för att förhindra pcrforeringar i cell- väggarna. 10 15 20 ZS 30 459 810 ' 6 Ett annat kritiskt kännetecken enligt Föreliggande uppfin- ning är användningen av en förbättrad vattenhultig fcnol-rcsol för framställning av den skumbara fenol-resolkompositionen och fcnolskummet. Den vattenhaltiga fenol-formaldehydresolen utgöres väsentligen av en fenol-formaldehydkondensatíonspolymer uppvi- sande ett molärt förhållande av formaldehyd till fcnol av från cirka l,7:1 till cirka 2,3:l, företrädesvis från cirka l,75:l till cirka 2,2S:l, och speciellt cirka 2:1. Fenol-resolen upp- visar en víktbaserad medelmolekylvíkt bestämd genom gel-genom- trängningskromatografi (CPC) av åtminstone 800 och företrädesvis från cirka 950 till 1500. Resolen uppvisar också en talbaserad medelmolekylvikt bestämd enligt CPC av åtminstone 350 och före- trädesvís från cirka 400 till cirka 600 och en dispersivitet större än 1,7, företrädesvis från cirka 1,8 till 2,6. Penol- formaldehydresoler uppvisande dessa egenskaper kan bearbetas i enlighet med föreliggande uppfinning på en bestående och upprep- ningsbar basis till fenolskum.med slutna celler uppvisande inítiella k-värden av 0,016 till 0,021, tryckhållfastheter av 0,14-0,24 npa och densiteter av från 24 till so kg/m3. skumma: uppvisar också utmärkta brandbedömningsvärden. _ Den förbättrade vattenhaltíga fenol-formaldehydresolen kan framställas med användning av vilket som helst av standard- förfaranden som är kända för framställning av vattenhaltíga fenol-resoler. Det föredragna förfarandet för framställning av vattenhaltiga fenol~resoler innefattar reaktion av en höggradigt koncentrerad vattenhaltig fenol (mer än 88 viktprocent) med en höggradigt koncentrerad formaldehyd (mer än 85 víktprocent) i närvaro av en alkalisk katalysator i en koncentration något hög- re än vad som normalt användes vid framställning av fenol-resoler.

Enligt det föredragna förfarandet sättes formaldehyden i serie eller kontinuerligt under den första delen av kondensatíonsreak- tionen till en blandning av fenol och den alkalíska katalysatorn. 10 20 ZS 30 35 7 459 810 Uppfinningen beskrives närmare med hänvisning till rit- ningarna, varpå samma siffror betecknar samma partier.

Fig. IA och IB belyser schematiskt i partiellt tvärsnitt väsentligen slutna formar som användes vid framställning av fenolskum i laboratoriet.

Fig. 2 belyser schematiskt en sidovy av tvärsnitt av en apparat av dubbelremtyp för kontinuerlig framställning av fenol- skum i kommersiell skala.

Fig. 3 belyser schematiskt ett partiellt tvärsnitt taget längs linjen lll-lll i fig. 2.

'Fíg. 4 belyser schematiskt ett tvärsnitt taget längs lin- jen lV-IV i fig. 3.

Fig. 5 belyser schematiskt ett tvärsnitt taget längs lin- jen V-V i fig. 3.

Pig. 6-35 utgör svepelektronfotomikrografier (SBM) som visar cellerna och cellväggarna hos fenolskum som är belysande för föreliggande uppfinning. Samtliga SEM utgöres av 400X-för- storíngar om ej annat anges.

Såsom påpekats ovan är användningen av fenolskum för värme- isoleringsändamàl, speciellt för tak, väggar och rör, synner- ligen önskvärd pá grund av de utmärkta brandegenskaperna som fenolskum ovíllkorligen uppvisar. Fenolskum som hittills varit kända uppvisar emellertid generellt icke godtagbara inítiella k-värden eller är bristfälliga med avseende på oförmåga att bibehålla ett lågt k-värde under en längre tid. Värmeisolerings- förmågan hos ett skummnterial kan i allmänhet utvärderas genom vürmekonduktiviteten eller k-värdet. Värmekonduktiviteten eller k-värdet för ett speciellt isuleringsmaterial mäts enligt ASTM metod C-S18, reviderad, och uttryckes i dimensionen W/mK (i ansökningen angivna värden är omvandlade från dimensionen BTU/tum, timme, kvadratfot, OF genom multiplikation med faktorn 0,16). Ju lägre k-värdet är desto bättre är materialets isole- ríngsegenskaper. Ju längre skummet kan bibehålla ett lågt k-värde desto bättre är också materialets isoleringsverkningsgrad.

Med ett lågt k-värde avses ett k-värde väsentligt lägre än cirka 0,035Z W/m.K, vilket är ungefär k-värdet för luft. Ett initiellt lågt k-värde är avsett att betyda ett k-värde väsent- ligt lägre än 0,03S¿ N/mk, mätt efter det att skummet som bil- dats initiellt uppnår jämviktsvattenhnlt, i allmänhet inom cirka lO l5 20 Z5 30 35 459 810 i fem dagar. Det har visat sig att fenolskummct kan uppvisa k-vär- den som minskar under den första perioden av flera dagar när vat- tenhnlten i fenolskummet uppnår jämvikt med omgivningen. Där- efter förblir k-värdet väsentligen konstant med tiden. Föredragna fenolskum framställda enligt föreliggande uppfinning uppvisar 1nrlieIln k-värden mätta enligt ASTM~metoden som är lägre än 0,034 N/mK och i allmänhet i intervallet 0,010-0,0208. Detta låga k-värde bibehàlles med tiden och det uppstår föga eller ingen ökning av k-värdet.

Fenolskum framställda enligt uppfinningen uppvisar i all- vmnhet totala dcnsiteter (dvs inklusive skumhudl som varierar från cirka 24 till cirka 80 kg/m3, och företrädesvis från cirka 32 till cirka 64 kg/m3 och kärndensiteter,(dvs utan skumhud) som varierar från cirka 24 till cirka 72 kg/ms, och företrädes- vis från cirka 32 till cirka S6 kg/m3. Föredragna fenolskum ut- göres av skum med väsentligen slutna celler (dvs väsentligen frin från sönderspruckna cellväggar) som 1 allmänhet innehåller dtmlnstone 00 till 95 % slutna celler och som typiskt innehål- ler mer än 95 É slutna celler, såsom uppmätts medelst exempel- vis en luftpyknometer enligt test ASTM D-1805-70 ll970)- Ett fenolskums k-värde är direkt relaterat till förmågan hos den skumhara fenol-resolkompositioncn att lnnesluta jäsmed- ler under skumnings- och härdningsstegen och att hibehálla jäs- nwdler med tiden. Värmekonduktiviteten hos ett fenolskum är direkt relaterad till den inneslutnu gnsens vürmekonduktivitet.

Ett fenolskum som endast uppvisar innesluten luft skulle förvän- tas uppvisa ett k-värde av cirka 0,035! W/mk. Ett fenolskum som nppvxsnr innoslutet fluorkol skulle förväntas uppvisa ett k-vnrdv ungefär lika med värmeknnduktirilvlvn hus det inneslutnn fluorkoletl Kommersiella fluorkol uppvisar k-värden omkring 0,010 W/mK. Följaktligen skulle ett utmärkt fenolskum dppvisa ett k~värde omkring 0,016 W/mK och skulle bibehålla detta k~värde med tiden. Föredragna Eenolskum framställda i enlighet med uppfinningen uppvisar ett sådant k-värde och bibehåller detta k-värde med tiden, an. 9 4 5 9 ål Q Såsom påpekats här förmodas det att det allmänt dåliga k-värdet för tidigare kända fcnolskum beror på två saker. En orsak är förlusten av jäsmcdel innan cellväggarna utbildats tillräckligt starka för inncslutníng av jäsmcdlet. Den andra 5 huvudorsaken är söndersprängníng av cellväggarna under skumning.

Såsom påpekats tidigare förmodas förlusten av värmeisolerings- värde med tiden orsakas av de många små perforeringarna man kan finna i cellväggarna och av sprickning av de tunna cellväggarna genom värmepåkänning. 10 Huvudskälet till cellväggarnas söndersprickníng är trycket som utövas genom det expanderande jäsmedlet under bildningen av fenolskummet. Vid temperaturerna som normalt användes för kom- mersiell framställning av fenolskum (dvs 50-120°C) är trycket som utövas av jäsmedlet under Skwmüng och härdning större än IS vad som cellväggarna kan motstå speciellt under det tidiga sta- diet av skumning och härdníng. Cellväggarna i fenolskummen som framställts med resoler enligt teknikens ståndpunkt kan ej mot- stå mycket tryck tíllsskumningen är fullbordad och väsentlig härdning inträffar. Dessutom uppvisar fenol-resoler enligt tek- 20 nikens ståndpunkt en exoterm som är allt för hög (> 93°C) och allt för snabb, varigenom höga topptryck uppnås innan cellväg- garna är tillräckligt starka för att motstå trycken. Följaktli- gen spränger det expanderande jäsmedlet cellerna innan dessa är tillräckligt härdade vilket ger ett skum med icke godtagbara 25 värmekonduktivitetskarakteristika. Ett förfarande för inhiberíng av sprängning av cellväggarna under skumning och härdning be- skrives i en samtidig ansökan. Detta förfarande innefattar att ett tryck bibehàlles mot ytorna av de skumbara fenol-resolkompo- sitionerna under skumning och härdning. 30 Ett annat skäl till att cellväggarna spricker är närvaron av vatten i den skumbara fenol-resolkompositionen, speciellt vat- ten närvarande i katalysatorsystemet. Söndersprickning av cellväg- gar orsakade genom vatten i den skumbara fenol-resolkomposítionen, speciellt katalysatorn, är ej så allvarlig som söndersprickning 35 genom att ej en begränsande kraft finns på skumningskompositionen av åtminstone samma storleksordning som trycket som utövas pá skumningskompositionen, ej heller är den så allvarlig som sönder- sprickning orsakad genom användning av en resol som uppvisar en exoterm som är allt för hög och allt för snabb. Ändock är sönder- 40 Sprickning orsakad genom vatten tillräckligt allvarlig för att 10 15 20 ZS 30 35 40 459 810 ~~ ~i° ~- -fl “- ogynnsamt påverka fenolskummets k-värde. Användningen av den vattenfria arylsulfonsyrakatalysatorn enligt uppfinningen För- hindrar söndersprickning av cellväggarna orsakad genom vatten.

Fastän dessa metoder medhjälper till att hindra söndersprick- ningen av cellväggarna förhindrar de ej söndersprickníngen av väsentligen alla cellväggarna om ej de speciella fenol-resolerna enligt föreliggande uppfinning också användes.

Förlusten av jäsmedel innan cellväggarna bildats tillräck- ligt starka för inneslutning av det expanderande jäsmedlet or- sakas av två faktorer med inbördes samband. För det första är resolerna enligt teknikens ståndpunkt höggradigt reaktiva. När mängder av syrahärdningsmedlet som är tillräckliga för skumning och härdning av resolen inom godtagbara tider sättes till dessa resoler uppvisar de exotermt beteende mycket snabbt och når toppexotermer av väsentligt högre än 93°C. Detta snabba och hög- gradigt exoterma beteende avdriver det mesta jäsmedlet innan cellväggarna utbildats i tillräcklig utsträckning för bibehållan- de av jäsmedlet. Resultatet är att ett fenolskum erhålles med endast en liten mängd jäsmedel ínneslutet i cellerna. Dessutom har en snabb och hög exoterm tendens att åstadkomma sönderspräng- ning av cellväggarna till och med i närvaro av en begränsande kraft. För det andra uppvisar resolerna enligt teknikens stånd- punkt lâga viskositetskarakteristika, speciellt när de beredes till skumbara kompositioner med ytaktíva medel, jäsmedel och syra- katalysatorer. När temperaturen för den skumbara kompositionen ökar under tidig skumning reduceras viskosíteten av hartset av- sevärt och ökar ej förrän väsentlig förnätning av resolen äger rum. Cellväggar som bildats av låg-vískositetshartset kan ej innesluta och kvarhàlla jäsmedlet förrän väsentlig härdning ägt rum. Följaktligen går mycket av jäsmedlet förlorat innan cell- väggarna är tillräckligt starka, vilket medför ett fenolskum med föga eller inget innes1utet.jäsmedel.

Bíldningen av cellväggar som är mycket tunna och spricker när de utsättes för värmespänning orsakas också av resoler upp- visande en allt för snabb och höggradig exoterm och allt för låg viskositet. Såsom framhállits ovan minskar,när temperaturen av den skumbara kompositionen ökar under de tidiga skumnings- och härdningsreaktionerna,viskositeten av fenolhartset eller ökar åtminstone ej avsevärt förrän väsentlig förnätníng ägt rum.ïhmer denna tid tills viskositeten av fenolhartset ökar avsevärt har 10 15 20 25 30 35 40 ll 459 s--1o-~a-~-- o- fenolhartset som bildar cellväggarna tendens att avdräneras. Av- dränering åtföljes av en progressiv förtunning av cellväggarna och förtjockning av tvärstagen. Om allt för mycket avdränering uppträder innan cellväggarna är tillräckligt härdade är erhållna cellväggar mycket tunna. Dessutom sprängs tunna cellväggar lätt genom jäsmedlet och spricker lätt om de utsättes för allt för höga temperaturer, torkning eller normal expansion och samman- dragning.

Bíldningen av cellväggar innehållande perforeringar förmo- das bero på vattnet som ingår i den skumbara fenol-resolkomposi- tionen och försvåras speciellt genom vatten i syrahärdningskata- lysatorn. Den vattenhaltiga fenol-resolen uppvisar en vi§S kom- binerbarhet med vatten. Under skumning-härdningsstegen förnätas den vattenhaltiga fenol-resolen och övergår från en med vatten kombinerbar resol till ett med vatten i viss mån ej kombínerbart skum. När den vattenhaltiga fenol-resolen övergår från vatten- kombinerbarhet till ett tillstànd av väsentligt reducerad vatten- kombinerbarhet under skumningen och härdningen driver den ut vat- ten. Denna vattenutdrivning från den vattenhaltiga fenol-resolen när denna förnätas under skumning och härdning orsakar perfore- ringar icellväggarna. Speciellt har det visat sig att närvaron av vatten i katalysatorsystemet är speciellt allvarlig och ökar signifikant antalet perforeringar man kan hitta i cellväggarna.

Det har ocksa visat sig att enligt föreliggande uppfinning ger närvaron av vatten i katalysatorn upphov till söndersprängning av vissa cellväggar men det huvudsakliga skälet till sönder- sprängning är avsaknaden av begränsande tryck i formen och an- vändningen av höggradigt exoterma fenol-resoler.

Komposítionen och förfarandet enligt föreliggande uppfin- ning tillhandahàller fenolskum med slutna celler som innestänger jäsmedlet, är väsentligen fritt från söndersprängda cellväggar, uppvisar tjocka och starka cellväggar och är fritt från perfore- ringar i cellväggarna. Följaktligen uppvisar fenolskummet enligt föreliggande-uppfinning bra initiellt k~värde som ej ökar väsent- ligt med tiden. Fenolskummet uppvisar också bra tryckhállfasthet, densitet, sprödhet och andra egenskaper som är önskvärda i en fenolskumisoleringsprodukt. Kompositionen och förfarandet enligt föreliggande uppfinning möjliggör också framställning av fenol- skum uppvisande dessa egenskaper på en bestående och upprepnings- bar basis. 10 15 20 25 30 35 12 459 810 Enligt föreliggande uppfinning reduceras sönderspräng- ningen av cellväggarna avsevärt under skumning och härdníng genom att skumningen och härdningen genomföres under betingel- ser sådana att tryck större än cirka 0,02 MPa över atmosfär- tryck bíbehålles mot ytorna av skummet under skumning och härd- ning. Detta åstadkommas genom skumníng och härdníng i en väsent- ligen sluten form som kan motstå tryck överstigande cirka 0,02MPa över atmosfärtryck. Betydelsen av användningen av en väsentligen sluten form som kan utöva tryck större än cirka 0,02 MPa över atmosfärtryck framgår vid jämförelse av fig. 34 och 35 medfig.9.

Fenolskummet i fig. 34 och 35 framställdes med användning av de föredragna fenol-resolerna och katalysatorn enligt förelig- gamkzuppfínning men utan tillämpning av tryck. Det framgår lätt av fig. 34 och 35 att fenolskummet uppvisar cellväggar som till större delen är söndersprängda. Cellväggarna har sprängts genom expansion av jäsmedlet- På grund av att de flesta cellväggarna har sprängts innesluter fenolskummet ej fluorkoljäsmedlet och har följaktligen ett dåligt k-värde. För fenolskum visat i fig. 34 och 35 var k-värdet 0,03S2.

I jämförelse därmed framställdes fenolskummet visat i fig.9 med användning av en väsentligen sluten form som utformats för att motstå ett tryck av cirka 0,11 MPa över atmosfärtryck. Den enda skillnaden mellan fenolskummet visat i fig. 34 och 35 och det visat i fig. 9 var användningen av en sluten form. Såsom framgår därav har cellerna i fenolskummet visat i fig. 9 ej sprängts av jäsmedlet. Fenolskummet visat i fig. 9 uppvisar ett initiellt k-värde av OJHZ4 och k-värden efter 30 dagar av 0,018? och efter 150 dagar av 0,0187. Av det ovanstående är det uppen- bart att det är nödvändigt att uppvisa ett positivt begränsande tryck under skumnings- och härdningsförloppet för att cellväg- garna skall hindras från att sprängas av jäsmedlet. Mängden be- gränsande tryck som är nödvändigt beror på mängden tryck som alstras genom skumningskompositionen och förmågan av cellväggarna att bibehålla jäsmedlet utan ett begränsande tryck. Mängden tryck som alstras varierar beroende på sådana faktorer som mäng- den och typen av jäsmedel, mängden av syrakatalysator, mängden av resol och mängdencmh typen av eventuella tillsatser. I all- mänhetär det alstrade trycket med användning av katalysatorn 15 20 25 30 35 40 459 810 IS och resolen enligt föreliggande uppfinning mellan 0,02 och 0,07 MPa över atmosfärtryck. Ccllväggarna i skumningskomposítionen enligt föreliggande uppfinning motstár ej dessa tryck utan att söndersprängas. Följaktligen bíbehâlles ett begränsningstryck på skumningskompositionen, För att det skall vara säkert är det lämpligt att formarna som användes vid framställningen av skum- men enligt föreliggande uppfinning är utformade så att de kan motstå tryck överstigande 0,11 MPa övertryck.

Fastän användningen av tryck kan hindra cellerna från att sprängas uppvisar fenolskummen som framställts med användning av enbart tryck i allmänhet ett k-värde som kan vara godtagbart initiellt men som försämras med tiden. Vid betraktande av fenol- skummen i fig. 25, 26 eller 30 framgår det att till och med i sådana celler som ej sprängts finns ett flertal små perforeringar eller sprickor i cellväggarna. Dessa perforeringar och sprickor tillåter fluorkoljäsmedlet att diffundera ut ur fenolskummet med tiden och att ersättas med luft och/eller vatten, varigenom en ökning av k-värdet orsakas.

Enligt föreliggande uppfinning har det visat sig att per- foreringarna i cellväggarna kan reduceras signifikant och i själva verket elimineras väsentligt genom användning av vissa vattenfria arylsulfonsyror såsom skumníngs- och härdningskataly- satorerna. Uttrycket cellväggar som användes häri innefattar att tvärstagen som bildas av cellväggarna förenas och uppfinningen eliminerar också perforeringarna i tvärstagen. Mängden vattenfri arylsulfonsyra som användes är i allmänhet mer än mängden som fordras för enbart katalysering av fenolskumreaktionen.

Utan att bíndas till några teorier kan man förmoda att de vattenfria arylsulfonsyrorna enligt föreliggande uppfinning fungerar på följande sätt. De vattenfria arylsulfonsyrorna som är användbara enligt föreliggande uppfinning är starka organiska syror som mycket lätt katalyserar reaktionen av fenol-resolen till en härdad polymer. I de skumbara fenol-resolkompositionerna uppvisar de vattenfria arylsulfonsyrorna en låg vattenkombiner- barhet och en högre hartskombinerbarhet. När de vattenfria aryl- sulfonsyrorna blandas noggrant med fenol-resolen innehållande vatten under framställningen av den skumbara fenol-reso1komposí- tionen ändrar de snabbt vattenkombinerbarheten av resolen och börjar omedelbart att driva ut vatten från resolen innan väsent- lig skumning och härdníng uppträder så att erhållet skum är vä- 10 15 20 ZS 30 35 459 BH) '''''' 14 ' _; 'U sentligen fritt från perforeringar i cellväggarna. Eftersom den vattenfria arylsulfixßyran utgör skumnings- och härdningskataly- satorn utdríves vattnet ur fenol-resolen när skumnings- och härdningsreaktíonerna inítíeras. Man kan förmoda att den vatten- fria arylsulfonsyran orsakar vatten att drivas ut ur den vatten- haltiga resolen vid en tidpunkt och med en hastighet som är tidi- gare och snabbare än frígöríngen av vatten, orsakad genom förnät- ning av skumníngs- och härdningsreaktionen. Den vattenfria aryl- sulfonsyran utdríver ej allt vatten från den vattenhaltiga fenol- man förmodar att den driver ut tillräckligt med vat- en tillräcklig hastighet för att mängden vatten som i fenol-resolen ej skall ffíšöfas genom förnätnings- reaktionen i mängder som ger upphov till söndersprickníng eller pcrforering under skumníng och härdning. resolcn men ten och med kvarstannar Det är också nödvändigt att arylsulfonsyrorna är väsentligen vatten- fria, dvs innehåller mindre än 3,0 procent fritt vatten och företrädesvis mindre än 0,5 procent. Om arylsulfonsyrorna inne- håller fritt vatten är de ej tillräckligt effektiva för utdri- vande av vatten från den vattenhaltíga fenol-resolen och utdri- ver ej vattnet i själva katalysatorn. Följaktligen finns det allt för mycket vatten närvarande under skumningen och härdning- _en och resultatet blir ett fenolskum innehållande sprickor eller perforeringar i cellväggarna. Uttrycket fritt vatten betyder vatten som ej är bundet till katalysatormolekylerna. Toluensul- fonsyra är exempelvis tillgänglig såsom monohydratet. Toluen- sulfonsyra-monohydratet reducerar perforeríngarna i cellväggarna i fenolskummet. Om emellertid ytterligare vatten finns närvaran- de kommer de hydratiserade arylsulfonsyrorna ej att fungera.

Dessutom föredrages ej de hydratiserade arylsulfonsyrorna efter- som de ej är så effektiva som de vattenfria arylsulfonsyrorna och de monohydratiserade arylsulfonsyrorna är i allmänhet kris- callína och svårare att blanda in homogent i den skumbara fenol- rcsolkompositionen.

Inte alla vattenfría arylsulfonsyrakatalysatorer undanröjer problemet med perforeringar; och sprickorIi cellväggarna orsakade av vatten.

Endast vnttcnfria arylsulfonsyror uppvisande stark surhet (dvs ett pKn-värde lägre än cirka 2,0) komhínernt med ett fusförhñl- 10 15 20 ZS 30 35 40 15 459 810 íuu~ lande med vatten och fenol-resolen, sådant att den vattenfria arylsulfonsyran reducerar kombinerbarheten av fenol-resolcn med vatten i tillräcklig utsträckning för utdrivning av tillräckligt med vatten från den vattenhaltiga resolen för förhindrande av sprickor och perforeringar i cellväggarna, är användbara enligt föreliggande uppfinning. När vattenfria arylsulfonsyror uppvisande denna kombination av egenskaper blandas noggrant med den vattenhal- tiga fenol-resolen, utdriver de snabbt vattnet från fenolhartset innan väsentlig skumning och härdning uppträder så att erhållet skum är väsentligen fritt från perforeringar och sprickor orsakade av vatten i cellväggarna. Det utdrívna . vattnet hamnar i skummets celler och eftersom det härdade skum- met uppvisar en viss vattenkombinerbarhet diffunderar det ut- drivna vattnet ut ur skummet när skummet torkas till jämvikts- betingelser. Eftersom den vattenfria arylsulfonsyran utgör skum- nings- och härdningskatalysatorn, utdrives vattnet ur fenol-re- solen i ett mycket tidigt stadium av skumnings- och härdnings- reaktionerna och ingår ej i resolen i tillräckliga mängder för att perforeríngar skall orsakas. Den vattenfria arylsulfonsyra- katalysatorn utdriver ej allt vatten ur den vattenhaltiga fenol- resolen utan driver ut tillräckligt med vatten så att perfore- ringar och sprickor i cellväggarna ej uppträder.

Fastän den allmänna gruppen av arylsulfonsyror utgör väl- kända skumnings- och härdningskatalysatorer för fenolskum funge- rar ej alla dessa arylsulfonsyror, ej ens i fullständigt vatten- fritt tillstånd. Endast sådana arylsulfonsyror som uppvisar hög surhet i kombination med erforderligt resol/vatten/vattenfri- -syra-fasförhållande är effektiva. Fenol-sulfonsyra är exempel- vis en välkänd arylsulfonsyra som har använts under många år för skumning och härdning av fenolskum. Ej ens fullständigt vatten- fri fenolsulfonsyra kommer emellertid att fungera enligt före- liggande uppfinning, eftersom den ej uppvisar erforderliga kom- binerbarhetsegenskaper. Det förmodas att den polära hydroxigrup- pen ger fenolsulfonsyran en vattenkombinerbarhet som är allt för hög. Erhàllet resol/vatten/vattenfri-sulfonsyrafasförhållande är sådant att vatten ej utdrives ur den vattenhaltiga resolen med en tillräcklig hastighet och/eller i tillräckliga mängder genom fenosulfonsyra och erhållet skum uppvisar då perforeringar och sprickor.

Likartat är alkylsulfonsyror starka syror som har använts under många år för härdning av fenol-resoler. Emellertid uppvisar ej 10 IS Z0 25 30 459 810 __ 16 4.1.. - - va»- de vattenfria alkylsulfonsyrorna förmågan att tillräckligt för- ändra kombínerbarheten av resolen med vatten.

En del av de användbara vattenfria arylsulfonsyrakatalysa- torerna som uppvisar den erforderliga surheten i kombination med erforderligt vatten/resolkombinerbarhetsförhallande kan representeras med följande formel: SO H vari RI, R2 och RS oberoende utgöres av H, làgalkylgrupper med 1-6 kolatomer, NH2, S03H, halogen eller icke polära grupper och vari summan av kolatomerna i RI, Rz och R3 är mindre än 12. En del andra användbara vattenfria arylsulfonsyror utgöres av naf- talensulfonsyran och de substituerade naftalensulfonsyrorna.

De föredragna katalysatorerna är sådana vari R1, Rz och RS obe- roende utgöres av väte och lágalkyl med 1-3 kolatomer. Speciellt föredragna katalysatorer är toluensulfonsyra och xylensulfon- syra, speciellt en kombination av dessa två syror. Man bör lägga märke till att alla syror enligt föreliggande uppfinning ej om- fattas av ovanstående formel och att ej heller alla syror som omfattas av ovanstående formel utgör en del av uppfinningen.

Kriteriet för bestämning av huruvida en syra utgör en del av upp finningen eller ej är om syran har ett pKa-värde understigande cirka 2,0 och ändrar kombinerbarheten av den vattenhaltiga fenol-resolen med vatten i tillräcklig utsträckning för att förhindra perforeringar och sprickor i cellväggarna.

Uppfinningen innefattar också tillsats av begränsade mäng- der av andra syror, speciellt i den vattenfria formen, till de vattenfria arylsulfonsyrorna under förutsättning att sådana yt- terlígare syror ej förhindrar att den vattenfria arylsulfonsyran ändrar kombinerbarheten av den vattenhaltiga resolen med vatten í tillräcklig utsträckning för att förhindra perforeringar och sprickor i cellväggarna.

Exempel på sådana syror som kan tolere- ras i begränsade mängder innefattar fosforsyra, svavelsyra, metansulfonsyra och etansulfonsyra. Exempelvis kan begränsade mängder av fosforsyra eller borsyra vara användbara för förbätt- ring av skummets flamfördröjningsegenskaper och icke-sprödhets- 10 15 20 ZS 30 SS 40 " '7 459 810 egenskaper. Dessutom kan små mängder svavelsyra tillsättas för ökning av skumníngs- och härdningshastigheten.

Användbarheten av en speciell vattenfri arylsulfonsyra enligt föreliggande uppfinning för reduktion eller eliminering av både perforeringar och sprickor orsakade av vatten i cell- väggarna av fenolskummet kan bestämmas enkelt och snabbt. För det första framställes en komposition med användning av en vat- tenhaltig fenol-resol, ytaktivt medel och jäsmedel enligt det föredragna förfarandet som beskrives häri. Härefter skummas 84 delar av kompositionen och härdas med användning av 16 delar av den vattenfria arylsulfonsyran som skall utvärderas. Cell- väggarna av erhållet skum undersökes med ett svepelektronmikro- skop. Om cellväggarna är väsentligen fria från sprickor och per- foreringar orsakade av vatten är katalysatorn användbar enligt föreliggande uppfinning; om emellertid cellväggarna innehåller perforeringar omfattas katalysatorn ej av föreliggande uppfin- ning. Vid framställning av testskummet är det möjligt att till- Förhållandet av de olika bestånds- delarna kmivarieras något men det är önskvärt att dessa hålles sätta de valfria tíllsatserna. inom de föredragna intervallen som anges häri.

Betydelsen av användning av en vattenfri arylsulfonsyra- katalysator kan utvärderas genom jämförelse av fenolskummen visade i fig.-ZS, 26, 27 och 28. Fenolskummen i fig. 25, 26, 27 och 28 framställdes med användning av den föredragna feno1-reso- len och genomförande av reaktionen under tidigare diskuterade tryckbegränsningar; emellertid innehöll katalysatorn 10 vikt- procent, S viktprocent respektive 2 viktprocent vatten. Fig. 25, 26 och 27 visar klart att erhållet fenolskum innehåller många perforeringar och en del sprickor i cellväggarna. Dessa cellväg- gar medger att fluorkoljäsmedlet läcker ut med tiden och ersät- tes med luft. De medger också absorption av vatten genom skummet.

Detta orsakar en ökning av konduktivitetens k-värde med tiden vilket medgör en förlust av värmeisoleringseffektivitet. Såsom jämförelse framställdes fenolskummet i fig. 26 med användning av en vattenfri arylsulfonsyrakatalysator enligt föreliggande uppfinning. Fenolskummet visat i fig. 28 är väsentligen fritt från såväl sprickor som perforeringar. Skummet visat i fig. 28 uppvisade ett initiellt k-värde av 0,0192 under det att skummen visade i fig. 25, Z6 och 28 uppvisade inítíella k-värden av 0,o3s2. 10 15 20 ZS 30 35 40 459 810 18 Skummet visat i fig. 11 är väsentligen fritt från perfore- ringar men uppvisar många cellväggar som är spruckna. Skummet visat i fíg. 11 framställdes med användning av en fenol-resol som uppvisade en exoterm som är allt för hög och allt för snabb.

En jämförelse av skummet visat i fig. 11 och i fig. 9 belyser betydelsen av den speciella fenol-resolen enligt föreliggande uppfinning.

Enligt föreliggande uppfinning är också användningen av en speciell vattenhaltig fenol-resol betydelsefull. För fram- ställning av ett fenolskum som är fritt från spruckna cellväg- gar och som uppvisar fluorkoljäsmedlet inneslutet däri är det nödvändigt att använda fenol-resolen enligt föreliggande uppfin- ning. I allmänhet användes de vattenfria arylsulfonsyrorna i mängder som varierar från cirka 6 till 20 viktprocent av den totala skumbara fenol-resolkompositionen. Arylsulfonsyror är ytterst goda katalysatorer för denna reaktion och kan användas för skumning och härdníng av vattenhaltiga fenol-resoler i mängder understigande de som fordras enligt föreliggande uppfin- ning. Vid användning i mängderna som fordras enligt föreliggande uppfinning med konventionella kommersiellt tillgängliga vatten- haltiga fenol-resoler uppvisar skumningsreaktionen en allt för hög och allt för snabb exoterm och den skumbara fenol-resolkom- positionens skumviskositet är för låg vilket medför att fluor- koljäsmedlet utdrives i atmosfären innan cellerna bildas i till- räcklig utsträckning för inneslutning av fenol-koljäsmedlet och även medför söndersprickning av ett väsentligt antal cellväggar.

Följaktligen är det önskvärt att man har en vattenhaltíg fenol- resol som kan katalyseras med stora mängder vattenfri aryl- sulfonsyra utan att reagera allt för höggradigt och allt för snabbt under avkokning av fluorkoljäsmedlet eller söndersprick- ning av cellväggarna. Den vattenhaltiga fenol-resolen enligt före- liggande uppfinning är en sådan resol.

Den vattenhaltiga fenol-resolen enligt föreliggande upp- finning är en förbättrad resol i jämförelse med tidigare kända vattenhaltiga fenol-resoler. Inom tekniken är baskatalyseríng av kondensatíonen av fenol och formaldehyd i vattenhaltiga lösningar välkänd för framställning av flytande kondensat som vanligen be- tecknas resoler. Såsom diskuterats här och så som är välkänt härdas de vattenhaltíga fenol-resolerna lätt till förnätade härd- plaster av högre molekylvikt. Härdníngsreaktionen är höggradigt 10 15 20 ZS 30 35 40 e- w exoterm och accelereras avsevärt genom sura material. De vatten- haltiga resolerna enligt teknikens ståndpunkt kan kombineras med jäsmedel, ytaktiva medel och härdningsmedel och eventuella till- satser i en skumbar komposition som kan skummas och härdas till fenolskum. I allmänhet uppvisar emellertid resolerna enligt tek- nikens stándpunkt två olägenheter; de uppvisar nämligen en exo- term som är allt för hög och allt för snabb och de uppvisar allt för låg viskositet. För det första uppvisar de tidigare kända resolerna när de användes med de nödvändiga mängderna av syrakatalysator för skumning och härdning av kompositionen un- der en godtagbar tid en exoterm som är allt för hög och allt för snabb. Detta medför antingen att cellväggarna i erhållet skum spricker eller att jäsmedlet avdrives innan cellväggarna är till- räckligt starka för inneslutning av jäsmedlet. I vardera fallet erhålles ett fenolskum uppvisande ett dåligt initiellt k-värde.

För det andra är viskositeten av tidigare kända resoler allt för låg, speciellt när de beredes till skumbara kompositioner.

Den låga viskositeten medger att jäsmedlet avdrives innan cell- väggarna är tillräckligt starka för inneslutning av jäsmedlet och medger att fenol-resolen avdräneras från cellväggarna in i tvärstagen när dessa bildas vilket medför en mycket tunn cell- vägg som spricker under normal användning. Detta leder också till ett fenolskum med icke godtagbara värmeisoleringsegenskaper_ I jämförelse därmed uppvisar den vattenhaltíga fenol-reso- len enligt föreliggande uppfinning ej ovan angivna olägenheter.

När den beredes till skumbara kompositioner och härdas med mäng- derna av den vattenfria arylsulfonsyran som är nödvändiga för skumning och härdning av kompositíonen under en kommersiellt godtagbar tid är resolerna ej allt för höggradigt eller ej allt för snabbt exoterma. De föredragna skumbara fenol-reso1komposí- tíonerna enligt föreliggande uppfinning når i allmänhet ett maxi- minuter efter det att den vattenfría aryl- Under denna period när skumningskomposi- av från cirka 75 till 80°C. Temperaturen period aldrig 90°C. Det under denna period alstrade maximitrycket är vanligen mellan 0,03 och 0,04 MPa över atmosfärtryck och överstiger i allmänhet aldrig 0,07 MPa över atmosfärtryck. Följaktligen kan fenolskum framställas som uppvi- mítryck inom cirka 2-3 sulfonsyran tillsatts. tionerna en temperatur överstiger under denna sar väsentligen all mängd jäsmedel innesluten däri och som upp- visar cellväggar som ej är spruckna. Dessutom är viskositeten av ~-45-9-~8-1Û.-- 10 15 20 ZS 30 35 40 liggande uppfinning utgöres 4594:10 2” de skumbara resol-kompositionerna tillräckligt hög för inneslut- ning av jäsmedlet under de tidiga stadierna och detta avdräneras ej avsevärt vilket innebär att starkare och tjockare cellväggar bildas.

Den förbättrade vattenhaltiga fenol-resolen enligt före- väsentligen av en fenol~form- aldehydkondensationspolymer uppvisande ett molärt förhållande av formaldehyd till fenol av från cirka 1,7:1 till cirka 2,3:1, och företrädesvis från cirka 1,7S:l till cirka 2,2S:1 , och spe- ciellt cirka 2:1.

Fenol-resolen uppvisar en viktbaserad medel- molekylvikt av åtminstone cirka 800 och företrädesvis från cirka 950 till 1500. Fenol-resolen uppvisar också en talbaserad medelmolekylvikt av åtminstone cirka 350 och företrädesvis från cirka 400 till cirka 600 samt en dispersivitet större än 1,7, företrädesvis då från cirka 1,8 till 2,6. Den vattenhaltiga fenol-resolen enligt föreliggande uppfinning kan utgöras av en blandning av mer än en resol om endast erhållen resol uppvisar erforderliga karakteristika.

De förbättrade vattenhaltiga fenol-formaldehydresolerna enligt föreliggande uppfinning framställes genom reaktion av fenol och formaldehyd i de önskvärda molära förhållandena i när- varo av en basisk katalysator tills erhållna fenolresoler uppvi- sar erforderliga karakteristika med avseende på molekylvikt och dispersivitet.

Reaktionen kan åstadkommas med användning av vilka som helst välkända metoder enligt teknikens ståndpunkt. Exempelvis kan fenolen, formaldehyden och katalysatorn satsas i en reaktor i önskvärda molära förhållanden och bringas att reagera tills önskade molekylvikter uppnåtts. Alternativt kan en eller två av beståndsdelarna satsas till reaktorn och de återstående bestånds- delarna kan sättas till reaktionsblandningen med tiden. Enligt det föredragna förfarandet för framställning av den vattenhaltiga fenol-resolen sättes fenolen och den basiska katalysatorn till reaktorn och formaldehyden uppmätes i serie eller kontinuerligt under det tidiga stadiet av kondensationsreaktionen. Metoden för framställning av fenol-resolen är ej kritisk så länge som fenolen och formaldehyden kondenseras i önskvärda molâra förhållanden och uppvisar erforderliga karakteristika med avseende på molekyl- vikt och dispersívitet.

'I Såsom påpekats tidigare måste fenol-resdlen uppvisa ett fi 10 15 20 ZS 30 35 40 _ .Z'!,__,_--. -.. 459 810 molärt förhållande av formaldehyd till fenol av från cirka 1,7:1 till 2,321. Om förhållandet är högre än 2,311 kan erhållet fenolskum uppvisa en kvarstående fri formaldehydhalt som kan ge upphov till ett luktproblem. Dessutom ger molära förhållanden överstigande 2,321 fenol-resoler som uppvisar en allt för lång- sam exoterm och allt för hög bearbetningsviskositet. Fenolskum framställda av resoler uppvisande ett molärt förhållande över- stigande 2,3:1 har också tendens att vara allt för spröda och att uppvisa allt för dålig tryckhâllfasthet. Om det molära för- hållandet understiger 1,7:1 uppvisar resolen allt för låg visko- sitet vilket medför tunna cellväggar. Fenol-resoler uppvisande molära förhållanden understigande 1,7:1 är också allt för hög- gradigt exoterma vilket gör det svårt att innesluta jäsmedlet och att hålla cellväggarna fria från söndersprickning. Fenol- skum framställda av dessa hartser uppvisar allt för mycket krympning.

Fenol-resolen måste uppvisa en viktbaserad medelmolekyl- vikt större än 800, företrädesvis mellan 950 och 1500. Om den viktbaserade medelmolekylvikten är mindre än 800 är fenolhartset allt för reaktivt och ej tillräckligt visköst. Fenol-resoler upp- visande viktbaserade medelmolekylvíkter understigande 800 uppvi- sar ett topptryck och en exoterm temperatur som bägge är allt för snabba och allt för höga. Dessa resoler temperatur överstigande 9S°C under denna period. Denna snabba och höga exoterm medför att manga av cellväggarna spräcks och att fluorkoljäsmedlet gär förlorat innan cellväggarna bildas. Dess- utom ger fenolhartser med viktbaserade medelmolekylvikter under- stigande 800 skumbara fenol-resolkompositioner som ej är till- räckligt viskösa för bildning av starka, tjocka cellväggar.

Fenolhartset har tendens att avdräneras från cellväggarna i tvärstagen under skumning och tidig härdníng varigenom cellväg- nár,ocksa en exoterm gar bildas som är tunna. De-tunna cellväggarna spräcks lätt ge- nom det expanderande jäsmedlet och har tendens att spricka vid torkning och under användning.

Den övre gränsen för den viktbaserade medelmolekylvikten är en praktisk gräns. Resoler uppvisande molekylvikter översti- gande 1S00 har tendens att vara mycket viskösa och ganska svåra att hantera. De kan emellertid bearbetas till godtagbara skum.

Fenol-resolerna uppvisar en talbaserad medelmolekylvikt överstigande cirka 350, företrädesvis från cirka 400 till 600 20 ZS 30 SS 40 zz -- 459 8T0"' 'i" och en dispersivitet större än cirka 1,7, företrädesvis mellan 1,8 och 2,6. Om den talbaseradc medelmolekylvikten understiger 350 eller dispersiviteten understiger cirka 1,7 uppvisar fenol- resolen allt för låg viskositet. Dessutom är fenol-resolen allt för reaktiv, dvs uppvisar allt för hög och allt för snabb exo- term. Det är svårt att innesluta jäsmedlet och att förhindra söndersprickning av cellväggarna. Fenolskummen framställda av dessa resoler uppvisar också krympningsproblem och tunna cell- väggar. Om den talbaserade medelmolekylvikten är större än cirka 600 eller dispersiviteten är större än 2,6 har resolerna tendens att bli allt för viskösa för hantering och att reagera allt för långsamt. Dessa övre värden är praktiska begränsningar och god- tagbara skum kan framställas av resoler uppvisande talbaserade medelmolekylvikter och dispersivitetsvärden överstigande dessa nivåer.

Fenol-resolerna enligt föreliggande uppfinning kan uppvisa en fri formaldehydhalt av upp till cirka 7 viktprocent av resolen och en fri fenolhalt av upp till cirka 7 viktprocent. Företrädes- vis utgör den fria formaldehyden och fenolen var och en mindre än cirka 4 viktprocent. Allt för mycket fri formaldehyd kan ge upphov till luktproblem. Dessutom påverkar den fria formaldehyden och fenolen reaktiviteten och viskositeten av den vattenhaltiga fenol-resolen och de skumbara kompositionerna.

Fenol-resolerna enligt föreliggande uppfinning uppvisar i aiimänhet en viskositet av från cirka xooo eP;:111 cirka zo noo ev vid 16 procent vatten och 25°C. Företrädesvis hàlles viskosíteten mellan cirka 6000 och 10 000 cP. Viskositeten är ej en kritisk faktor så länge som molära förhållanden, molekylvikter och dis- persiviteten är sådana som angivitshäri. Det är möjligt att fram- ställa fenol-resoler uppvisande ovanstående viskositeter men som ej uppvisar erforderliga molekylvíkter och erforderlig dispersi- vitet. Sådana resoler utgör_ej en del av föreliggande uppfinning.

Resoler uppvisande viskositeter inom ovanstående intervall, spe- ciellt det föredragna intervallet, är önskvärda eftersom de lätt beredes med konventionell utrustning till homogena skumbara fenol- resolkompositíoner.

Förutom själva fenolen kan andra fenolföreningar få ersätta upp till cirka 10 procent av fenolen. Exempel på andra lämpliga fenolföreningar innefattar resorcinol; katekol; o-, m- och p-kresoler; xylenolerç etylfenoler; p-t-butylfenol och liknande. - ---- . .. . f:;. ;: '.<-..-.:- - --t-.-«-.l.*.-||:.;--..'.>.'.:.: -.«1~.:.Åmen!.|:'.-á:.:|.-:*.-:..5.-! , -.-.- - - 10 TS 20 25 30 35 40 459 810 23 Dinukleära fenolföreningar kan också användas. De föredragna fenol-resolerna innehåller huvudsakligen fenol i sig med endast mindre mängder om några över huvud taget av andra fenolföre- ningar.

Förutom själva formaldehyden kan andra aldehyder användas som ersättning för upp till cirka 10 procent av formaldehyden.

Exempel på andra lämpliga aldehyder är glyoxal, acetaldehyd, kloral, furfural och bensaldehyd. De föredragna fenol-resolerna innehåller huvudsakligen formaldehyd i sig, med endast mindre mängder om några över huvud taget, av andra aldehyder. Uttrycket fenol-resol användes i betydelsen att innefatta resoler innehål- lande mindre mängder av fenolföreningar andra än fenol och/eller mindre mängder av aldehyd andra än formaldehyd.

Fenolreaktanten sättes vanligen till reaktorn såsom en vattenhaltig lösning. Koncentrationen av fenol kan variera från cirka 50 viktprocent till cirka 95 viktprocent. Lösningar inne- hållande mindre än 50 viktprocent kan användas men erhàllen reak- tionsblandning är mycket utspädd och ökar följaktligen reaktions- tiden som fordras för erhållande av en resol med den önskvärda molekylvikten. Det är också möjligt att använda ren fenol; emel- lertid uppnås ingen fördel med användning av ren fenol i jämfö- relse med de vattenhaltiga fenollösníngarna med koncentratíoner överstigande cirka 85 viktprocent. Enligt det föredragna förfa- randet användes koncentrerade fenollösningar av 88 viktprocent eller mer. - - Formaldehydreaktanten'sättes till kondensationsreaktionen såsom en beståndsdel i koncentrationer av från cirka 30 till cirka 97 viktprocent. Lösningar innehållande mindre än cirka 30 viktprocent formaldehyd kan användas men erhållen reaktions- blandning är mycket utspädd och följaktligen ökas reaktions- tiden som fordras för erhållande av den önskvärda molekylvikten.

Enligt det föredragna förfarandet är koncentrerade formaldehyd- källor överstigande 85 viktprocent önskvärda. Enligt det före- dragna förfarandet användes paraformaldehyd som formaldehydkälla.

Kondensationen av fenol och formaldehyd är baskatalyserad.' De basiska katalysatorerna som i allmänhet användes är alkali- och jordalkalimetallhydroxider, -karbonat, -bikarbonat eller -oxider; emellertid kan andra basiska föreningar användas. Exem- pel pà användbara katalysatorer är lítiumhydroxid, natríumhydr- oxid, kaliumhydroxid, bariumhydroxid, kalciumoxid, kaliumkarbonat 10 15 20 25 30 35 40 459 810 24 och liknande. Katalysatorerna som vanligen användes är natrium- hydroxid, bariumhydroxíd och kaliumhydroxid. Det föredragna för- farandet utnyttjar kaliumhydroxid.

Fastän de molära förhållandena av fenol och formaldehyd är kritiska är andra parametrar för kondensationsreaktionen, såsom tid, temperatur, tryck, katalysatorkoncentrationer, reak- tantkoncentratíoner och liknande ej kritiska. Dessa parametrar kan justeras för erhållande av en fenol-resol uppvisande önsk- värda karakteristika med avseende på molekylvíkt och dispersivi- tet. Det bör framhållas att enligt det föredragna förfarandet är koncentrationerna av fenol, formaldehyd och katalysator myc- ket betydelsefulla. ' Reaktionen av fenol och formaldehyd àstadkommes vanligen vid temperaturer varierande från cirka S0 till 150°C. De före- dragna reaktionstemperaturerna varierar från cirka 70 till cirka 9S°C. Det bör framhållas att reaktionstiden är beroende av tem- paraturen.

Reaktionstrycket. kan variera i ett brett intervall av från atmosfärtryck till ett tryck av cirka 6 atmosfärer. Reaktionen kan också genomföras vid ett reducerat tryck.

Katalysatorkoncentrationen kan variera från cirka 0,005 till cirka 0,10 mol bas per mol fenol. Företrädesvis är inter- vaüet fràicirka 0,005 till cirka 0,03. Enligt det speciellt före- .dragna förfarandet användes koncentratíoner av katalysator av från cirka 0,10 mol till cirka 0,020 mol bas per mol fenol.

Kondensationsreaktionstiden varierar beroende på tempera- turen, reaktantkoncentratíoner och katalysatormängd som användes.

I allmänhet är reaktíonstiden åtminstone 6 timmar men ej mer än 20 timmar. Det bör framhållas att reaktionen genomföres tills fenol-resolen uppvisar önskvärda karakteristika med avseende på molekylvikt och dispersitivitet.

Tidpunkten för hejdande av reaktionen kan fastställas genom bestämning av molekylvíkter och dispersivitet som anges häri; emellertid är detta tidskrävande och det finns en tidsförskjut- ning innan resultaten från bestämningen är fullständiga. Enligt föreliggande uppfinning har det visat sig att det finns ett starkt samband mellan bubbelviskositet och molekylvikter och dispersívitet för varje given uppsättning av molära förhållanden och operationsparametrar. För den föredragna kommersiella meto- den för framställning av en resol uppvisande ett molärt förhål- =-::-;n:;1.:-.-=: :-..~.=.-.'~-: =«|-.t~':'«~:.-.ar-unuzsßelzfirrzt-va* f 'f- -V 10 IS 20 ZS 30 35 40 zs -- lande av 2:1 och med användning av koncentrerad fenol, koncen- trerad formaldehyd och höga katalysatornivåer har det exempelvis visat sig att en bubbelviskositet av 60 sekunder är väl korrele- rad med molekylvikter och dispersiviteter inom de föredragna in- tervallen. Följaktligen är det möjligt att använda bubbelvisko- siteten såsom en indikation på när de önskvärda molekylvikterna och díspersiviteten har uppnåtts; emellertid är det de verkliga molekylvikterna och den verkliga dispersiviteten som fortfarande är reglerande. Om några ändringar göres i molförhállandena eller operationsparametrarna i förfarandet måste dessutom korrelationen mellan bubbelviskosítet/molekylvikter och dispersitivitet fast- ställas för dessa speciella betingelser.

Eftersom kondensationsreaktionen katalyseras av en bas är erhàllen fenol-resol alkalisk. Det är önskvärt att justera pH för fenol-resolen till ett värde av från cirka 4,5 till 7,0, och företrädesvis 5,0 till 6,0, för att ytterligare kondensa- tionsreaktioner skall hindras inträffa. Detta pH för resolen justeras genom tillsats av en syra eller syrabildande förening.

Exempel på syror som kan användas är klorvätesyra, svavelsyra, fosforsyra, ättiksyra, oxalsyra och myrsyra. Den föredragna sy- ran är myrsyra.

Fenol-formaldehydresolen erhålles såsom en vattenhaltig lösning som varierar från cirka ZS till cirka 90 viktprocent re- Slutkoncentrationen beror på hur mycket vatten som införes med reaktanterna och katalysatorerna som i allmänhet användes såsom vattenhaltiga lösningar. Dessutom bildas vatten säsom en biprodukt av kondensationsreaktionen. Enligt den föredragna meto- den uppvisar erhâllen fenol-resol i allmänhet en koncentration av cirka 80-90 viktprocent resol. Koncentrering av fenol-resolen till en speciell,i förväg bestämd vattenhalt åstadkommas lätt genom konventionell avdrivning vid reducerade tryck och låga sol. temperaturer. _ Vid framställning av fenol-formaldehydresoler enligt före- liggande uppfinning reageras fenolen och formaldehyden i närvaro av den basiska katalysatorn tills fenolen uppvisar önskvärda karakteristika med avseende'pà molekylvikt och díspersivitet.

Därefter regleras pH av den vattenhaltiga resolen och resolen kyles till cirka 20°C. Det bör framhållas att om den vattenhal- tiga resolen med justerat pH uppvisar en molekylvikt som är allt för låg kan den byggas upp ytterligare-tills önskad molekyl- . -___.i___4 Û ____.__._..._ 15 20 25 30 35 40 459 sms- ) ~--~-2f= --- vikt uppnås. Uppbyggnad av de pH-reglerade resolerna för ökning av molekylvikten är välkänd inom tekniken. Eftersom sådan upp- byggnad är långsam i jämförelse med den baskatalyserade reaktionen är det emellertid önskvärt att fenolen och formaldehyden initi- ellt reageras och uppbygges till önskvärd molekylvikt innan pH regleras och det hela kyles.

Metoden för framställning av fenolskummet enligt förelig- gande uppfinning innefattar i allmänhet att i en väsentligen sluten form införes de skumbara fenol-resolkompositionerna en- ligt föreliggande uppfinning och att kompositionen tíllàtes skumma och hårda i denna form under bibehållande av ett tryck överstigande cirka 0,02 MPa över atmosfärtryck. Den skumbara fenol-resolkompositionen innehåller den speciella vattenhaltiga fenol-resolen enligt uppfinningen och den vattenfria arylsulfon- syrakatalysatorn för utdrivning av vatten, skumning och härd- ning av kompositionen. Mängden av skumbar fenol-resolkomposítion som ínföres i formen varierar beroende på densiteten, etc, som är önskvärd hos fenolskummet men i alla händelser är detta en mängd som är tillräcklig för àstadkommande av ett tryck mot väggarna i formen av åtminstone cirka 0,02 MPa över atmosfär- tryck.

De olika komponenterna i den skumbara fenol-resolkomposi- tionen kan blandas samman i vilken som helst ordning under för- utsättning att erhållen komposition är homogen. Man bör emeller- tid lägga märke till att den föredragna vattenfria arylsulfon- syran medför att den skumbara komposítionen börjar skumma inom sekunder efter att ha blandats med fenol-resolen och att skum- ningskompositionen när ett maximumtryck inom nâgra minuter. I enlighet därmed bör katalysatorn vara den sista komponenten som sättes till den skumbara fenol-resolkomposítionen. Enligt det föredragna kontinuerliga förfarandet kan några av komponenterna förblandas innan de uppmätes i blandningsanordningen. Av ovan angivna skäl bör emellertid katalysaoorn vara den sista bestånds- delen som ínföres i blandníngsanordningen.

Den vattenfria arylsulfonsyran kan tíllsättas såsom en fast substans eller vätska. Flytande syror föredrages eftersom de är enklare att hantera i kommersiella blandningsanordningar.

De vattenfria katalysatorerna kan också tillsättas såsom lös- ningar, suspensioner eller emulsioner i organiska lösningsmedel, såsom glycerol eller glykol. Lösningar, suspensioner eller emul- ,.-..E-É!.'I=.š'-~ - ll: 'zïfiíffiåxZfhlfšfsïsiiaâaeaåiflxlixLí-E;_ 10 15 20 ZS 30 35 40 --27 _ ~. _. “_ 459 810 sioner föredrages ej eftersom de tillför ytterligare bestånds- delar som kan påverka egenskaperna av fenolskummet och har ten- dens att reducera systemets reaktivítet.

Enligt ett förfarande för framställning av fenolskum som normalt användes i laboratoriet införes den skumbara fenol-rçsol- kompositionen i en stel, sluten form, såsom är visat i exempel- vis fig. 1A och IB. Den skumbara fenol-resolkompositíonen expan- derar initiellt under väsentligen atmosfärtryck» När den skum- bara kompositionen expanderar och fyller ut formen alstrar den tryck mot formens väggar. Formen är konstruerad sålunda att den motstár tryck av upp till cirka 0,11 MPa över atmosfärtrxck.

Såsom framgår av fíg. IA och 18 innefattar formen en topp- plåt (1), en boçtenplåt (2), sídoväggar (3) och ändstáende väggar (4). Sidoväggarna (3) och en ändstáende vägg (4) hâlles samman medelst gángleder (S). I stängt läge hâlles toppláten och bottenpláten och sidoväggarna i läge genom bultar (6) och vingmuttrar (7). För att motstå eventuella höga tryck av upp till 0,11 MPa övertryck fästes dessutom en serie av C-formade skruvtvíngar (8) runt formens perímeter under skumnings~ och härdningsstegen. Formen är också försedd med en tryckomvandlare (9) för mätning av trycket i formen och ett termoelement (10) för mätning av temperaturen i formen. Funktionen av laboratorie- formen beskrives närmare i det följande. Storleken av formen kan varieras genom'att dimensionerna av väggarna och plâtarna ändras.

Enligt en annan utföríngsform av uppfinningen utnyttjas en föredragen kontinuerlig bearbetningsteknik, varvid fenolskummet framställes i en dubbelremapparat av presstyp som belyses all- mänt i fig. 2-S. Bestándsdelarna i den skumbara feno1-resolkompo- sitionen enligt föreliggande uppfinning uppmätes i önskvärda för- hàllanden i en lämplig blandningsanordning (ej visad) och anbringas därefter på ett undre beklädnadsmaterial (ZS), såsom papp inne- hållande ett tunt skikt av-aluminium, en glasmatta, ett stelt substrat, såsom hárdpressad papp eller en vinylbeläggning, vil- ket materíal bringas att lämna en behållare (ej visad) och att förflytta sig längs ett bord (29) medelst ett lägre transport- band (12). Den skumbara fenol-resolkompositionen anbringas me- delst en lämplig fördelningsanordning (30) som rör sig i en fram- och -tillbakagàende rörelse tvärs rörelseríktningen för det lägre beklädnadsmaterialet (ZS), fastän vilken som helst lämplig an- ordning för homogen fördelning av kompositionen, såsom ett mul- 10 15 20 ZS 30 SS 40 459 810 »- 28 tipelströmblandningshuvud eller en serie av munstycken kan an- vändas. När den skumbara kompositionen flyttas nedströms skummar den och kommer i kontakt med ett övre beklädnadsmaterial (27) och styrs medelst valsar (22) och (23) till omrâdet, där den skumbara kompositíonen befinner sig i ett mycket tidigt expan- síonsstadium. När den skumbara kompositionen expanderar ínitiellt under väsentligen omgivningsatmosfärtryck transporteras den in i ett härdningsrum (28) bildat genom det lägre partiet av ett övre transportband (11), det övre partiet av det lägre transportban- det (12) och två fixerade, stela sídoväggar betecknade sidoräcken som ej är visade i fig. Z men belyses genom (41) och (42) i fíg. 3. Tjockleken av skummet bestämmes genom avståndet av det övre transportbandet (11) från det lägre transportbandet (12).

Det övre transportbandet (11) kan flyttas genom vilken som helst lämplig lyftanordning (ej visad) vinkelrätt mot det undre trans- portbandct (12), som ej kan höjas eller sänkas i sig. När det övre trnnsporthandet (11) höjs eller sänks rör det sig mellan dc fixerade stela sidoväggarna (41 och 42) såsom är belyst i fig. 3, vilka väggar är omedelbart närliggande sidorna av det övre transportbandet (11). Ytorna av transportbanden som kommer i kontakt med de övre och undre beklädnadsmaterialen innefattar ett flertal tryckplattor (13 och 14), fixerade till transport- bandet medelst stela fastsättningsanordníngar (21). Tryckplattor- na kan om nödvändigt upphettas medelst varmluft som ínföres i och cirkuleras inuti de övre och undre transportbanden medelst luftledningar, ej visade på rítningarna.

Simultant med de övre och undre beklädnadsoapperna styrs sidopapper (43 och 44), såsom är belyst i fig. 3, innehållande ett skumsläppmedelsmaterial, såsom en tunn film av polyeten, in i härdningsrummet med hjälp av valsar (45 och 46) och anordningar, såsom styrstavar (47 och SO). Var och en av styrstavarna place- ras strax framför härdníngsrummet (28) så att sidopapperna (43 och 44) överlappar de övre och undre beklädnadsmaterialen innan de kommer í kontakt med sidoväggarna (41 och 42), vis är belyst i såsom exempel- fig. 4. När sidopapperna (43 och 44) kommer i kontakt med sidoväggarna (41 och 42) planas de ut såsom är belyst i fig. S.

När skummet har expanderat så att tjockleken av härdnings- rummet fylls ut begränsas ytterligare expansion genom tryckplá- tarna (13 och 14) såsom är belyst i fig. 2 och-sidoväggarna 1 ..-___ 29 _ 45__9 810 (41 och 42) såsom är belyst i fíg. 3. Trycket som utovas genom skummet på tryckplattorna och sidoväggarna varierar såsom be- skrivits ovan men hálles typiskt inom intervallet cirka 0,02 till 0,11 MPa. Tryckplattorna (13 och 14) och sidoväggárna (Ål 5 och 42) är konstruerade så att de motstår sådana tryck.

Bearbetníngsparametrar, såsom mängderna av komponenterna av den skumbara fenol-resolkompositionen, flödeshastigheten av kompositionen från fördelningsanordningen och transportband- hastigheten kan varieras i stor utsträckning vid tillämpning av 0 uppfinningen för tillhandahållande av fenolskum uppvisande önsk- värd densitet. En tillräckligt skumbar komposition måste an- vändas för att det skall garanteras att skummet utfyller for- men och utövar ett tryck mot formväggarna. Transportbandhastig- heten mäste vara sådan att det garanteras att skumningskomposi- 15 tionen är i formen innan fullständig expansion ägt rum.

Efter det att fenolskummet lämnar härdningsrummet avlägs- nas sidopapperna (43 och 44), exempelvis medelst valsar (48 och 49) såsom är belyst i fig. 3. Skummet kan skäšas till önskvärda längder beroende på det avsedda användningsomràdet. 20 Den skumbara fenol-resolkomposítionen som användes i för- farandet innefattar i allmänhet den vattenhaltiga fenol-resolen enligt uppfinningen, fluorkoljäsmedel, ytaktivt medel och den vattenfria arylsulfonkatalysatorsyran enligt uppfinningen. För- hallandena av de olika beståndsdelarna anges nedan. De föredrag- ZS na kompositionerna innehåller också ett mjukníngsmedel och ett formaldehyd-reningsmedel.

Mängden fenol-resol som ingår í de skumbara fenol-resol- kompositionerna som användes enligt uppfinningen för erhållande av fenolskum med väsentligen slutna celler kan variera inom 30 vida gränser under förutsättning att den utgör en mängd som är tillräcklig för âstadkommande av ett skum uppvisande den önsk- värda densíteten och tryckhållfastheten. I allmänhet varierar mängden fenol-resol som ingår i den skumbara kompositíonen från cirka 40 till cirka 70 viktprocent av kompositionen. En mängd 35 i intervallet från cirka 45 till cirka S5 viktprocent av den skumbara kompositionen föredrages. Ovanstående viktprocentvärden för fenol-resolen är baserade på 100 procent aktiv fenol-resol.

Eftersom resolen utgöres av en vattenhaltig lösning maste den verkliga koncentrationen av resolen beaktas vid beräkning av hur 10 15 20 25 30 Bšprocent av den skumbara kompositionen är typisk. En mängd i inter- - 459 81~0~~ ~~--so~ mycket vattenhaltig resollösning som går in i den skumbara fenol- resolkompositionen.

Vilket som helst lämpligt jäsmedel kan användas. Vid ut- väljandet av jäsmedlet måste man komma ihåg att k-värdet för fenolskummet är direkt relaterat till k-värdet för jäsmedlet inneslutet i fenolskummet. Fastän jäsmedel, såsom n-pentan, metylenklorid, kloroform och koltetraklorid och liknande kan användas föredrages dessa ej eftersom de ej uppvisar de utmärkta värmeisoleringsegenskaperna hos fluorkoljäsmedel.

Dessutom är fluorkoljäsmedel ej lösliga i fenolskummet och dif- Eunderar ej ut med tiden under det att en del av ovannämnda jäs- medel uppvisar en viss kombinerbarhet med fenolskummet och följ- aktligen kan diffundera ut med tiden. De kan emellertid användas i kombination med de föredragna fluorkoljäsmedlen. Exempel på lämpliga fluorkoljäsmedel innefattar diklorodifluorometan; 1,2-dikloro-l,l,Z,Z-tetrafluoroetan; 1,1,1-trikloro-2,Z,2-tri- fluoroetan; trikloromonofluorometan; och 1,l,2-trikloro-l,Z,2- trifluoroetan. Det föredrages att jäsmedlet innefattar ett klor- fluorkoljäsmedel. Jäsmedlet kan utgöras av en enstaka jäsmedels- förening eller utgöras av en blandning av sådana föreningar.

Vanligen har de använda fluorkoljäsmedlen kokpunkter vid atmos- fârtryek, nämligen ett absolut tryck av 760 mm Hg, i intervallet från cirka -S°C till cirka SS°C. En atmosfärkokpunkt i interval- let från cirka 20°C till cirka SG°C är typiskt. Det föredragna jäsmedlet utgöres av en blandning av trikloromonofluorometan och l,l,Z-trikloro-1,2,2-trifluoroetan. Speciellt föredrages det att viktförhállandet av trikloromonofluorometan till 1,1,2-tríkleY0- -1,2,2-trifluoroetan i blandningen är från cirka 1:1 tillcñrkal:3.

Jäsmedlet ingår i allmänhet i den skumbara kompositionen i en mängd som ger upphov till fenolskum med väsentligen slutna celler uppvisande ett initiellt lagt k-värde. Mängden jäsmedel kan variera i stor utsträckning men varierar i allmänhet från cirka S viktprocent till cirka 20 viktprocent av den skumbara kompositionen. En jäsmedelsmängd i intervallet från cirka 5 vikt- vallet från cirka 8 viktprocent till cirka 12 viktprocent före- drages.

Den skumbara fenol-resolkompositionen innehåller också ett ytaktivt medel. Det ytaktiva medlet bör uppvisa egenskaper 10 15 20 25 30 35 40 459 810 31 som medger att det effektivt kan emulgera fenol-resolen, jäsmed- let, katalysatorn och eventuella tillsatser i den skumbara kom- positionen. För framställning av ett bra skum bör det ytaktiva medlet sänka ytspänningen och stabilisera skumcellerna under expansion. Det har visat sig att icke-joniska, icke-hydrolyser- bara silikon-glykol-ytaktiva medel är mest användbara, fastän vilket som helst ytaktivt medel uppvisande erforderliga egen- skaper som beskrivits ovan kan användas. Specifika exempel pá lämpliga ytaktiva medel innefattar L-7003 silikonytaktivt medel, L-5340 silikon-ytaktivt medel (som föredrages), L-S350 silikon- -ytaktivt medel och L-5420 silikon-ytaktivt medel, samtliga från Union Carbide Corporation och SF-H88 silikon-ytaktivt medel från General Electric Company. En annan grupp av ytaktíva medel som kan användas är de icke-joniska, organiska ytaktiva medlen, såsom kondensationsprodukterna av alkylenoxider, såsom etylenoxid, propylenoxid eller blandningar därav, och alkylfe- noler, såsom nonylfenol, dodecylfenol, och liknande. Andra lämp- liga organiska ytaktiva medel är kända och innefattar exempelvis sådana som beskrives i den amerikanska patentskriften 3 389 094, vartill hänvisas med avseende på organiska ytaktiva medel.

En annan grupp av lämpliga ytaktiva medel som kan utnytt- jas enligt förelíggande uppfinning innefattar siloxan-oxia1ky1en- sampolymerer, såsom sådana innehållande Si-0-C- såväl som Si-C- bindningar. Typiska siloxan-oxialkylensampolymerer innehåller en siloxangrupp bestående av återkommande dimetylsiloxienheter med ändstående blockeríngsgrupper av monometylsiloxi- och/eller trimetylsiloxi-enheter och åtminstone en polyoxialkylenkedja be- stående av oxíetylen- och/eller oxipropylen-enheter med en kap- sel av en organisk grupp, såsom en etylgrupp. Specifika exempel på lämpliga siloxan-oxialkylenpolymerer anges i den amerikanska patentskríften 3 271 331, vartill hänvisas med avseende på Siloxan-oxialkylen-ytaktiva medel. Det ytaktiva medlet måste ut- väljas omsorgsfullt eftersom en del ytaktíva medel påverkar vis- kositeten av de skumbara fenol-resolkompositionerna ogynnsamt eller medför att skummet sjunker ihop innan det har härdats.

Det ytaktiva medlet som användes i den skumbara kompositio- nen kan utgöras av ett enda ytaktivt medel eller en blandning av ytaktiva medel. Det ytaktiva medlet användes enligt föreliggande uppfinning i en mängd som är tillräcklig för åstadkommande av en god emulsion. I allmänhet varierar mängden ytaktïvt medel 459 810 32 från cirka 0,1 till cirka 10 víktprocent av den skumbara fenol- resolkompositionen. Mängden ytaktivt medel varierar typiskt från cirka I till cirka 6 viktprocent av kompositionen. En mängd ytaktivt medel av från cirka 2 till cirka 4 viktprocent av kompo- 5 sitionen föredrages.

Det ytaktiva medlet kan blandas separat med fenol-resolen, jäsmedlet och katalysatorn för bildning av den skumbara fenol- resglkompositionen eller det kan blandas med fenol-resolen eller jäsmedlet före blandning med de övriga komponenterna. Alternativt 10 kan en del av det ytaktiva medlet Eörblandas med fenol-resolen och en del kan förblandas med jäsmedlet. Det föredrages att cirka 1/3 av det ytaktiva medlet förblandas med fluorkoljäsmed- let och 2/3 förblandas med fenol-resolen.

Fastän vatten förmodas utgöra huvudorsaken för perfore- 15 ringar i cellväggarna och förmodas bidraga till sprängningen av ccllväggar är närvaron av vatten nödvändig. För det första är det mycket svårt och dyrbart att framställa en fenol-resol som_uppvisar mycket lite eller inget vatten. Dessutom är fenol- resoler uppvisande karakterístika för resolerna enligt uppfin- Zoningen utan vatten ytterst svåra att hantera. De ärxmmüetndskösa " och svara att bereda till skumbara kompositioner. Dessutom är det svart att reglera reaktionens exoterm utan vatten. Följakt- ligen är vatten nödvändigt i den skumbara fenol-resolkomposi- tionen för reglering av viskositeten av fenol-resolen och er- 25 hallen skumbar fenol-resolkomposítion till vad som är gynnsamt för framställning av fenolskum. Dessutom är vatten önskvärt för att det skall verka såsom värmeavledning och hjälpa till att reglera den exoterma skumníngs; och_härdningsreaktionen.

Det mesta vattnet är närvarande i den vattenhaltiga fenol-re- 30solen fastän mycket begränsade mängder kan tolereras í fluorkol- jäsmedlet eller det ytaktíva medlet. Endast begränsade mängder kan tolereras i den vattenfrïa arylsulfonsyrakatalysatorn. Den skumbara fenol-resolkomposítionen kommer att innehålla åtmins- tone cirka S procent vatten. Vattenkoncentrationer överstigande 35 ZQ procent bör undvikas, eftersom ej ens den föredragna kataly- satorn kan driva ut tillräckligt med vatten för att väsentligen eliminera sprickorna och perforeringarna när så mycket vatten ursprungligen ingår i den skumbara kompositionen- En mängd, som varierar fran cirka 7 viktprocent till cirka 16 viktprocent, 10 15 20 ZS 30 35 40 33 459 810 föredrages. Såsom påpekats ovan kan begränsade mängder vatten tolereras i jäsmcdlet, det ytuktíva medlet eller katalysatorn om fenolskum uppvisande ccllväggar fria från såväl perforeringar som sprickor orsakade av vatten är önskvärda. Dessutom är det betydelsefullt att vattnet i den vattenhaltiga resolen blandas homogent med resolen. Om den vattenhaltiga resolen innehåller vatten som ej blandas homogent med resolen kan följden bli sön- derspräckta cellväggar.

Såsom påpekats här har den vattenfria arylsulfonsyran en- ligt uppfinningen ett dubbelsyfte. Den vattenfria arylsulfon- syran driver ut en del vatten från fenol-resolen varigenom bild- ningen av ett fenolskum utan sprickor eller perforeringar orsa- kade av vatten möjlíggöres. Den vattenfria arylsulfonsyran kata- lyserar också skumnings- och härdningsreaktionen för bildning av ett varmhärdat fenolskum. Alla arylsulfonsyror är ej effek- tiva enligt föreliggande uppfinning. Endast sådana arylsulfon- syror som uppvisar hög hartskombínerbarhet och låg vattenkombi- nerbarhet i intervallet av beståndsdelar av den skumbara fenol- resolkompositionen fungerar. Man kan lätt bestämma om den vatten- fria arylsulfonsyran är godtagbar genom framställning av ett fenolskum med användning av den vattenfria arylsulfonsyran och upptagande av ett svepelektronfotomikrografi på skummet. God- tagbara skum uppvisar ej perforering eller sprickor i ' cellväggarna. Exempel på lämpliga vattenfria arylsulfonsyror anges här. Såsom påpekats utgör de föredragna katalysatorerna toluensulfonsyra och xylensulfonsyra. Kommersiella kvaliteter av blandningar av vattenfri toluensulfonsyra och xylensulfon- syra finns tillgängliga och föredrages följaktligen för använd- ning enligt föreliggande uppfinning. Den speciellt föredragna katalysatorn är toluensulfonsyra eftersom denna är effektivast med avseende på vattenutdrivning. Emellertid är ren toluensulfon- syra en fast substans och det är svårt att framställa homogena skumbara fenol-resolkompositioner i kommersiell skala med an- vändning av en fast katalysator. Det har visat sig att använd- ningen av xylensulfonsyra förbättrar hante- ringskarakteristika utan att egenskaperna hos erhållet skum pá- verkas. Följaktligen föredrages speciellt vattenfri toluensul- fonsyra innehållande cirka 10-SO viktprocent xylensulfonsyra.

Exempel på vissa arylsulfonsyror som har visat sig vara icke godtagbara, eftersom de ej ändrar vatten/resol-kombiner- 10 15 20 ZS 30 35 459 810 ' barheten i tillräcklig utsträckning är fenolsulfonsyra, sub- stituerad fenolsulfonsyra, xylenolsulfonsyra, substituerad xylenolsulfonsyra och dodecylbensensulfonsyra.

Mängden vattenfri arylsulfonsyra som ingar i den skumbara fenol-resolkompositionen varierar beroende på sådana faktorer som mängden vatten i den skumbara komposítionen och typen och karakteristíka av fenol-resolen. Mängder av vattenfri arylsul- fonsyra i intervallet cirka Z till cirka 6 víktprocent är till- räckliga för skumning och härdning av de flesta fenolïresol- kompositionerna; emellertid är denna mängd otillräcklig för ut- drivning av vatten och ästadkommande av fenolskum utan sprickor eller perforeringar i cellväggarna eller för härdning av vissa resoler tillräckligt snabbt för inneslutning av jäsmedlet.

Enligt föreliggande uppfinning ingår den vattenfria sulfonsyran i mängder av åtminstone cirka 6 viktprocent i de skumbara kompo- sitionerna. Mindre än 6 procent reglerar ej tillräckligt effekten av vatten pá bildningen av cellväggar utan sprickor eller perfo- reringar och härdar ej heller fenol-resolen tillräckligt snabbt.

Den övre gränsen för mängden vattenfri sulfonsyra som användes bestämmas av sådana faktorer som mängden och egenskaperna av fenol-resolen; emellertid orsakar mängder överstigande 20 vikt- procent allmänt skumningen och härdningen till exotermen allt för snabbt varigenom fluorkoljäsmedlet avdrives innan cellerna bildats i tillräcklig utsträckning för inneslutning av fluorkol- jäsmedlet. Mängder överstigande 20 procent kan fordras om syran utgöres av ett monohydrat eller om den skumbara kompositionen innehåller den maximala mängden vatten. Pöredragna mängder är från 12 till 16 viktprocent.

Förutom den vattenhaltiga fenol-resolen, fluorkoljäs- medlet, den vattenfria arylsulfonsyran och det ytaktíva medlet, kan de skumbara fenol-resolkompositionerna enligt föreliggande uppfinning innehålla andra material kända inom tekniken i konven- tionella mängder för konventionella ändamål. Exempel på sådana eventuella beståndsdelar är följande. Karbamid eller resorcinol eller derivat därav kan tillsättas för avlägsnande av fri form- aldehyd, i allmänhet i intervallet 0,5-5,0 viktprocent, och företrädesvis Z-4 viktprocent. Mjukningsmedel, såsom trifenyl- fosfat, dímctyltereftalat eller dimetylisoftalat kan också till- 10 15 Z0 ZS 30 55 459 810 .3S_ sättas i mängder av väsentligen från cirka 0,5 till S viktpro- cent. Anti-glödnings-, anti-sp1ittrings- och antí-sprödhets- medel kan också tillsättas i mängder som vanligen varierar från cirka 0,5 till S viktprocent. De föredragna skumbara fenol- resolkompositioncrna innehåller cirka 3 viktprocent karbamíd och cirka 3 víktprocent mjukningsmedel. Karbamiden och mjuk- ningsmedlet förblandas företrädesvis med fenol-resolen före blandning med övriga beståndsdelar av den skumhara fenol-resol- kompositionen.

Värdena för de olika egenskaperna hos fenol-resolerna och fenolskummet som bildats därav bestämdes, om ej annat indi- kerats, i enlighet med följande metoder.

Viskositctcn som rapporterats häri såsom bubbelviskosítet bestämdes vid 2S°C i ett Gardner-Holdt hubhelviskosftetsrör i enlighet med ASTM D-ISGS-76 och anges här såsom sekunder, bubbel- sekunder eller huhhelviskositet. viskositet angiven i centipois lcP) bestämdes med använd- ning av en'Brookfie1d Viscometer Model RVF. Mätningar genomför- des när resolen hade en temperatur av ZSOC och spindeln utvalts sålunda att ett nästan mittíntervallsavläsningsvärde erhölls vid 20 rpm. Spindel nr 5 användes för de flesta avläsningarna.

(ASTM D-2196).

Resolens pH-värde uppmättes med användning av Fisher Accumet pH Meter Model 610 A. Före varje användning standardise- rades pH-sonden med pH-standards vid 4,0; 7,0 och 10,0 (ASTM E-70).

Halten fenol i resolen uppmättes med användning av infra- röd-spektrofotometrisk bestämning. lnfrarödbestämningen genomför- des med användning av en registrerande infraröd-spektrofotometer med natriumkloridoptik (Perkín Elmer modell nr 21), förseglade vätskeabsorptionsceller och natriumkloridfönster av 0,1 mm. Me- toden bestod av mätning av infraröd-absorbansen för en aceton- lösning av fenol-resolen vid 14,40 pm. Fenolhalten i resolprovet bestämdes därefter genom jämförelse av absorbansen av provet med absorbansen hos standardlösningar av känd fenolhalt mätt under identiska betingelser. Detta förfarande har visat sig vara reproducerbart till 10,14 procent fenol.

Den fria formaldehydhalten i fenol-resolen bestämdes genom hydroxylaminhydrokloridmetoden. Det allmänna förfarandet inne- fattar upplösning av resolprovet i metanol, justering av pH 459 810 " 36 till bromofenolbláttslutpunkten och tillsats av överskott av hydroxylamínhydroklorid. Reaktionen frigör klorvätesyra som titreras med natríumhydroxidstandard till samma bromfenolblàtt- slutpunkt.

Först uppvägdes ett prov av resolcn intill närmaste 0,1 mg (vanligen ett prov av l#3 g) i en lS0-ml bägare innehål- lande 10 ml metanol. Blandningen omrördes tills resolen upp- lösts fullständigt. Vikten av resolprovet som användes bör vara sådant att mer än 1/3 av hydroxvlaminhydrokloriden finns kvar 10 efter det att reaktionen är fullbordad. Efter det att resolen lösts upp i metanolen tillsättes 10 ml destillerat vatten och lO droppar bromfenolbláttindíkator. Värdet av pH för prov- lösningen justerades genom tillsats av 0,5-N natriumhydroxid eller 0,5-N svavelsyrarhoppvis tills índikatorn precis växlar 15 till blått. Därefter pipetteras ZS ml hydroxylaminhydroklorid- 20 ZS 30 35 lösning (ACS-kvalitet) ned i bägaren och reaktionen får fort- skrida vid rumstemperatur under lS minuter. Därefter titrcras lösningen snahht med 0,S“N nntriumhydroxidlösning till den hln färgen vartill provlösningen just har justerats. Provlösningen omröres magnetiskt under titreringen och omröríngsintensíteten är mycket kraftig när slutpunkten närmar sig. Simultant med det ovanstående Eöljes samma förfarande för ett nollprov med använd- ning av alla beståndsdelar förutom provresolen.'Den fria form- aldehyden i provet beräknas därefter på följande sätt: _ (V1-V2) x N x 3,001 i fri formadehyd = ----------- W vari V1 = volymen av en 0,5-N natriumhydroxidlösníng som an- vändes för provtitrering uttryckt ind, V2 = volymen av en 0,S~N natriumhydroxidlösning som an- vändes för en nollprovstitrering uttryckt i ml, N = normaliteten av natriumhydroxidlösningen, W = vikten av resolprovet uttryckt i gram, och 3,00! är en konstant faktor för överföring av gram-ekviva- lentvikten av formaldehyd till procent För ytterligare information angående denna metod hänvisas till Kline, G.M., "Analytical Chemistry of Polymers", High Polymers, vol. ll, del l, lnterscience Publishers, Inc. (1959). 10 15 20 ZS 37 459 810 Vattenhalten i resolerna uppmättes i enlighet med metoden enligt Karl Fischer, modifierad för elektrometrisk bestämning av slutpunkten för titreringen. Det använda instrumentet var en automatisk Karl Fischer Titrator, Aquatest Il från Photovolt Corp. och apparaten sammansattes, fylldes och anslöts elektriskt i enlighet med tillverkarens instruktioner. Ett lämpligt prov av rcsolen i enlighet med vad som föreslås i följande tabell uppvägdes i en ren, torr volymetrisk kolv. Från 20 till 50 ml torr pyridin eller metanol sättes till kolven, kolvcn»förses med lock och lösningen blandas noggrant tills resolprovet lösts fullständigt. Lösningen späddes till önskvärd volym med torr pyridin eller metanol, kolven tillslöts med en gummipropp av hylstyp och kolven skakades för blandning av lösningen.

Tabell över uppskattad provstorlek RßSOlVikt Slutlig provlösning I förväg ingående vatten (gl (ml) (viktproccnt) ______ 3-4 S0 0,3- S Z-É 100 5 -IS l-Å lÜÜ IS -ZS I IUU >2S Med användning av en lämplig torr spruta och nal uttages I eller 2 ml av provet som skall testas i sprutan och uttömmes i en avfallsbehàllare. Denna sköljning upprepas flera gånger.

Därefter uttages provet i sprutan tills volymen nagot överstiger det önskvärda kalíbreringsmärket och därefter justeras det hela till önskvärt märke. Nålen på sprutan torkas ren med en duk och nålen införas genom provöppningens skiljevâgg tills den befin- ner sig under ytan av titreringslösningen. Provet injiceras där- efter i titreringslösningen och sprutan tas snabbt ut. Den auto- matiska titreringen aktiveras och resultaten registreras när titreringen är fu1lbordad._Pâ samma sätt som beskrivits ovan bestämmes vattenhalten i ett nollprov. Viktprocenten vatten be- V2 (Clfzlçvï- W X 10 000 räknas på följande sätt: Vattenhalt (viktprocent) 459 810 38 vari CI är avläst värde indikerande total mängd pg av vatten i analyserat prov, CZ är avläst värde indikerande total mängd pg av vatten i nollprovet, 5 V2 är volymen vartill det lösta provet spätts uttryckt i ml, 1 är volymen av provet som titrerats uttryckt i ml, och W är provvikten uttryckt i gram.

För ytterligare information angáende detta förfarande hän- visas till Mitchell, J. Sr., och Smith, D.M., "Aquametry", 10 Chemical Analysis Series, vol. S, Interscience Publishers Inc. (1948).

Den viktbaserade medelmolekylvikten, den talbaserade medelmolekylvikten och díspersionsbenägenheten hos resolerna be- stämdes genom gelpermeabílitetskromatografi. Det använda instru- 15 mentet var Gel Permeation Chromatograph of Waters Associates, Inc. med fem kolonner anordnade i serie (varje kolonn hade en längd av 30 cm) packade med Styragel. Porstorlekarna för Styragel var följande samt i följande ordning: 1 kolonn med 1000 A, 2 kolon- ner med S00 Å och 2 kolonner med 100 Å. Detekteringen genomföras 20 med differentialbrytníngsindíx (Waters Differential Refracto- meter R401). Systemet arbetade med tetrahydrofuran (THF) såsom lösningsmedel och_vid en flödeshastighet av 2 ml/min. Resol- provet vägande cirka 220-250 mg löstes i ZS ml THF. För undvi- kande av variationer pá grund av lösningsmedlets avdrivning 25 överfördes lösningarna med minimal exponering för luft och väg- des i proppförsedda kolvar. GPC kalíbrerades med användning av monodispergerad polystyren såsom standardpolymeren varemot reso- len uppmättes. Kalibreringen genomfördes vid rumstemperatur med användning av THF såsom lösningsmedel för polystyrenen. Resulta- 30 ten av GPC registrerades och reducerades på en dator för regista rerade data från Waters Associates (730 Data Module), som genom- förde alla beräkningar och tryckte slutresultaten av analysen.

För närmare information med avseende på operationen, se Waters litteratur. Vidare hänvisas till Waters publikation nr 82475 35 med titelnmGPC, Data Reduction & 730-150 C Combínation" och Waters Technical Brief nr 102, "HPLC Column Performance Rating"- Icke ytbelagda kärnprover användes för mätning av k-vär- den enligt reviderat ASTM C-S18. 10 15 20 ZS 30 35 40 39 459 810 Föreliggande uppfinning är tillämpbar vid framställning av fenolskum-värmeisolcring för mycket varierande ändamål inom hushåll och industri. Uppfinningen är speciellt fördelaktig sa- som ett förfarande för framställning av fenolskum uppvisande utmärkta isoleringsegenskaper från skumbara kompositioner base- rade på fenol-resoler framställda av relativt billig fenol och formaldehyd, företrädesvis såsom paraformaldehyd. Fenolskum som framställts enligt förfarandet enligt uppfinningen uppvisar ej endast bra initiellt k-värde utan även bra bibehållande av k-värdet i motsats till fenolskum som är allmänt kända inom tek- niken. Förfarandet enligt uppfinningen uppfyller följaktligen ett länge eftersträvat men hittills icke uppnått mål med avse- ende på framställning av ett fenolskum uppvisande såväl bra initiellt k-värde som bra bibehållande av k-värdet av fenol-re- soler, såsom enkel fenol-formaldehydresol och innebär följakt- ligen ett betydelsefullt framsteg inom fenolskumtekniken.

Följande exempel belyser uppfinningen. Delar och procent- värdena är baserade på vikten om ej annat specificeras.

Exempel 1. En fenolformaldehydresol UPPVí5fifl¿G ett m01äTt för' hållande av formaldehyd till fenol av 2:1 framställdes i labo- ratoriet i en 4-líters reaktor utrustad med en aterloppskylare, ett termoelement för avläsning av temperaturer i OC, en till- satstratt, en luftomrörare med dubbelbladig propeller och an- ordningar för upphettning (mantel) och kylning (isbad) av reak- torn. Först uppvägdes 1434 g av 90-procentig fenol (13,73 mol) och sattes till reaktorn. Därefter uppvägdes 1207 g av fling- formig 9!-procentíg paraformaldehyd (S6,6l mol) och sattes till reaktorn. Denna fenol-formaldehydblandning omrördes under upp- hettning till 78°C. Under tiden framställdes en lösning av vat- tenhaltig 45-procentig KOH. Därefter sattes 35,53 g av den 45-procentiga KOH-lösningen (0,28S moi) till 478,4 g av 90-pro- centig fenol (4,S8 mol) och~det hela blandades noggrant. Denna KOH-fenol-blandning satsades därefter i tillsatstratten. När reaktortemperaturen nådde 78°C tillsattes KOH-fenol-lösningen droppvis genom tillsats under en 150-minuters period. Under denna tillsatsperiod bibehölls temperaturen i reaktorn i inter- vallet 78°C till 80°C genom upphettning och/eller kylning av reaktorn. I de tidiga tillsatsstadierna var det nödvändigt att tíllfälligtvis kyla reaktorn för reglering av den exoterma reak- tionen. Ocksá under de tidiga stadierna utvecklades en svag gel |N -- -- 4.0 459 810 som försvann under tillsatsperioden. Temperaturen íakttogs noggrant när gel fanns närvarande eftersom värmeöverföringen genom en gel är nagot långsam.

Efter det att all fenol-KOH-blandning tillsatts upphetta- des reak:1°nsb1ananingen ei11 ss-aa°c och bibehöiis vid denna temperatur. Bubbelviskositeter uppmättes vid en temperatur av ZS°C i ett Gardner-Holdt bubbelviskositetsrör (ASTM D-1545-76) på prover av reaktionsblandníngen som uttagits var 30:e minut efter det att temperaturen nått 85-88°C. När en bubbelviskosítet 10 av cirka 15 sekunder erhållits kyldes reaktionsblandningen grad- 15 20 ZS 30 SS vis (cirka 15 minuter] till en temperatur av cirka 68-79°C. När denna temperatur uppnåtts och bibehölls mättes bubbelviskositets- värden åter var 30:e minut tills en bubbla av ca 3G Sekunder erhölls.

Bubbelviskositetsvärdena bestämdes därefter var 1S:e minut tills en bubbla av cirka 60 sekunder erhållits. Vid en bubbel- viskositet av 60 sekunder sattes 14,57 g av en 90-procentig myrsyralösning (0,28S mol) till reaktorn och reaktionsblandningen kykæs till SSOC. När reaktortemperaturen_nátt 5S°C tillsattes 190 g Morflex 1129 (dimetylísoftalat) och fick upplösas. Reak- tíonsblandningen överfördes därefter till en förrådsbehâllare och lagrades i ett kylskåp till användning. Erhàllen resol upp- visade en Brookfield-viskositet av 6600 cP vid 2S°C. Resolen innehöll 1,9 procent fri fenol, 3,6 procent fri formaldehyd och 17,3 procent vatten. Resolen hade en viktbaserad medelmolekyl- vikt av 981, en talbaserad medelmolekylvikt av S07 och en dis- persionsförmága av 1,93; Exempel 2. En fenol-formaldehydresol enligt uppfinningen med ett molärt förhållande av formaldehyd till fenol av 2:1 fram- ställdes i kommersiell skala i en 3800-l reaktor försedd med en áterloppskylare, ett termoelement för avläsning av temperaturer i OC, en anordning för noggrann tillsats av kemikalier, en an- ordning för omröring av blandningen och anordningar för upphett- ning och kylning av reaktionsblandningen. _ Först satsades reaktorn med 1727,76 kg (16S42,3 g-mol) 90-procentig fenol. Därefter satsades 14S4,23 kg (44111,78 g-mol) flingformíg 91-procentig paraformaldehyd till reaktorn under omröring.Denna fenol-formaldehydblandníng omrördes under det att den upphettades till 78°C och hölls vid denna temperatur under cirka 2 timmar. '41 459 810 Under tiden framställdes i en blandningstank en lösning av KOH och fcnol genom noggrann blandning av 575,92 kg (5SI4,l4 g-mol) 90-procentig Fenol och 42,88 kg (343,92 g-mol) 45-procentig KOH-lösning.

Efter två timmar och med reaktortemperaturen íflítïellï _vid 78°C sattes KOH1fenol-lösningen till reaktorn med en has- 10 20 25 30 35 tighet av 3,4-4,6 l/min under en 2,5-timmars period. Under till- satsperioden bibehölls temperaturen i reaktorn i intervallet 78-82°C genom upphettning och/eller kylning av reaktorn eller temporärt hejdande av tillsatsen av fenol-KOH.

Efter det att all fenol~KOH-blandning tillförts upphetta- des reaktionsblandningen till 85-88°C och bibehölls vid denna temperatur. Bubbelviskositetsvärden bestämdes vid en temperatur av ZSOC i ett Gardner-Holdt bubbelviskositetsrör (ASTM D-1546-76) på prover av reaktionsblandningen som uttagits var 30:e minut efter det att temperaturerna natt 85-88°C. När en bubbelviskosi- tet av cirka IS sekunder uppnåtts, kyldes reaktíonsblandníngen gradvis till en temperatur av cirka 6§-79°C. När denna tempera- tur nátts genomfördes bubbelviskositetsmätningar äter var lS:e minut tills en bubbla av cirka 30 sekunder erhållits. Bubbel- viskositetsvärdena bestämdes därefter var lS:e minut tills en bubbla av cirka 60 sekunder erhållits. Vid en bubbelviskositet av 60 sekunder sattes 17,58 kg av en 90-procentig myrsyralösning (343,90 gmol) till reaktorn och reaktionsblandningen kyldes till SS°C. När reaktionsblandningen natt SSOC tillsattes 106 kg Morflex 1129 och fick upplösas. Reaktionsblandningen överfördes därefter till en förrâdstank och hölls sval tills den användes.

Erhàllen resol uppvisade en Brookfiwld-viskositet av 7400 vid ZSOC. Resolen innehöll 3,2 procent fri fenol, 3,5 procent fri formaldehyd och 14,6 procent vatten. Resolen uppvisade en vikt- baserad medelmolekylvikt av'1222, en talbaserad medelmolekyl- vikt av S50 och en díspersionsförmága av 2,22., ' Exempel 3. ett molärt förhållande av formaldehyd till fenol av 2:1 fram- ställdes i laboratoriet enligt ett föredraget förfarande i en En fenol-formaldehydresol enligt uppfinningen med 4-liters reaktor försedd med en áterloppskylare, ett termoele- ment för avläsning av temperaturer i OC, tíllsatstratt, en luftomrörare med dubbelbladig propeller och en anordning för 10 15 20 ZS 50 35 _ 43» 459 alu upphettning (mantel) och kylning (isbad) av reaktorn. Först upp- vâgdes ZSSO g 90-procentig fenol (Z4,4 mol) och sattes till reaktorn. Därefter uppväg¿0S 45.6 2 0V en 45'PT0Ce“tlß KOH'1Ö5' ning (0,366 mol) och sattes till reaktorn. Denna fenol-kataly- uppvägdes 1610 g 91-procentig paraformaldehyd i flingform . 0 _ _ . (48,8 mól). När rcaktortemperaturcn nådde 78 C sattes 1/10 av paraformaldehydflingorna (161,0 g) till reaktorn. Denna stegvisa tillsats av paraformaldehyd genomfördes såsom totalt tio väsent- ligen lika stora tillsatser förskjutna med 10-minuters inter- valler. Under tillsatsperioden bibehölls temperaturen mellan cirka vs och sz°c.

Efter det att all paraformaldehyd hade tillsatts upphetta- des reaktionsblandningen till 85-88°C och bibehölls vid denna temperatur. Bubbelviskositetsmätningen genomfördes vid en tempe- ratur av 2S°C i ett Gardner-Holdt bubbelviskositetsrör (ASTM D-1545-76) på prover av reaktionsblandningen som uttogs var 30:e minut efter det att temperaturen uppnått 85-88°C. När en bubbel- viskositet av cirka 15 sekunder erhållits kyldes reaktionsbland- ningen gradvis (cirka 15 minuter) till en temperatur av cirka 78°C. När denna temperatur nåtts genomfördes bubbelviskositets- mätningar åter var 15:e minut tills en bubbla av Cirka 60 Sekunder erhållits. Vid en bubbelviskositet av 60 sekunder sattes 18,7 g av en 90-procentig myrsyralösning (0,366 mol) till reaktorn och reaktionsblandningen kyldes till 6S°C. När reaktionsblandningen natt 6S°C tillsattes 190 g Morflex 1129 (dimetylisoftalat) och fick upplösas. Reaktionsblandningen överfördes därefter till en förrådsbehállare och lagrades i ett kylskåp till användning.

Bildad resol uppvisade en Brookfield-viskositet av 6000 cP vid ZS°C. Resolen innehöll 2,3 procent fri fenol, 3,4 procent fri formaldehyd och 17,5 procent vatten. Resolen uppvisade en vikt- baserad medelmolekylvikt av 902, en talbaserad medelmolekylvikt av 448 och en dispersionsförmága av_2,01.

Exempel 4. En fenol-formaldehydresol enligt uppfinningen med ett molärt förhållande av formaldehyd till fenol av 2:1 fram- ställdes i kommersiell skala i en 22800-l reaktor försedd med en återloppskylare, ett termoelement för avläsning av temperaturen i OC, en anordning för exakt tillsats av kemikalier, en anord- ning för omröring av blandningen och anordningar för upphettning . . 0 - satorblandníng omrördes under upphettning till 78 C- Under tiden 10 15 20 25 30 35 W 5 .Ã3 459 810 och kylning av reaktionsblandningen.

Först satsades I3 768 kg 90-procentig fenol (lål 700,8 g-mol) till reaktorn. Därefter satsades 257 kg 45-procentig KOH-lösning (2055,3 g-mol) till reaktorn under omröring. Denna blandning omrördes under det att den upphettades till 78°C.

Under tiden vägdes 8709 kg 9!-procentig paraformaldehyd i flingform (263 942,7 g-mol) upp.

När reaktortemperaturen nått 78°C uppmättes paraformalde- hydflingornu i reaktorn med en väsentligen homogen hastighet under en period av 3 timmar. Under tíllsatsperioden hölls tempe- raturen i reaktorn i intervallet 78-82°C.

Efter det att all paraformaldehyd hade tíllsatts upphetta- des reaktionsblandníngen till 85-88°C och bíbehölls vid denna temperatur. Bubbelviskositetsmätningar genomfördes vid en tempe- ratur av 2S°C i ett Gardner-Holdt bubbelviskosítetsrör (ASTM D-1546-76) på prover av reaktionsblandningen som uttogs var 30:e minut efter det att temperaturen nätt 85-88°C. När en bubbelviskosítet av cirka IS sekunder uppnåtts kyldes reaktions- blandningen till_en temperatur av cirka 78°C. När denna tempera- tur uppnátts och bibehölls genomfördes bubbelviskositetsmätningar åter var 1S:e minut tills en bubbla av cirka 45 sekunder erhållits. Där- efter kyldes temperaturen till 68-70°C och bubbelviskositets- värdena bestämdes därefter var 15:e minut tills en bubbla av cirka 60 sekunder erhållits. Vid en bubbelviskositet av 60 se- kunder tíllsattes 95 kg av en 90-procentig myrsyralösning (l8S4,8 g-mol) till reaktorn och reaktionsblandningen kyldes :in ss°c. under kyining av reakciensbiananingen :in ss°c sa:- tes 960 kg Morflex 1129 till blandningen och fick upplösas.

Reaktionsblandningen överfördes därefter till en förràdstank och hölls sval tills den användes. Erhállen resol uppvisade en &ookfield-viskositet av 8700 vid 2S°C. Resolen innehöll 3,7 1 fri fenol, 2,92 procent fri formaldehyd och 15,6 procent vatten.

Resolen uppvisade en viktbaserad medelmolekylvikt av 1480, en talbaserad medelmolekylvikt av S82 och en dispersionsförmága av 2,55. 10 15 20 25 30 35 40 44 - 459 810 Exempel 5. En fenol-resol uppvisande ett molärt förhållande av formaldehyd till fenol av 2:1 framställdes i laboratoriet i enlig- het med förfarandet angivet i exempel 3 förutom att reaktionen hejdades, pH justerades, Morflex 1129 tillsattes och resollös- ningen kyldes när en bubbelviskositet av 10 sekunder erhållits.

Erhållen resol uppvisade en Brookfield-viskositet av 850 cP vid ZSOC. Resolen innehöll 4,1 procent fri fenol, 4,9 procent fri formaldehyd och 14,0 procent vatten. Resolen uppvisade en vikt- baserad medelmolekylvikt av S19, en talbaserad medelmolekylvikt av 400 och en dispersivitet av 1,26.

Exempel 6. En fenol-formaldehydresol enligt föreliggande upp- finning uppvisande ett molärt förhållande av formaldehyd till fenol av 2:1 framställdes i laboratoriet i en 4-liters reaktor utrustad såsom angivits i exempel 1 och 3. Först uppvägdes 2550 g 90-procentíg fenol (24,4 mel] och tillsattes reaktorn.

Därefter uppvägdes 1610 g 91-procentig paraformaldehyd och sat- tes till reaktorn. Denna fenol-formaldehydblandning omrördes och upphettades till 70°C. Under tiden framställdes under det att fenol-formaldehydblandningen upphettades en 45-procentig KOH-lösning. När temperaturen nått 70°C tillsattes 1/6 av KOH- lösningen (7,6 g, 0,061 mol). Efter 10 minuter tillsattes ytter- ligare 1/6 av KOH-lösningen. Återstoden av KOH tillsattes på samma sätt och reaktíonsblandningen fick exotermt uppnå åter- loppsbetingelser och bibehölls vid áterlopp under 30 minuter.

Reaktionsblandningen kyldes därefter till 78°C och reagerade vid denna temperatur tills en bubbelviskositet av 80 sekunder upp- nàddes. Därefter justerades pH genom tillsats av 18,7 g (O,336 mol) av 90-procentig myrsyra. Fenol-resol-lösningen kyl- des därefter till 65°C och 190 g Morflex tillsattes och lösningen kyles ytterligare till S5°C. Resollösningen överfördes därefter till en förrádsbehállare och hölls i kylskåp till användning.

Erhállen resol uppvisade en Brookfield-viskositet vid ZSOC av 7500 cP. Resolen innehöll 2,4 procent fenol, 3,2 procent formaldehyd och 15,8 procent vatten. Resolen uppvisade en vikt- baserad medelmolekylvíkt av 1055, en talbaserad medelmolekyl- vikt av 534 och en dispersivitet av 1,98.

Exempel 7. En fenol-formaldehydresol enligt föreliggande upp- finning uppvisande ett molärt förhållande av formaldehyd till fenol av 2:1 framställdes i laboratoriet med användning av ut- rustningen och det allmänna förfarandet som anges i exempel 1 10 15 20 25 30 3SExempel 10. 40 45 459 810 och 3 med följande ändringar.

Först satsades 1434 g 90-procentig fenol (13,73 mol) till 4-liters reaktorn. Därefter satsades 1207 g av 91-procentig paraformaldehydflingor (36,61 mol) till reaktorn. Denna fenol- formaldehydblandning omrördes och upphettades till 78°C. Under tiden framställdes en 45-procentig KOH-lösning och 35,53 g av denna 45-procentiga KOH-lösning (0,28S mol) sattes till 478 g av 90-procentig fenol (4,S8 moi] och denna KOH-fenol-blandning blandades. KOH-fenol-blandningen satsades därefter í tillsats- tratten. När fenol-formaldehydblandningen nått en temperatur av 78°C sattes KOH-fenol-blandningen droppvis till under en 150-minuters tillsatsperiod. Återstoden av reaktionen genomför- des i enlighet med exempel 3.

Fenol-resolen uppvisade en Brookfield-viskositet av 6000 cP vid 2S°C. Resolen uppvisade 3,2 procent fenol, 3,2 pro- cent formaldehyd och 15,1 procent vatten. Resolen uppvisade en viktbaserad medelmolekylvikt av 1156, en talbaserad medelmolekyl- vikt av 543 och en dispersivítet av 2,13.

Exempel . En fenol-formaldehydresol framställdes i laborato- riet i enlighet med förfarandet angivet i exempel 3 förutom att det molära förhållandet av formaldehyd till fenol var 1,6:1.

Erhállen fenol-resol uppvisade en Brookfield-viskositet av 6200 vid 2S°C. Resolen uppvisade 1,5 procent formaldehyd, 3,7 procent fenol och 16 procent vatten. Resolen uppvisade en viktbaserad medelmolekylvikt av 1248, en talbaserad medelmole- kylvikt av 532,6 och en dispersivítet av 2,36.

Exempel 9. En fenol-formaldehydresol framställdes i laborato- riet i enlighet med förfarandet angivet i exempel 3 förutom att det molära förhållandet av formaldehyd till fenol var 2,411.

Erhàllen fenol-resol uppvisade en Brookfíeld-viskositet av 6400 vid 25°C. Resolen uppvisade 6,7 procent formaldehyd, 1,5 procent fenol och 18,8 procent vatten. Resolen uppvisade en viktbaserad medelmolekylvikt av 1030, en talbaserad medelmole- kylvikt av 561 och en dispersivitet av 1,85.

En fenol-formaldehydresol framställdes i laborato- riet i enlighet med förfarandet som anges med början i spalt 29, rad 1S för Resol nr III i de 4 176 106 och 4 176 216.

Erhàllen fenol-resol uppvisade 7,3 procent formaldehyd, 5,6 procent fenol och 7,9 procent vatten. Resolen uppvisade amerikanska patentskrifterna 10 15 20 ZS 30 35 45 459 810 en viktbaserad medelmolekylvikt av 688, en talbaserad medel- molekylvikt av 440, och en dispersívitet av 1,56.

Exempel 11. En med exempel 10. tenhalten till fenol-formaldehydresol framställdes i enlighet Efter det att resolen framställts justerades vat- 16 procent. Därefter upphettades resolen till 68-70°C och bíbehölls vid denna temperatur tills en bubbelvísko- sitet av 80 sekünder erhållits.

Erhàllen resol uppvisade 5,4 procent formaldehyd, 2,3 pro- cent fenol och 14,8 procent vatten. Resolen uppvisade en vikt- baserad medelmolekylvikt av 882, en talbaserad medelmolekylvíkt av 515,8 och en dispersívitet av 1,71.

Exempel 12. En fenol-resol framställdes i enlighet med exempel 17 í den amerikanska patentskriften 3 953 645.

Erhàllen resol uppvisade 1,9 procent formaldehyd, 8,8 pro- cent fenol och 10,8 procent vatten. Fenol-resolen uppvisade en víktbaserad medelmolekylvikt av 2295, en talbaserad medelmolekyl- vikt av S90 och en dispersivitet av 3,89.

EX6mE6l 13- Ett fenolskum framställdes i laboratorietunder an-- vändníng av laboratorieformen visad i fig. 1A och 1B. Formen framställdes av 13 mm tjocka aluminíumstavar för sidorna och 6,4 mm tjocka aluminiumplåtar för toppen och botten och hade inre dimensioner av 240 mm x 330 mm x S1 mm. Formens dimensio- ner kan modifieras, exempelvis genom att S1-mm sidorna ersättes med 38 mm eller 76 mm breda stavar.

Formen belades med ett formsläppmedel och förupphettades i en ugn vid 66°C. Ett stycke torr wellpapp med måttet cirka 240 mm torkades i en 66°C ugn under cirka 10-15 minu- ter. Under det att formen och pappen var i ugnen framställdes den skumbara fenolhartskomposítionen på följande sätt. Först förblandades 10 delar (33,2 g) av en S0/S0, baserat pá vikt, blandning av Freon 11/Freon 103 (tríkloromonofluorometan/1,1,2- trikloro-1.Z,2-trifluoroetan)-fluorkoljäsmedel med en höghas- tíghetsluftblandare (3000 rpm) med 1 del (3,3 g) silikonytaktivt medel (Union Carbide L-7003). Denna fluorkoljäsmedelsblandníng infördes 1 ett isbaa och kyiaes till 10-19°c. Därefter franscair- des 76,6 delar (2S4,3 g) av en vattenhaltíg fenol-resol såsom i exempel 1 med höghastighetsluftblandaren med 2¿4 delar (8,0 g) sílikonytaktívt medel L-7003. Förblandningen av fluorholjäsmedel och ytaktívt medel blandades därefter med förblandningen av fenol- 10 15 20 ZS 47 "" "i 'M 459 810 resol och ytaktivt medel. Denna blandning av fenol-resol, jäs- medel och ytaktivt medel kyldes i isbadet till 10-13°C. Därefter uppvägdes 10 delar (33,2 g) av en vattenfri toluensulfonsyra/ xylensulfonsyra-blandning (ULTRA-TX-syra från WITCO Chemical) i en spruta och kyldes till 4,4-7,2°C. Pappen och formen uttogs ur ugnen. Den vattenfría arylsulfonsyrakatalysatorn blandades därefter med blandningen av fenol-resolen, jäsmedlet och Ytflkïívf medel vid högt rpm under 10-15 sekunder. Därefter hälldes 210 g av den slutliga skumbara fenol-resolkompositionen omedelbart på pappen i form av ett s såsom är visat i fig. IB. Pappen veks över toppen av den skumbara blandningen och hälldes omedelbart i formen. Formen stängdes och alla skruvtvingar ordnades pá plats och drogs at. Formen med den skumbara kompositionen place- rades i en 66°C ugn under 4 minuter. Efter avlägsnande av formen ur ugnen avlägsnades skummet och vägdes. Skummet fick stå under 24 timmar innan prover skars för utvärdering av skumegenskaper.

Det härdade skummet innehöll 100 procent slutna celler mätt med användning av en luftpyknometer enligt test Asm n-zsse-vo och hade en densitet av cirka sz kg/mï. skammen» hade ett initiellt k-värde av 0,02l6 före ekvilibrering. SEM för detta skum är visat i fig. 6. SEN visar att cellväggarna i skummet är väsentligen fria från perforeringar och sprickor. k-värdena för skummet vid åldring anges i tabell I och belyser också att fenolskummet har inneslutit jäsmedlet och kvar- haller jäsmedlet med tiden. Följaktligen är cellväggarna tjocka och väsentligen fria från söndersprängning, perforeringar och sprickor. __. , _.__¿8 459 810 Tabell I Åldringsgeriod k-värde 10 dagar 0,019? 30 dagar 0,019S 90 dagar 0,018! 120 dagar 0,0l8l 280 dagar 0,0l89 ExemEel14. Ett Eenol-resol-tillflöde framställdes genom bland- ning av 74,6 delar av fenolresolen framställd såsom i exempel Z med 2,4 delar L-7003 silíkonytaktivt medel.

En katalysator av vattenfri toluen-sulfonsyralxylensulfon- S syra (ULTRA-TX-katalysator från WITCO Chemical) användes.

Fenol-resol-tíllflödeskompositionen, katalysatorn och fluor- koljäsmedelstillflöde innehållande 6 delar 1,1,Z-tríkloro-1,2,2- trifluoroetan, 6 delar trikloromonofluorometan och 1 del L-7003 sílíkonytaktivt medel matades separat och blandades i en fördel- 10 ningsanordning i en fenolskummaskin såsom belysts schematískt i fig. 2.

Fenol-resol-tillflödeskompositionen, katalysatorn och jäs- medelstillflödeskomposítíonen hölls vid temperaturer i områden av 9,4-1z,z°c, o,s-z,a°c respektive -s :in 1,1°c före blandning 15 i fördelningsanordningen.

Den skumbara komposítionen anbringades vid en temperatur av cirka 30°C kontinuerligt under sex timmar på ett undre bekläd- nadsskikt av aluminiumbelagd papp som framflyttades genom det undre transportbandet. Ett övre beklädnadsskikt av samma material och sidopapper av polyetenbelagt kraftpapper matades till maski- nen strax framför härdningsrummet såsom belysts i fig. 2 och 3.

De relativa mängderna av resoltillflöde, katalysator och jäsmedelsflöde í den skumbara kompositionen bestämdes vid åtta tillfällen under totalt sex timmar och är de som anges i följande. zs tabell. ' 20 ......_....- www... ~<~_~_~.~-_.-,_,_,__ -~- .__ J-u-n-vvn-uwn-"x-eßi .-.-. 10 15 ...__ _ _ _.-. . 459 810 Tabell II Tidpunkt Totalt Delar Delar Qßlflr numer förfluten resol- katalysator gäsmedels- m1 cmfnsdc ciuflöde 1. 15 min 76 _ » 12,3 11,2 2, 4s min 76 ' 13,0 11,0 3. 61 min 76 13,0 11,0 4. 101 min 76 13,8 10,2 s. 170 min 76 13.6 10-4 6. zss min 10 13,0 10.2 7. 315 min 76 13,8 10,2 8. 360 min 76 13,8 10,2 Du1shmbara kompositionen anbringades pá det undre bekläd- nadsmateríalet och transportbandshastigheten justerades så att när väl skummet hade expanderat Cíl1S det väsentligen fyllde ut formrummet Eörhindrades ytterligare expansion och tryck alstra- S des inuti härdningsrummet.

En tryckmätning genomförd i formrummet efter ungefär var 30:e minut under försöket vid ca 3/4 av avståndet från inloppet till formrummet indíkerade att ett övertryck av ca 0,03-0,05 MPa alstrades av skummet i formrummet. Temperaturmätningar i skummet Strax under dena, visas grafí efter det att detta lämnat formrummet genomfördes 4 gånger försöket och varierade från 72 till 8206.

Produktskumprover uttogs varje timme. De initiella k-vär- k-värdena efter åldring och kärndensiteter hos skumproven i följande tabell III. Pig. 7 är ett svepelektronfotomikro- av fenolskummet framställt i detta exempel-SEM visar klart att cellväggarna är väsentligen fria från söndersprängning, per- foreringar och sprickor. Detta belyses även genom k-värdesdata som visar att fluorkolet inneslutits i cellerna. _, _ ___. _ _ 50 __ __ __ 459 810 Tabell III Prov nr lnítiellt k-värde k-värde efter Kärndensítet 45 dagar (kg/nß) 1 0,02S8 0,0189 42,3 Z 0,02S3 0,0182 41,5 s o,o262 o,o1ß4 45,0 4 0,02S6 0,0l82 41,9 S 0,0274 Û,0l84 45,9 6 0,0269 0,0194 44,2 Prov nrl testades efter en period av l år och visade sig fortfarande ha ett k-värde av 0,0189.

Exempel 15. Ett fenolskum framställdes i laboratoriet i en 0,6-1 tennbehållare på följande sätt. 5 Först förblandades 10 delar (33,2 g) av en S0/50, baserat på vikt, blandning av Freon 11/Freon 113 (trík1oromonofluoro- metan/1,1,2-trikloro-1,2,2-trífluoroetan) fluorkoljäsmedel med en höghastíghetsluftblandare (3000 rpm) med I del (3,3 g) silikon- ytaktívt medel (Union Carbíde L-7003). Denna fluorkoljäsmedels- 10 blandning införes i ett isbad och kyles till 10-13°C. Därefter blandades 221 g av en vattenhaltíg fenolresol'framstäl1d såsom i exempel 1 med höghastighetsluftblandaren med 2,4 delar (8,0 g) silikon-ytaktívt medel L-7003 í tennbehållaren. Förblandníngen av fluorkoljäsmedel och ytaktívt medel blandades därefter med 15 förblandníngen av fenolresol och ytaktívt medel. Denna blandning av fenol-resol, jäsmedelcxñ ytaktívt medel kyldes i ísbadet till 10-13°C. Därefter uppvägdes 66 g av en katalysatorblandníng av Eenol-sulfonsyra och metan-sulfonsyra i ett víktförhallande av S/3 innehållande 33 víktprocent vatten i en bägare och kyldes 20 till 4,4-7,2°C. Syrakatalysatorn blandades därefter i behållaren med blandningen av Eenol-resol, jäsmedel och ytaktívt medel vid högt rpm under 10-IS sekunder. Behållaren med den skumbara kom- posítionen placerades í en ugn av 66°C under 4 münmer. Efter att ha tagits ut ur ugnen fick skummet stå under 24 timmar innan 25 prover skars för utvärdering av skumegenskaperna. Skummet från detta exempel är visat i fíg. 8.

SEM visar klart att cellväggarna innehåller många perfo- reringar. Dessutom visar SSM klart önskvärdheten av framställ- ning av fenolskummet i en väsentligen sluten form som kan mot- 30 sta trycket som utövas genom skumningskomposítíonen eftersom de flesta S 10 15 20 25 30 35 nades på plats och drogs åt. nen placerades i en 66°C ugn under 4 minuter.

S' 459 810 cellväggarna av skummet sprängs. Det ínítiella k-värdet för detta skum var cirka 0,05S2, vilket också visar att cellväggarna sprängs och/eller innehåller perforeringar eftersom inget fluor- kolmedel bibehállits i skummet.

Exempel 16. Ett fenolskum framställdes i laboratoriet med an- 'vändníng av laboratorieformen visad i fig. IA och_1B. Formen framställdes med 13 mm tjocka aluminiumstavar för sidor och 6,4 mm tjocka aluminiumplátar såsom topp och botten och uppvi- sade inre dimensioner av 240 mm x 330 mm X S1 mm.

Formen belades med ett formsläppmedel och förupphectades í en 66°C ugn. Ett stycke av torr wellpapp av cirka 240 mm x 711 mm corkades i en 66°C ugn under cirka 10-IS minuter. Under det att formen och pappen var i ugnen framställdes den skumbara fenolhartskompositionen på följande sätt. Först förblandades 10 delar (33,Z g) av en SO/S0, baserat pá vikt, blandning av Freon 11/Freon 113 (trikloromonofluorometan/1,1,Z-trik1oro- LLZ-trifluoroetan) fluorkoljäsmedel med en höííhastíßhetsluftbïafi' dare (5000 rpm) med 1 del (3,3 g) av ett silikon-ytaktivt medel (Union Carbíde L-S340). Denna fluorkoljäsmedelsblandníng inför- des 1 ett isbad och ky1aes tili Jo-1s°c. varefter blandades 71,6 delar (237,8 g) av en vattenhaltig fenol-resol framställd såsom i exempel 3 med höghastighetsluftblandaren med 2,4 delar (8,0 g) silikon-ytaktivt medel L-S340 och 3 delar (10 g) karb- amid. Förblandníngen av fluorkoljäsmedel och ytaktivt medel blandades därefter med förblandningen av fenol-resol och ytak- tivt medel. Denna blandning av fenol-resol, jäsmedel och ytaktivt medel kyldes 1 isbadec till 10-1s°c. varefter uppvagaes 12 delar (39,8 g) av en vattenfri, flytande arylsulfonsyra innefattande 65 viktprocent toluensulfonsyra och 35 viktprocent xylensulfon- syra i en spruta och kyldes till 4,4-7,2°C. Pappen och formen uttogs ur ugnen. Den vattenfria toluen/xylen-sulfonsyrabland- ningen blandades därefter med-blandningen av fenol-resol, jäs- medel och ytaktivt medel vid högt rpm under 10-IS sekunder. Där- efter hälldes 210 g av den slutliga skumbara feno1-resolkomposi- tionen omedelbart på pappen i s-form såsom är visat i fíg. 1B.

Pappeh veks över toppen av den skumbara blandningen och infördes omedelbart i formen. Formen tíllslöts och alla skruvtvingar ord- Formen med den skumbara kompositio- Efter uttagande ur _ _.- .S2 _ 459 810 ugnen avlägsnades skummet ur formen och vägdes. Skummet fick ' stå under 24 timmar innan prover skars ut för utvärdering av skumegenskaperna.

Det härdade skummet innehöll 100 procent slutna celler 5 mätt med användning av en luftpyknometer enligt test ASTM D-2856-70 och uppvisade en densitet av cirka S2 kg/ms.

Skummet UPPVíS8d6 ett initiellt k-värde av 0,022 före ekvilib- rering.

SEM för detta skum är visat i fig. 9 och visar klart att 10 cellväggarna är tjocka och fria från söndersprängning, perfo- reringar och sprickor. Detta belyses även av k~värdesdata, som också visar att fluorkoljäsmedlet inneslutíts i cellerna, varvid k-värdesdata efter åldring anges i följande tabell. Åldringsperiod k-faktor 10 dagar 0,018? 30 dagar 0,018? 60 dagar 0,0189 90 dagar 0,0182 150 dagar 0,018? Exempel 17. Ett fenolskum framställdes i enlighet med förfaran- det angivet i exempel 16 förutom att fenol-resolen som användes 15 utgjordes av fenol-resolen framställd såsom i exempel 4.

SEM för detta skum är visat i fig. 10. SEM visar att cell- väggarna är fria från sprickor, perforeringar och sönderspräng- ning. Det ínitiella k-värdet för detta skum var 0,0192, som vi- sar att skummet inneslutit jäsmedlet. 20 Exempel 18. Ett fenolskum framställdes i enlighet med förfaran- det angivet i exempel 16 förutom att fenol-resolen som användes utgjordes av fenol-resolen från exempel 5.

SEM för detta skum är visat i fig. 11. SBM visar att en del av cellväggarna är söndersprängda och att en del av cellväg- Zßgarna är tunna och spräckta. Detta exempel belyser nödvändig- heten av att en resol användes med molekylviktkarakteristika en- ligt föreliggande uppfinning. Detta skum visar ett inítíellt k-värde av 0,0352.

Ekempel 19. Ett fenolskum framställdes i enlighet med förfaran- 30det angivet i exempel 16 förutom att fenol-resolen som användes utgjordes av fenol-resolen från exempel 6.

SBM för detta skum är visat i fig. 12. SEM visar att cell- väggarna är väsentligen fria från sprickor, söndersprängning och pcrforeringar. Skummet uppvisade ett ínitiellt k-värde av 0,0221 10 IS 20 ZS 30 35 40 53 459 810 och ett k-värde efter 90 dagar av 0,022l vilket visar att jäs- medlet inncslutits i skummet.

Exempe1_ÄQ. Ett fenolskum framställdes i enlighet med förfarandet angivet i exempel 16 förutom att fenol-resolen som användes ut- gjordes av fenol-resolen från exempel 7.

SEM för detta skum är visat i fig. 13. SEM visar att cell- väggarna är fria från sprickor, söndersprängníng och perfore- ringar. Skummet uppvisade ett k-värde efter 180 dagar av 0,0189, som klart visar att skummet inneslutit jäsmedlet. Éxempel 21. Ett fenolskum framställdes í enlighet med förfaran- det angivet i exempel 16 förutom att fenolresolen som användes utgjordes av fenol-resolen i exempel 8.

SEM för detta skum är visat i fig. 14. SEM visar att manga av cellväggarna är söndersprängda eller tunna och spräckta. Skum- met uppvisade ett ínitiellt k-värde av 0,035Z som visar att inget jäsmedel inneslutits i skummet.

Exempel ZZ. Ett fenolskum framställdes i enlighet med förfaran- det angívet i exempel 16 förutom att fenol-resolen som användes utgjordes av fenol-resolen från exempel 9.

SEM för detta skum är visat i fig. 15. SEM visar att många av cellväggarna är söndersprängda. Skummet uppvisade ett initi- ellt k-värde av 0,0330 och ett k-värde efter 30 dagar av 0,0359 som visar att mycket litet av jäsmedlet inneslutits ursprungli- gen och att till och med denna mängd gàtt förlorad med tiden.

Exempel 23. Ett fenolskum framställdes i enlighet med förfaran- det angivet i exempel 16 förutom att fenol-resolen som användes utgjordes av fenol-resolen från exempel 10.

SEM för detta skum är visat i fig. 16. SEM visar att många av cellväggarna är söndersprängda fastän en sluten form används.

Detta visar nödvändigheten.av.användning av en resol uppvisande molekylvikter och en díspersivitet enligt föreliggande uppfin- ning för framställning av ett skum'fritt från söndersprängningar till och med í en sluten form. Skummet uppvisade ett ínitiellt k-värde av 0,0352.

Exempel 24. Ett fenolskum framställes i enlighet med förfaran- det angivet í exempel 16 förutom att fenol-resolen som användes utgjordes av fenol-resolen från exempel 11.

SEM för detta skum är visat i fig. 17. SEM visar att cell- väggarna är fria från sprickor, söndersprängníngar och perfore- ringar. Skummet uppvisade ett initíellt k-värde av 0,0Z03 och -u 10 15 20 ZS 30 35 459 819 S4 ett k-värde efter 30 dagar av 0,0l89. Detta exempel visar att förfarandet för framställning av resolen ej är betydelsefullt om endast erforderliga molekylvikter och erforderlig dispersi- vitet erhålles.

Exempel 25. Ett fenolskum framställdes i enlighet med förfaran- det angivet i exempel 16 förutom att fenol-resolen som användes utgjordes av fenol-resolen från exempel 12.

SEM för detta skum är visat í fig. 18. SEM visar att de flesta cellväggarna är söndersprängda. Skummet uppvisade ett initiellt k-värde av 0,04. Detta exempel belyser nödvändigheten av att huvudsakligen fenol användes vid framställning av fenol- formaldehydresolen.

Exempel 26. En fenol-resol framställdes i enlighet med exempel 2 förutom att reaktionen hejdades när en bubbelviskositet av 80 se- kunder uppnåtts. Denna resol uppvisar 15,1 procent vatten, 3,1 procent formaldehyd och 3,2 procent fenol. Denna resol upp- visade en viktbaserad medelmolekylvikt av 1504, en talbaserad medelmolekylvikt av S91 och en díspersivitet av 2,55.

Ett skum framställdes av denna resol med användning av för- farandena angivna i exempel 16.

SEM för detta skum är visat i fig. 19. SEM visar att cell- väggarna är fria från sprickor, söndersprängningar och perfore- ringar. Detta exempel belyser önskvärdheten av användning av de föredragna resolerna. Detta skum uppvisar ett initiellt k-värde av 0,0194.

Exempel 27. Ett fenolskum framställdes i laboratoriet med an- vändning av laboratorieformen visad i fig. IA och 1B. Formen framställdes med 13 mm tjocka aluminiumstavar såsom sidor och 6,4 mm tjocka aluminiumplàtar såsom topp och botten och hade inre dimensioner av 240 mm x 330 mm x S1 mm. Éenol-resolen som användes i detta exempel var en kommersiellt tillgänglig fenol- resol från Georgia Pacific som säljes såsom GP-X-2014/945- Ußnfifi resol hade i den form den mottogs 7 viktprocent vatten-Ytterligare S procent vatten tillsattes för att resolen skulle erhålla en vattenhalt av 12 viktprocent. Detta harts uppvisar em víktbase- rad medelmolekylvikt av 674, en talbaserad medclmolekylvikt av 398,5 och en dispersionsförmåga av 1,69.

Formen belades med ett formsläppmedel och förupphettades 10 20 ZS S0 SS 55 459 810 i en ugn vid 66°C. Ett stycke av torr wcllpapp med måtten 240 mm x 711 mm torkades i en 66°C ugn under cirka 10-15 minu- ter. Under det att formen och pappen befann sig i ugnen fram- ställdes den skumbara fenolhartskompositíonen på följande sätt.

Först förblandades 10 delar (33,Z g) av en S0/SQ, baserat på vikt, blandning av Freon 11/Freon 113 (tríkloromonofluorometanl 1,1,2-trikloro-1,2,2,trifluoro-etan) fluorkoljäsmedel med en höghastighetsluftblandare (3000 rpm) med I del (3,3 g) silikon- ytaktívt medel (Union Carbide L-7003]. Denna blandning av fluor- koljäsmedel infördes i ett isbad och kyldes till 10-ISOC. Där- efter blandades 76,6 delar (ZS4,3 g) av fenol-resolen med hög- hastighetsluftblandaren med 2,4 delar (8,0 g) silikon-ytaktivt medel L-7003. Förblandníngen av fluorkoljäsmedel/ytaktivt medel blandades därefter med förblandningen av fenol och ytaktívt medel. Denna blandning av fenol-resol,jäsmede1 och ytaktívt me- del kyles i isbadet till 10-l3°C. Därefter uppvägdes 10 delar av en vattenfri toluensulfonsyra/xylen-sul fonsyrablandning (ULTRA-TX syra från WITCO Chemical) i en spruta och kyldes till 4,4-7,2°C. Pappen och formen uttogs ur ugnen. Den,vattenfria arylsulfonsyrakatalysatorn blandades därefter med blandningen av fenol-resol, jäsmedel och ytaktivt medel vid högt rpm under 10-IS sekunder. Därefter hälldes 210 g av den slutliga skumbara fenol-resolkomposítionen omedelbart på pappen i s-form, såsom är visat i fig. 18. Pappen veks över toppen av den skumbara blandningen och infördes omedelbart i formen. Formen stängdes och alla skruvtvingar anordnades på plats och drogs ät. Formen med den skumbara komposítionen placerades i en'66°C ugn under 4 minuter. Efter avlägsnande ur ugnen avlägsnades skummet ur formen och vägdes. Skummet fick stå under 24 timmar innan prover skars ut för utvärdering av skumegenskaperna. Detta skum hade ett k-värde av 0,03SZ. Svepelektronfotomíkrografi av detta fenol- skum är visat i fig.20_ SEM visar att skummet uppvisar cellväg- gar som är väsentligen fria från perforeringar. Emellertid visar SEM också att många av cellväggarna sprängts eller är mycket tunna med sprickor. Detta exempel belyser nödvändigheten av an- vändning av resoler uppvisande högre molekylvikter och disper- sivitet enligt föreliggande uppfinning.

Exempel 28. Ett fenolskum framställdes i laboratoriet med använd- ning av laboratorieformen belyst i fig. TA och IB. Formen till- 20 ZS 35 S6 459 810 verkades med 13 mm tjocka aluminíumstavar som sidor och 6,4 mm tjocka alumíniumplàtár såsom topp och botten och hade inre dimen- sioner av 240 mm X 330 mm x S1 mm.

Formen belades med ett formsläppmedel och förupphettades igen ugn av 66°C. Ett stycke av torr Wellpapp av cirka 240 mm x 711 mm torkades i en 66°C ugn under cirka 10-1S minuter. Under det att formen och pappen var i ugnen framställdes den skumbara fenolhartskompositionen på följande sätt. Först förblandades 10 delar (33,2 g) av en S0/S0, baserat på vikt, blandning av Freon 11/Freon 113 (trikloromonofluorometan/1,1,2-tríkloro-1,2,2- trifluoroetan) fluorkoljäsmedel med en höghastighetsluftblandare (3000 rpm) med 1 del (3,3 g] silikon-ytaktivt medel (Union Carbide L-S340). Denna fluorkoljäsmedelsblandning infördes i ett isbea een kyiaee ei11 io-19°c. varefter bienaeaes 69,6 aeier (231,1 g) av en fenol-resol framställd såsom i exempel 3 med hög- hastighetsluftblandare med 2,4 delar (8,0 gl silikon-ytaktivt medel L-S340 och 3 delar (10 g) karbamíd. Förblandningen av fluorkoljäsmedel och ytaktivt medel blandades därefter med för- blandningen av fenol-resol och ytaktivt medel. Denna blandning av fenol-resol, jäsmedel och ytaktivt medel kyldes i isbadet till 10-1s°c. Därefter vagdes 14 deraf tenfri etylbensensulfonsyra i (46,4 g) av flytande vat- en spruta och kyides till 4,4-1,2°c.

Pappen och formen uttogs ur ugnen. Den vattenfría etylbensensul- fonsyrakatalysatorn blandades därefter med blandningen av fenol- resol, jäsmedel och ytaktivt medel vid ett högt rpm under 10-1S sekunder. Därefter hâlldes 210 g av den slutliga skumbara fenol- resolkompositionen omedelbart på pappen i s-form såsom är visat i fig. 1B. Pappen veks över toppen av den skumbara blandningen och infördes omedelbart i formen. Formen stängdes och alla skruv- tvingar anordnades pdplats och drogs åt. Formen med den skumbara kompositionen placerades i en 66°C ugn under 4 minuter. Efter1 uttagande ur ugnen avlägsnades skummet ur formen och uppvägdes.

Skummet fick stå under 24 timmar innan prover utskars för utvär- dering av skumegenskaperna. _ Det härdade skummet innehöll 100 procent slutna celler'mätt med användning av en luftpyknometer enligt test ASTM D-2856-70 och hade en densitet av cirka S2 kg/m3 . Skummet uppvisade ett inítiellt k-värde av 0,0192 och ett k-värde efter 80 dagar av 0,0184. SEM för detta skum är visat i fíg. 21. SEN visar att 10 15 20 25 30 35 57 459 810 cellväggarna är väsentligen fria från perforeríngar, sönder- sprängning och sprickor vilket också framgår av k-värdesdata.

Exempel 29. Ett fenolskum framställdes i laboratoriet med an- vändning av_laboratorieformen visad i fig. 1A och 18. Formen _ framställdes med 13-mmrtfioekå-alumíniumstavar för sidor och 6,4 mm tjocka áluminiumplátar såsom topp och botten och uppví- »- sade inre dimensioner av 240 mm x 330 mm x S1 mm.

Formen belades med ett formsläppmedel och förupphettades i en 66°C ugn. Ett stycke av torr wellpapp av cirka 240 mm x 711 mm torkades i en 66°C ugn under cirka 10-15 minuter. Under det att formen och pappen var i ugnen framställdes den skumbara fenolhartskompositionen på följande satt. Först förblandades 10 delar (53,Z g) av en S0/S0, baserat på vikt, blandning av Freon 11/Freon 113 (trikloromonofluorometan/1,1,2-trikloro- LZJ-trífluoroetan) fluorkoljäsmedel med en höfihasfïíâhetslufïbläfl* dare (S000 rpm) med 1 del (3,3 g) av ett silikon-ytaktívt medel (Union Carbide L-S340). Denna fluorkoljäsmedelsblandning inför- des i ett ísbad och kyldes till 10-19°C. Därefter blandades 71,6 delar (237,8 g) av en fenol-resol framställd såsom i exem- pel 4 med höghastíghetsluftblandaren med 2,4 delar (8,0 g) sili- kon-ytaktivt medel L-S340 och 3 delar (10 g) karbamid. Förbland- ningen av fluorkoljäsmedel och ytaktívt medel blandades därefter med förblandníngen av fenol-resol och ytaktivt medel. Denna blandning av fenol-resol, jäsmedel och ytaktivt medel kyldes i ísbadet till 10-15°C. Därefter uppvägdes 12 delar (39,8 g) av en vattenfri, flytande kumensulfonsyra i en spruta och kyldes till 4,4-7,2°C. Pappen och formen uttogs ur ugnen..Den vatten- fria kumen-sulfonsyrakatalysatorn blandades därefter med bland- ningen av fenol-resol, jäsmedel och ytaktívt medel vid högt rpm under 10-15 sekunder. Därefter hälldes 210 g av den slutliga skumbara fenol-resolkomposítionen omedelbart på pappen i_§-form såsom är visat i fíg. IB. Pappan veks över toppen av den skum- bara blandningen och infördes omedelbart i formen. Formen till- slöts och alla skruvtvingar ordnades på plats och drogs åt. For- men med den skumbara kompositionen placerades í en 66°C ugn Efter uttagande ur ugnen avlägsnades skummet Skummet fick stå under 24 timmar innan under 4 minuter. ur formen och vägdes. prover skars ut för utvärdering av skumegcnskaperna. 10 20 ZS 30 35 110 58 459 810 Det härdade skummet innehöll 100 procent slutna celler mätt med användning av en luftpyknometer enligt test ASTM D-2856-70 och uppvisade en densitet av cirka S2 kg/ms.

Skummet hfidê ett initiellt k-värde av 0,025 och ett k-värde efter 10 dagar av 0,023. SEM för detta skum är visat i fíg. 22 och vi- sar att cellväggarna är fria från perforeringar, sönderspräng- ning och sprickor.

Exempel 30. Ett fenolskum framställdes i enlighet med förfaran- dena angivna i exempel 29 förutom att flytande vattenfri Xylen- sulfonsyra användes.

SEM för detta skum är visat i fig. 23 och belyser klart att cellväggarna är väsentligen fria från sprickor, sönderspräng- ningar och perforeringar. Skummet uppvisade ett initiellt k-vär- de av 0,0253.

Exempel 31. Ett fenolskum framställdes i enlighet med förfaran- det angivet i exempel 29 förutom att flytande vattenfri díetyl- bensensulfonsyra användes.

SEM för detta skum är visat i fig. 25 och visar klart att cellväggarna är väsentligen fria från söndersprängningar, spric- kor och perforeringar. Shxmet uppvisade ett initiellt k-värde av 0,0230, ett k-värde efter 90 dagar av 0,0194 och ett k-värde ef- ter 120 dagar av 0,02.

Exempel 32. Ett fenolskum framställdes i enlighet med förfaran- det angivet i exempel 29 förutom att 69,6 delar (231,2 g) av resolen användes och 14 delar beräknat på vattenfri basis (46,4 g) av en katalysator användes som utgjordes av en toluen- sulfonsyra/xylensulfonsyra innehållande 10 viktprocent vatten.

Viktförhållandet av toluen till xylensulfonsyran var 65/35.

SEM för detta skum är visat i fig. 25 och 26. Av fig. ZS framgår att cellväggarna i skummet innehåller perforeríngar.

Storleksordníngar av antalet perforeringar framgår av fíg. 26, som är en förstoring av 2000X. Skummet uppvisade ett initíellt k-värde av 0,0352. Detta exempel belyser effekten av vatten i katalysatorn. Ej ens den föredragna katalysatorn kan förhindra perforeríngar och söndersprängningar när katalysatorn innehåller så mycket vatten. SEM visar också hur vatten i katalysatorn ger upphov till sprängda celler och sprickor í cellväggarna.

Exempel 33. det angivet i exempel 32 förutom att toluensulfonsyra/xylensul- fonsyrablandníngen endast innehöll S viktprocent vatten.

Ett fenolskum framställdes i enlighet med förfaran- 10 15 20 25 30 35 40 59 SEN för detta skum är visat i fig. 27. Fig. Zqlfsvâsaiß ligt cellväggarna är väsentligt fria från perforeríngar. Cellväggarna är emellertid sprängda. Följaktligen reducerar den föredragna katalysatorn väsentligt perforeringar om den innehåller S oro- cent vatten men vattnet påverkar ändock skummet ogynnsamt genom att cellväggarna sprängs. Detta skum uppvisar ett k-värde av o,o3sz.

Exemnel 34. Ett fenolskum framställdes i enlighet med förfaran- det angivet i exempel 32 förutom att toluensulfon-/xylensulfon- syrablandningen endast innehöll 2 viktprocent vatten.

SEM för detta skum är visat i fig. 28 och visar klart att cellväggarna är ej endast fria från perforeringar utan är också fria från sprängda eller spruckna cellväggar. Detta skum uppvi- sade ett k-värde av 0,0l92.

Exemgel 35. Ett fenolskum framställdes i enlighet med förfaran- det angivet i exempel 13 förutom att 80,6 delar (267,6 gl av hartset användes och 6 delar (19,9 g) av katalysatorn användes.

Katalysatorn utgjordes av fosforpentoxid som var en vattenfri fast substans.

SEM för detta skum vid 600X är visat i fig. 29 som klart indikerar närvaron avstora perforeringar i cellväggarna. Fastän fosforpentoxid är en vattenfri katalysator förhindrar den ej per- foreríngar eller söndersprängníngar eftersom den ej har förmågan att ändra kombinerbarheten av resolen med vatten. Detta skum uppvisade ett initiellt k-värde av 0,03SZ.

Exemgel 36. Ett fenolskum framställdes i enlighet med förfaran- det angivet i exempel 13 förutom att katalysatorn utgjordes av flytande vattenfri polyfosforsyra.

SBM för detta skum vid 440X är visat i fig. 30 varav klart indikeras närvaron av söndersprängningar och stora per- foreringar icellväggarna. Fastän polyfosforsyran är vattenfri hindrar den ej söndersprängníngar och perforeringar i cellväg- garna eftersom den ej har förmågan att ändra kombinerbarheten av resolen med vatten. Detta skum uppvisade ett initíellt k-värde av 0,0384.

Exempel 37. Ett fenolskum framställdes i enlighet med förfaran- det angivet i exempel 29 förutom att ytterligare vatten sattes till resolen för att resolen skulle innehålla cirka 27,5 procent vatten. Katalysatorn som användes utgjordes av den föredragna vattcnfria 65/35 toluensulfon/xylensulfonsyran_ 10 15 20 25 30 35 459 819' w SEM för detta skum vid 1000X är visat i fig. 31 och därav framgår att det finns pcrforeringar i cellväggarna. Detta bely- ser att ej ens den föredragna katalysatorn förhindrar perforeríngar om höga mängder vatten ingår i de skumbara kompo- sítionerna. Det förmodas att pcrforeringarna i detta skum skulle kunna elimineras om mängden katalysator ökades till omkring 18-20 delar; emellertid kan denna höga katalysatorkoncentration innebära att skumningen och härdningen sker allt för snabbt för att jäsmedlet skall inncslutas.

Exempel 38. Ett fenolskum framställdes i enlighet med förfarandet angivet i exempel 37 förutom att vatten avdrevs i vakuum från resolen vid rumstemperatur tills resolen innehöll 12 viktprocent vatten.

SEM för detta skum är visat i fig. 32 och därav framgår att cellväggarna är fria från sprickor, söndersprängningar och perforeringar. Skummet uppvisade ett initiellt k-värde av 0,022? och ett k-värde efter 90 dagar av 0,0230.

Exempel 39. Ett fenolskum framställdes såsom i exempel 16 för- utom att katalysatorn utgjordes av xylensulfonsyra innehållande 10 víktprocent vatten. ' SEM för detta skum är visat i fig. 33. Av fig. 33 framgår att cellväggarna i skummet är fria från perforeringar men ej sprängda. Detta skum uppvisade ett initiellt k-värde av 0,03S2.

Detta exempel belyser att även om vatten kan tolereras i denna katalysator vid koncentratíoner omkring 10 procent för förhind- rande av perforeringar hindrar dessa höga nivåer ej vatten från att spränga cellväggarna.

Exempel 40. Ett fenolskum framställdes i enlighet med exempel 15 förutom att resolen framställdes i enlighet med exempel 3 och att förhållandet av beståndsdelar var såsom i exempel 17.

SEM för detta skum är visat vid ZOOX i fig. 34 och vid 4OOX i fig. 35. Fig. 34 och-35 visar att cellväggarna är sönder- sprängda. Detta exempel belyser nödvändigheten av att en väsent- ligen sluten form användes för att de flesta cellväggarna skall hindras från att söndersprängas. En jämförelse av detta SEM med övriga SBM, speciellt i fig. 27 och 33, visar också skill- naden i söndersprängning orsakad genom avsaknad av begränsande tryck och söndersprängning orsakad genom vatten eller sönder- sprängning orsakad genom en allt för reaktiv resol.

Claims (15)

b! Patentkrav

1. Skumbar fenol-resolkomposítion innehållande åtminstone 5 viktprocent vatten och innefattande en vattenhaltig feno1-form- aldehydresol, ytaktivt medel, jäsmedel och syrakatalysator, k ä n n e t e c k n a d därav, att fenol-formaldehydresolen uppvisar ett molärt förhållande av formaldehyd till fenol av från 1,7:1 till cirka 2,321, en víktbaserad medelmolekylvikt överstigande cirka 800, en talbaserad medelmolekylvikt över- stigande cirka 350 och en dispersivitet större än cirka 1,7, att syrakatalysatorn utgöres av en vattenfri arylsulfonsyra uppvisande ett pKa lägre än cirka 2,0 och som reducerar kombi- nerbarheten av fenol-resolen med vatten i tillräcklig utsträck- ning för att perforeringar och söndersprängningar i cellväg- garna av fenolskummet framställt av komposítíonen skall för- hindras, och att den vattenhaltiga arylsulfonsyran ingår i en koncentration av åtminstone 6 viktprocent.

2. Komposition enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att det molära förhållandet av formaldehyd till fenol är från cirka l,75:1 till cirka 2,25:1.

3. Komposítion enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att det molära förhållandet av formaldehyd till fenol är cirka 2:1.

4. Komposition enligt något av kraven l-3, k ä n n e- t e c k n a d därav, att fenol-resolen uppvisar en víktbaserad medelmolekylvíkt av mellan cirka 950 och 1500.

5. Komposítion enligt något av kraven 1-4, k ä n n e- t e c k n a d därav, att fenol-resolen uppvisar en talbaserad medelmolekylvíkt av mellan cirka 400 och 600.

6. Kompositíon enligt något av kraven 1-4, k ä n n e- t e c k n a d därav, att fenol-resolen uppvisar aidispersivi- tet av från cirka 1,8 till 2,6.

7. Komposítion enligt något av kraven 1-6, k ä n n e- t e c k n a d därav, att den vattenfría arylsulfonsyran utgö- res av bensensulfonsyra, toluensulfonsyra, xylensulfonsyra ol- ler blandningar därav. =

8. komposition enligt något av kraven 1-6, k ä n n e- t e c k n a d därav, att den vattcnfria arylsulfonsyran utgöres av en blandning av från 50 till 90 viktproccnt toluensulfonsyra och från 10 till 50 viktprocent xylensulfonsyra. el 459 810

9. Förfarandc för framställning av ett fenolskum inne- hållande ätminstone S viktprocent vatten och innefattande fram- ställning av en skumbar fenol-resolkomposition innefattande vat- tenhaltig fenol-formaldehydresol, ytaktivt medel, jäsmedel och syrakatalysator, samt skumning och härdning av kompositionen i en väsentligen sluten form, k ä n n e t'e c k n a t därav, att fenol-formaldehydresolen uppvisar ett molärt förhållande av formaldehyd till fenol av från cirka 1,7:1 till cirka 2,3:1, en viktbaserad medelmolekylvikt överstigande cirka S00, en talbaserad medelmolekylvikt överstigande cirka 350 och en dispersivitet större än cirka 1,7, att syrakatalysatorn utgöres av en vattenfri arylsulfonsyra uppvisande ett pKa lägre än cirka 2,0 och som reducerar kombinerbarheten av fenol-resolen med vatten i tillräcklig utsträckning för förhindrande av sön- dersprängning och perforeringar i cellväggarna av fenolskummet, och att den vattenhaltiga arylsulfonsyran ingår i en koncentra- tion av åtminstone 6 viktprocent.

10. Förfarande enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a t därav, att fenol-formaldehydresolen uppvisar ett molärt förhål- lande av formaldehyd till fenol av från cirka 1,75:1 till cirka 2,2S:1.

11. Pörfarande enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a t därav, att fenol-formaldehydresolen uppvisar ett molärt förhål- lande av formaldehyd till fenol av cirka 2:1-

12. Förfarande enligt något av kraven 9-11, k ä n n c- t e c k n a t därav, att fenol-resolen uppvisar en viktbaserad medelmolekylvíkt av mellan cirka 950 och 1500.

13. Förfarande enligt något av kraven 9-12, k ä n n e- t e c k n a t därav, att fenol-resolen uppvisar en dispersíví- tet av från cirka 1,8 till 2,6.

14. Förfarande enligt något av kraven 9-13, k ä n n e- t e c k n a t därav, att den vattenfría arylsulfonsyran utgöres bensensulfonsyra, toluensulfonsyra, xylensulfonsyra eller blandningar därav. ílV

15. Förfarande enligt något av kraven 9-13, k ä n n e- t e c k n a t därav, att den vattenfría arylsulfonsyran utgöres av en blandning av från 50 till 90 viktnrocent toluensulfonsyrn och från 10 till 50 viktprocent xylensulfonsyra.