DE2165912A1

DE2165912A1 - Verfahren zur herstellung von schaumstoffen

Info

Publication number: DE2165912A1
Application number: DE2165912A
Authority: DE
Inventors: Wulf Von Dr Bonin; Ulrich Von Dr Gizycki; Ulrich Dr Nehen
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1971-12-31
Filing date: 1971-12-31
Publication date: 1973-07-05

Description

Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen, die ein im wesentlichen aus Silicaten bestehendes Gerüst aufweisen.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, wäßrige Silicatlösungen, die gegebenenfalls Verdicker enthalten, mit Luft zu einem Schaum zu schlagen und diesen Schaum dann erhärten zu lassen (vgl. z.B. französische Patentschrift 2 055 341).
Derartige Verfahren haben den Nachteil, daß das zur Erstarrung vorgesehene schaumige Material während der Erhärtung sein Volumen beibehält oder gar vermindert. So ist es nur schwer möglich, komplizierte Formen, die beispielsweise Hinterschneidungen aufweisen, gleichmäßig auszufüllen oder solche Formverschäumungen vorzunehmen, bei denen Wert darauf zu legen ist, daß der Schaum auf die Formwände einen gewissen Druck ausübt, um z.B. einen besseren Verbund mit dem Wandmaterial oder dessen Durch dringen zu gewährleisten.
Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen gefunden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man gegebenenfalls anorganische und/oder organische Beimengungen enthaltende wäßrige Silicatlösungen mit Treibmitteln und säureabspaltenden Härtern versetzt.
Überraschenderweise hat es sich gezeigt, daß sich wäßrige Silicatlösungen sehr gut verschäumen lassen, und daß damit auch eine mit dem Härtungsprozeß parallel verlaufende Ausdehnung des sich bildenden Silicat erreicht werden kann, wenn man die Silicatlösung zusammen mit einem Treibmittel und einem Härter vermischt und das so hergestellte Gemisch gegebenenfalls unter Formgebung aufschäumen und erhärten läßt. Als Härter eignen sich insbesondere solche Substanzen, die in wäßrigen Medien Carbonsäure und/ oder Sulfonsäuren und/oder Mineralsäuren in Freiheit setzen. Bevorzugt sind säureabspaltende Härter, die als 10%Die Zumischung zu einer 0,5 Gew.- Na-C14-Alkylsulfonat enthaltenden Natronwasserglaslösung der Dichte ca. 1,36 (Na2O-Gehalt ca. 8,6 Gew.- SiO2-Gehalt ca. 25,4 Gew.-%), diese bei 25 0C in weniger als 15 Minuten zum Gelieren bringen.
Als wäßrige Silicatlösungen kommen für das erfindungsgemäße Verfahren Lösungen von Silicaten in Wasser oder wäßrigen Medien in Betracht, die sowohl den Charakter echter als auch kolloider Lösungen haben können; z.B. Ammoniumsilicate oder Metallsilicate. Vorzugsweise kommen Alkalisilicatlösungen, z.B. Natrium- und/oder Kaliumsilicatlösungen in Betracht. Ein sehr geeignetes Ausgangsmaterial sind die sogenannten, seit langem im Handel befindlichen Wasserglaslösungen. Hierbei braucht das gelöste Silicat nicht zwangsläufig der Formel Na2O . 3 - 4 SiO2 zu entsprechen, wie sie z.B. für Wasserglas zugrunde gelegt wird. Die Verhältnisse von Alkalimetalloxid zu SiO2 können von z.B. NagSiO4 bis zu Polysilicaten verschiedensten Polymerisationsgrades, in denen das Verhältnis von Alkalimetalloxid zu SiO2 kleiner als 1:1 ist, z.B. 0,1:1, variieren. Voraussetzung ist jedoch eine fließfähige Silicatlösung. Die Konzentration dieser Lösungen ist nach oben durch die notwendige Fließfähigkeit der Lösungen mit etwa 60« begrenzt, obgleich auch höher konzentrierte Lösungen beispielsweise auf Knetaggregaten bei erhöhten Temperaturen verarbeitbar wären. Nach unten ist die Konzentration dadurch begrenzt, daß Lösungen mit weniger als 5% Festgehalt im allgemeinen nur Gele mit nicht befriedigender Festigkeit liefern. Bevorzugt werden Silicatlösungen mit 10 - 50 Gew.-« Festgehalt verwendet.
Unter anorganischen oder organischen Beimengungen sind solche zu verstehen, die gasförmig, flüssig, fest in der Silicatlösung löslich oder unlöslich sein können, sofern sie verträglich sind, d.h. die Silicatlösung nicht bereits unter den Mischungsbedingungen zum Ausfallen bringen.
Bevorzugt sind solche Beimengungen, die die Silicatlösung bei Raumtemperatur auch nach Tagen bis Monaten nicht ausfällen. Diese Beimengungen können den Charakter von Füllstoffen haben, können Verdünnungsmittel oder spezielle Hilfsmittel darstellen.
Als Füllstoffe können feste anorganische oder organische Substanzen Verwendung finden, die z. B. als Pulver, Granulat, Draht, Fasern, Hanteln, Kristallite, Spiralen, Stäbchen, Perlchen, Hohlperlen, Schaumstoffteilohen, Vliese, Gewebestücke, Gewirke, Bändchen, Folienstückchen usw. vorliegen, beispielsweise Dolomit, Kreide, Tonerde, Asbest, basisch eingestellte Kieselsäuren, Sand, Talkum, Eisenoxid, Aluminiumoxid und -oxidhydrate, Alkalisilicate, Zeolithe, Mischsilicate, Calciumsilicate, Calciumsulfate, Alumosilicate, Zemente, Basaltwolle oder -pulver, Glasfasern, C-Fasern, Graphit, Ruß, Al-, Fe-, Cu-, Ag-Pulver, Molybdänsulfid, Stahlwolle, Bronze- oder Kupfergewebe, Siliciumpulver, Blähtonteilchen, Glashohlkugeln, Glaspulver, Lava- und Bimsteilchen, Holzspäne, Holzmehl, Kork, Baumwolle, Stroh, Popkorn, Koks, Teilchen aus gefüllten oder ungefüllten, geschäumten oder ungeschäumten, gereckten oder ungereckten organischen Polymeren. Beispielhaft seien aus der Vielzahl der in Betracht kommenden organischen Polymeren einige aufgeführt, wobei diese z. B.
als Pulver, Granulat, Schaumstoffteilchen, Perlen, Hohlperlen, schaumfähiges aber noch ungeschäumtes Teilchen, als Faser, Bändchen, Gewebe, Vlies usw. vorliegen können: Polystyrol, Polyäthylen, Polypropylen, Polyacrylnitril, Polybutadien, Polyisopren, Polytetrafluoräthylen, aliphatische und aromatische Polyester, Melamin-Harnstoff-oder Phenolharze, Polyacetalharze, Polyepoxide, Polyhydantione, Polyharnstoffe, Polyäther, Polyurethane, Polyimide, Polyamide, Polysulfone, Polycarbonate, selbstverständlich auch beliebige Mischpolymerisate, sofern sie die Vorbedingung der Verträglichkeit mit den Silicatlösungen erfüllen.
Hervorzuheben wären als Füllstoffe Dolomit, Kreide, Talkum, Glas in jeder Form, Kohlenstoff, Polystyrol, Polyvinylchlorid, und Polyäthylen in geschäumter und ungeschäumter Form, Terephthal säurepolyester, Polyacrylnitril, Polyamide, Polypropylen, Polyurethane als Faser, Vlies Gewebe oder Schaumstoff.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können auch die Vorstufen der festen Polymeren, sofern sie die Bedingung der Verträglichkeit mit den Silicatlösungen erfüllen, in fester oder flüssiger Form als Beimengung bzw. Füllstoff verwendet und während oder nach dem Härtungsprozeß ihrerseits durch entsprechende Reaktionen polymerisiert bzw. gehärtet werden.
Hierfür eignet sich beispielsweise Styrol, Mischungen aus Styrol und ungesättigten z,B. Maleinsäurepolyestern, Diallylphthalat oder Methylmethacrylat bzw. Lösungen von Monomeren in Polymeren.
Ebenfalls geeignet sind in diesem Sinne auch beispielsweise Melamin, Harnstoff, Phenole oder sonstige Substanzen, etwa Amine, die mit anderen Reaktivkomponenten, die wie z.B. Formaldehyd oder gewisse Isocyanate mit den Silicatlösungen verträglich sind und ebenfalls beigemengt werden können3 gegebenenfalls einen zur Härtung der Silicatlösung zusätzlich verlaufenden Härtungsprozeß bzw. Polymerisations-, Polykondensations- oder Polyadditionsprozeß erbringen.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind auch verträgliche gasförmige Beimengungen zu den Silicatlösungen als mehr oder weniger voluminöser Füllstoff zu betrachten. Solche Gase, zu denen vorzugsweise Luft, aber auch Sauerstoff, Stickstoff, SF6J Wasserstoff, Edelgas, Methan, CF4 gehören, können den Silicatlösungen gegebenenfalls im Gemisch mit den anderen Beimengungen drucklos oder unter Überdruck zugemischt werden. Hierbei ist eine zusätzliche Verwendung von schaumbildenden und Schaum stabilisierenden Hilfsmitteln, wie sie weiter unten beschrieben werden, vorteilhaft.
Auf diese Weise können erfindungsgemäß geschäumte Formkörper erhalten werden, wobei die Zumischung der Gase, wie übrigens auch der anderen Füllstoffe, Verdünhungs- oder sonstigen Hilfsmittel, also der Beimengungen, ganz oder teilweise vor, während oder unmittelbar nach dem Zusatz der die Härtungsreaktion bewirkenden Zusätze in einem oder mehreren Arbeitsgängen vorgenommen werden kann.
Im allgemeinen werden die als Füllstoffe bezeichneten Beimengungen in solchen Mengen zugesetzt, daß der Gehalt der Reaktionsmischungen an gelöstem Silicat möglichst über 5 Gew.-«, vorzugsweise zwischen 10 und 50 Gew.-«, beträgt.
Als weitere Beimengungen kommen Verdünnungsmittel in Betracht. Hierbei kann es sich um wäßrige oder nichtwäßrige Verdünnungsmittel handeln.
Einen Grenzfall zu den Füllstoffen stellt hier neben der Verwendung von Polymerenlösungen z.B. von Polystyrol, Polyestern, Kautschuk in Benzin, Benzol oder Chloroform oder von Phenol-, Harnstoff- oder Melamin-Formaldehyd-Vorkondensaten in Wasser die Verwendung von Polymerisatdispersionen als Verdünnungsmittel dar. Hierbei kommen solche Polymerisatdispersionen in Betracht, die nach konventionellen Verfahren zugänglich sind, aber mit den Silicatlösungen in doppelter Hinsicht verträglich sein müssen: einmal dürfen sie die Silicatlösung nicht ausfällen, zum anderen dürfen sie nicht durch die Silicatlösung ausgefällt werden. Diese Bedingung wird von vielen im Handel erhältlichen oder nach dem Stand der Technik zugänglichen Dispersionen von Polyurethanen, Polyvinylacetat, Polystyrol, Polybutadien, Polyacrylaten, Polyacrylnitril, Polyäthylen, Polyvinylchlorid bzw. deren Mischpolymerisaten erfüllt, muß aber, da oft vom Emulgator abhängig, von Fall zu Fall in einfachen Vorversuchen überprüft werden.
Diese Verdünnungsmittel können in solchen Mengen eingesetzt werden, daß der Silicatgehalt der Abmischungen über 5 Gew.-« beträgt, bevorzugt zwischen 10 und 50 Gew.- liegt.
Im gleichen Verhältnis kann auch mit anderen Verdünnungsmitteln z.B. wäßrigen Formaldehydlösungen oder in der Silicatlösung unlöslichen Verdünnungsmitteln, die auch als Verdünnungsmittel für die später zuzusetzenden Härter dienen können, gearbeitet werden, wobei deren Verträglichkeit Voraussetzung ist. Solche Verdünnungsmittel sind beispielsweise aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe wie Benzol, Toluol, Xylol, Styrol, Benzine, Paraffinöl, Paraffinwachse, Fettsäureester, Bis-(äthoxy)-terephthalat, Diäthylcarbonat, Glykoldiacetat, Diäthylphthalat, Silikone, Triäthylphosphat, Athylbenzoat, Butylacetat, Orthoameisensäureäthylester, Öl säure glyzeride, Chlorkohlenwasserstoffe wie Halogenmethane, Erdölschnitte, Bitumen usw.
Zu diesen Verdünnungsmitteln können auch die als Treibmittel zugesetzten Verbindungen gezählt werden. Als Treibmittel eignen sich Alkane, Alkene, halogensubstituierte Alkane bzw Alkene oder Dialkyläther. In erster Linie kommen hierfür flüchtige Substanzen mit Siedepunkten zwischen -25 0C und +500C infrage, bevorzugt solche mit Siedepunkten zwischen -150C und +400C, die vorzugsweise in der Silicatlösung unlöslich sind. Solche Substanzen sind z.B. gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe mit 4 - 5 C-Atomen wie Isobutylen, Butadien, Isopren, Butan, Pentan, Petroläther, halogenierte gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe wie Chlormethyl, Methylenchlorid, Fluortrichlormethan, Difluordichlormethan, Trifluorchlormethan, Chloräthan, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid. Als am besten geeignet haben sich Trichlorfluormethan, Vinylchlorid und C4-Kohlenwasserstoffe wie z.B. Butan erwiesen.
Diese Treibmittel haben die Aufgabe, das während des Härtungsprozesses Zustände steigender Viskosität durchlaufende Reaktionsgemisch während des Erhärtens oder während eines Nacherhitzungsprozesses in einen Schaum zu dberführen. Die Treibmittel werden, bezogen auf das Reaktionsgemisch, in Mengen von 0,1 - 50 Gew.-g, bevorzugt 2 - 30 Gew.-, eingesetzt.
Als spezielle Hilfsmittel aus der Gruppe der anorganischen oder organischen Hilfsmittel sind neben Farbstoffen, Geruchsstoffen, Verdickern wie beispielsweise Methylcellulose, Stärke, Hydrophobiermitteln wie Silikonen oder fluorierten Verbindungen insbesondere Netzmittel, Schaumstabilisatoren, Porenregler und Emulgatoren mit ionischem oder nichtionischem Charakter zu nennen. Von Bedeutung sind hier besonders emulgierende Substanzen, die die Einarbeitung der Härter sowie der sonstigen Beimengungen wesentlich erleichtern können. Neben den nichtionischen Verbindungen, die zumeist Anlagerungsprodukte von Alkylenoxiden wie Xthylenoxid an hydrophobe Siloxane, Copolymere aus Äthylenoxid und Propylenoxid, Fettsäuren, Fettalkohole oder Phenole darstellen, seien hier bevorzugt Alkylsulfonate mit 10 - 18 C-Atomen im Alkylrest genannt, die mit den Silicatlösungen gut verträglich sind und eine gute Emulgierwirkung für Systeme mit kontinuierlicher Wasserphase und eine gute Schäumwirkung erbringen. Diese Hilfsmittel werden in reiner Form oder bevorzugt in Form ihrer wäßrigen Lösungen oder Dispersionen oder auch in den Verdünnungsmitteln bzw.
in den Härtern gelöst eingesetzt. Im Reaktionsgemisch können sie in Mengen von 0,05 bis 40 Gew.-« enthalten sein.
Bevorzugt sind Zusatzmengen von 0,5 bis 15 Gew.-«. In speziellen Fällen, etwa wenn die gewünschten Formkörper sehr stark hydrophilen Charakter aufweisen sqllen oder als Träger dieser Substanzen verwendet werden sollen, können diese Zusatzmengen überschritten werden.
Die Härter entsprechen bekannten Substanzklassen. Es können auch Gemische verschiedener Härter eingesetzt werden, um Verdickungs- und Erhärtungszeiten variabel einzustellen.
Auch Gemische der Härter mit anderen Alkalisilicatlösungen verfestigenden Zusatzstoffen sind einsetzbar; wie z.B. mit Pyrokohlensäureestern oder Carbonsäurekohlensäureesteranhydriden oder sonstigen Carbonsäureestern mit Härterwirkung oder Zusätzen gemäß der belgischen Patentschrift 753.761. Erfindungsgemäß können grundsätzlich alle Substanzen als Härter eingesetzt werden, die in wäßrigem Medium eine saure Reaktion bewirken, indem sie beispielsweise CO2, Carbonsäuren, Sulfonsäuren oder Mineralsäuren freisetzen.
Bevorzugt dienen als Härter solche Verbindungen oder Gemische von Verbindungen, die als 10 Gew.-«-ige Zumischung zu einer 0,5 Gew.-« Na-C14-Alkylsulfonat enthaltenden Natronwasserglaslösung der Dichte ca. 1,36 (Na2O-Gehalt ca. 8,6 Gew.-% SiO2-Gehalt ca. 25,4 Gew.-%) diese bei 25°C in weniger als 15 Minuten zum Gelieren bringen. Dieser Test ist leicht durchführbar und wird im experimentellen Teil beschrieben.
Als-besonders geeignet sind vor allem solche Härter oder Härtergemische anzusehen, die bei Temperaturen unter 500C flüssig sind, speziell solche, die auch noch unter 300C flüssig sind, da diese Härter sich technisch besonders gut handhaben lassen.
Dementsprechend werden vorzugsweise als Härter aliphatische, cyclische, araliphatische oder aromatische Verbindungen verwendet, die sich beispielsweise aus folgenden Verbindungsklassen ableiten: Carbonsäuren und Carbonsäureanhydride wie Methylhexahydrophthalsäureanhydrid, Isopropenylbernsteinsäureanhydrid, Oktancarbonsäureanhydrid, Ölsäure-Essigsäure-Mischanhydrid, Benzoesäure-Essigsäure-Mischanhydrid, Carbonsäurehalogenide, vorzugsweise Carbonsäurechloride von Mono- und Polycarbonsäuren wie Versaticsäurechlorid, Ölsäurechlorid, Benzoesäurechlorid, 3-Methylbenzoylchlorid, 3-Methoxybenzoylchlorid, höhere Alkyl- oder Alkoxybenzoylchloride, Diphenylmethandicarbonsäurechloride, s- und as-Phthalylchlorid, Isophthalylchlorid, Terephthalylchlorid, Chloride der Benzoltri- und -tetracarbonsäuren, sowie Alkyl-, Alkoxy- und Halogensubstitionsprodukte der Benzoldicarbonsäurechloride, etwa Chlorisophthalylchloride. Chlorameisenester wie z.B. die Chiorameisenester des Athanols, Butanols und Oktanols, des Athylenglykols, des Glycerins, Trimethylolpropans, Pentaerythrits, der Fettalkohole, des Cyclohexanols, des Phenols, des Brenzkatechins, des Hydroxyäthoxyphenols, des Hydroxypropoxyphenols oder -hydrochinons, des Diphenolmethans oder Dimethyl-diphenolmethans und deren Alkoxylierungsprodukte, des Kresols oder Xylenols und ihrer Alkoxylierungsprodukte, der Alkylphenole, etwa des Isopropylphenols. Sulfate, z.B. Dimethylsulfat, Diäthylsulfat, Dipropylsulfat, Sulfonsäurehalogenide, speziell Sulfochloride wie Eenzolsulfonchlorid, Tosylchlorid, 3,4-Dichlorbenzolsulfochlorid, Isopropyl- oder Isooktylbenzolsulfochlorid Ferner kommen in Betracht Sulfonsäureester, Phosphorsäureester, Isocyanate wie Cyclohexylisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, Phenylisocyanat, Hexamethylendiisocyanate, Diphenylmethandiisocyanat. Verbindungen mit leicht abspaltbarem Halogen, wie Imidchloride, Isocyaniddichride, z.B. Phenylisocyaniddichlorid, Chlorpyrimidine, Halogentriazine wie 2-(Methoxyäthoxy)-4,6-dichlor-s-triazin, 2-Isopropoxy-4, 6-dichlor-s-triazin.
In besonderem Maße gut geeignet für das vorliegende Verfahren sind Säurechloride, Chlorameisenester und Anhydride wie Benzoylchlorid, Phthalylchlorid, Chlorameisensäurephenylester, Bis-Chlorameisenester des Diphenolmethans bzw. Dimethyl-di-phenolmethans.
Die als Härter genannten Substanzen können allein oder im Gemisch miteinander oder mit weiteren, Silicatlösungen gelierenden Substanzen z.B. mit Diäthylpyrocarbonat, mit Isophthalsäure-bis-kohlensäuremonoäthylesteranhydrid, Diäthyloxalat, Methyl- und Xthylestern der (Mono, Di-, Tri-) Chloressigsäure, 2-Oxo-4-Methyl-l,)-Dioxolon, Vinylacetat, Dimethylcarbonat, Dimethylmaleat, Glykoldiacetat usw. eingesetzt werden.
Hierbei können auch Substangemische Verwendung finden, in denen zwar mindestens eine Komponente definitionsgemäß eine Gelierzeit von mehr als 15 Minuten erbringt, die aber insgesamt Gelierzeiten unter 15 Minuten bewirken.
Die Härter oder ilärtergemische sollen, bezogen auf das Reak tionsgemisch in Mengen von 0,01 bis 60 Gew.-«, bevorzugt 0,5 bis 30 Gew.- eingesetzt werden.
Es ist auch ohne weiteres möglich, die Härtersubstanzen allein, d.h. ohne Treibmittel zuzusetzen. In diesem Falle werden zwar keine Schaumstoffe, sondern mehr oder weniger massive Massen erhalten, Die erfindungsgemäße Herstellung der Schaumstoffe geschieht grundsätzlich so, daß man in einer diskontinuierlich oder kontinuierlich arbeitenden Mischvorrichtung die beschriebenen Reaktionskomponenten einstufig oder in mehreren Stufen miteinander vermischt und das entstandene Gemisch zumeist außerhalb der Mischvorrichtung in Formen oder auf geeigneten Unterlagen aufschäumen und erstarren läßt. Hierbei kann die zwischen ca. 0°C und 100°C, bevorzugt zwischen 25°C und 60°C, liegende Reaktionstemperatur entweder so erreicht werden, daß man eine oder mehrere Reaktionskomponenten bereits vor dem Mischprozeß vorwärmt oder die Mischapparatur selbst beheizt oder das hergestellte Reaktionsgemisch nach dem Mischen aufheizt. Selbstverständlich sind auch Kombinationen dieser oder anderer Verfahrensweisen zum Einstellen der Reaktionstemperatur geeignet. Oftmals entwickelt sich während der Reaktion selbst genügend Wärme, so daß die ursprüngliche Reaktionstemperatur durchaus nach Beginn der Reaktion bzw. des Aufschäumens auf Werte über 100°C ansteigen kann. Durch diese Reaktionswärme wird aber die erfindungsgemäß vorgesehene Maßnahme, die besagt, daß die Verschäumung bei Temperaturen zwischen 0 und 1000C ausgeführt werden soll, nicht berührt, denn diese Maßnahme bezieht sich auf das Einleiten der Verschäumung. Die E:igensehaf'ten der entstehenden Schäume, z.B. ihre Dichte in feuchtem Zustand, ist bei gegebener Rezeptur von den Einzelheiten des Mischprozesses, z.B. Gestalt und Tourenzahl des Rührers, Gestaltung der Mischkammer usw. sowie von der gewählten Reaktionstemperatur beim Einleiten der Verschäumung etwas abhängig. Sie kann größenordnungsgemäß zwischen 0,05 und 0,95 variieren, zumeist erhält man Dichten des feuchten frischen Schaumes zwischen 0,15 und o,6. Die getrockneten Schäume können geschlossen oder offenporigen Charakter haben, zumeist sind sie weitgehend offenporig und weisen Dichten zwischen 0,02 und 0,9 auf Es ist selbstverständlich auch möglich, die gegebenenfalls bereits anorganische undXoder organische Beimengungen enthaltenden Silicatlösungen zunächst durch eine unterschüssige, d.h. wohl die Kondensation der Silicate bzw. Kieselsäure zu höhermolekularen Aggregaten, nicht aber deren endgültige Vernetzung, d.h Verfestigung bewirkende Menge an Härter in einen höherviskosen Zustand zu überführen und dann späterhin nach Lagerung oder beliebigen anwendungstechnischen Manipulatioen gegebenenfalls durch Zusatz weiterer Härter-Mengen die Aushärtung in beliebigem Maße zu vervollständigen.
Durch das Verhalten der Reaktionsmischungen ergeben sich für das erfindungsgemäße Verfahren vielfältige Anwendungsmöglichkeiten und dementsprechend Anwendungsgebiete, von denen im folgenden einige beispielhaSt skizziert seien. Die Möglichkeit, das in den ausgehärteten Mischungen enthaltene Wasser entweder als gewünschten Bestandteil im Schaum zu belassen bzw. den Schaum durch geeignete Beschichtung oder Kaschierung gegen Wasseraustritt zu schützen, oder das Wasser durch geeignete Trocknungsverfahren, z.B. Heizschrank, Heißluft, IR-Heizung, Ultraschall oder Hochfrequenzeinwirkung ganz oder teilweise zu entfernen, karin von Fall zu Fall den gewünschten anwendungstechnischen Zielen gemäß gewählt werden.
Das Treibmittel enthaltende Reaktionsgemisch kann z.B. auf gegebene warme, kalte oder auch IR oder HF bestrahlte Unterlagen aufgestrichen oder nach Passieren der Mischvorrichtung mit Pressluft oder auch nach dem airless-Verf ahren auf diese Unterlagen aufgesprüht werden, wo es schäumen und erhärten kann und so eine füllende oder isolierende oder feuchthemmende Beschichtung ergibt. Man kann das schäumende Reaktionsgemisch auch in kalte oder erhitzte Formen pressen, gießen oder spritzgießen und es in diesen Formen, seien es Relief- oder massive oder Hohlformen, gegebenenfalls im Schleuderguß bei Raumtemperatur oder Temperaturen bis 2000C, gegebenenfalls unter Druck erhärten lassen. Hierbei ist die Mitverwendung von verstärkenden Elementen, seien es anorganische und/oder organische bzw.
metallische Drähte, Fasern, Vliese, Schaumstoffe, Gewebe, Gerüste usw., durchaus möglich. Dies kann zum Beispiel nach dem Fasermatten-Tränkverfahren oder nach Verfahren, bei denen z.B. mittels einer Spritzvorrichtung Reaktionsgemische und Verstärkungsfasern-gemeinsam auf die Form aufgebracht werden, erfolgen. Die so zugägnlichen Formteile können als Bauelemente z.B. in Form von direkt oder nachträglich durch Laminieren mit Metall, Glas, Kunststoff usw.
hergestellten, gegebenenfalls geschäumten, Sandwich-Formteilen verwendet werden, wobei das günstige Brandverhalten in feuchtem oder trockenem Zustand von Vorteil ist. Sie können jedoch auch als Hohlkörper, z.B. als Behälter für gegebenenfalls feucht oder kühl zu haltende Waren Verwendungfinden, als Filtermaterialien oder Austauscher, als Katalysator- oder Wirkstoffträger, als Dekorationselemente, Möbelbestandteile und Hohlraumausfüllungen. Sie können auch als hochbeaspruchbare Schmier- und Kühlmittel oder Träger dafür, z.B. beim Metallstrangpressen verwendet werden. Auch eine Anwendung auf dem Gebiet des Modell- und Formenbaues, sowie der Herstellung von Formen für den Metallguß ist in Betracht zu ziehen.
Eine bevorzugte Arbeitsweise besteht darin, den Verschäumungsprozeß direkt mit der Härtung Hand in Hand gehen zu lassen, indem man z.B. in einer Mischkammer das Reaktionsgemisch herstellt und gleichzeitig das leichtflüchtige Treibmittel hinzudosiert, etwa Dichlordifluormethan, Trichlorfluormethan, Butan, Isobutylen, Vinylchlorid, so daß bei geeigneter Wahl der Gemischtemperatur das aus der Mischkammer austretende Reaktionsgemisch gleichzeitig aufschäumt durch Verdampfen des Treibmittels und härtet durch Einwirkung des Härters, wobei der entstandene Schaum, der gegebenenfalls noch Emulgatoren und Schaumstabilisatoren und sonstige Hilfsmittel enthält, fixiert wird. Weiterhin kann män das zunächst noch dünnflüssige Reaktionsgemisch durch Eintragen von gegebenenfalls unter Druck stehenden Gasen wie Luft, Methan, CF4, Edelgasen, zu einem Schaum auftreiben, der in die gewünschte Form gebracht und so ausgehärtet wird. Man kann auch entsprechend vorgehen, indem man zunächst die gegebenenfalls Schaumstabilisatoren wie Netzmittel, Schaumbildner, Emulgatoren und evtl. noch weitere organische oder anorganische Füllstoffe oder Verdünnungsmittel enthaltende Silicatlösung durch Begasung mit den genannten Gasen in einen Schaum überführt und diesen Schaum dann in einer Mischvorrichtung mit dem als Fällmittel dienenden Härter vermischt und anschließend auf schäumen und aushärten läßt.
Die so zugänglichen Schäume können in getrocknetem oder feuchtem Zustand, gegebenenfalls nach einem Verdichtungs-oder Temperungsprozeß, gegebenenfalls unter Druck, als Isoliermaterialien, Hohlraumausfüllungen, Verpackungsstoffe, Baustoffe mit guter Lösungsmittelbeständigkeit und günstigem Brandverhalten verwendet werden. Sie sind auch als Leichtbausteine, in Form von Sandwiches, z.B. mit Metalldeckschichten im Haus-, Fahrzeug- und Flugzeugbau verwendbar.
Die Reaktionsgemische können auch in Tropfenform z.B. in Benzin dispergiert oder während eines freien Falles o.ä.
zum Aurschäumen und Härten gebracht, wobei Schaumperlen entstehen.
Man kann auch in die aufschäumenden Reaktionsgemische, solange sie noch fließfähig sind, organische und/oder anorganische, zum Aufschäumen befähigte oder bereits aufgeschäumte Teilchen, z.B. Blähton, Blähglas, Holz, Popkorn, Kork, hohle Perlen aus Kunststoffen z.B. Vinylchloridp lymerisaten, Polyäthylen, Styrolpolymerisaten oder Schaumstoffteilchen aus diesen oder auch z.B. Polysulfon-, Polyepoxid-, Polyurethan-, Harnstoff-Formaldehyd-, Phenolformaldehyd-, Polyimid-Polymeren einarbeiten bzw. Schüttungen dieser Teilchen von den Reaktionsmischungen durchschäumen lassen, und auf diese Weise Isolierstoffe herstellen, die sich durch ein günstiges Brandverhalten auszeichnen.
Wenn einer Mischung aus gegebenenfalls anorganische und/ oder organische Beimengungen enthaltenden wäßrigen Silicatlösungen und den Härtern bei einer vorgegebenen Temperatur das unter diesen Temperaturen zur Verdampfung oder Gasbildung befähigte Treibmittel, beispielsweise ein (Halogen-)Kohlenwasserstoff gleichzeitig zugesetzt wird, kann die so entstehende zunächst flüssige Mischung nicht nur zur Herstellung von einheitlichen Schaumstoffen oder weitere geschäumte oder ungeschäumte Füllstoffe enthaltenden SchaumstoL'r'en verwendet werden, sondern man kann auch mit ihr vorgegebene Vliese, Gewebe, Gitter, Konstruktionsteile oder sonstige durchlässige Strukturen aus geschäumtem oder ungeschäumtem Material durchschäumen, so daß auf diese Weise Verbundschaumstoffe mit speziellen Eigenschaften, z.B. günstigem Brandverhalten zugänglich werden, die evtl. direkt als Konstruktionselement im Bau-, Möbel- oder Fahr- und Flugzeugsektor einsetzbar sind.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Schaumstoffe können dem Erdboden in Krümelform gegebenenfalls mit Düngemittelnund Pflanzenschutzmitteln angereichert beigemischt werden, um seine agrarische Konsistenz zu verbessern. Hoch wasserhaltige Schäume können als Substrat zur Vermehrung von Keimlingen, Stecklingen und Pflanzen oder Schmittblumen eingesetzt werden. Durch Aussprühen der Mischungen auf unwegsames oder zu lockergrundiges Gelände, etwa Dünnen oder Sümpfe, kann eine wirksame Verfestigung erzielt werden, die nach kurzer Zeit begehbar ist, bzw. einen Ero8ionsschutz bietet.
Es ist weiterhin von Interesse, die vorgeschlagenen Reaktionsgemische im Brand- oder Katastrophenfall auf einen zu schützenden Gegenstand aufzusprühen, wobei das enthaltene Wasser auf der Oberfläche des zu schützenden Körpers nicht ablaufen oder vorschnell verdunsten kann, so daß ein besonders wirksamer Brand- bzw. Hitze- oder Strahlungsschutz erzielt wird, weil die gehärtete Mischung, solange sie noch Wasser enthält, sich nicht wesentlich über 1000C erhitzen kann bzw.-IR- oder Kernstrahlung absorbiert.
Aufgrund der guten Sprühfähigkeit können die Gemische, indem man sie beispielsweise auf Gewebe, sonstigen Flächen, Gitter oder auch nur auf Wände auf sprüht, wirksame Schutzwände und Schutzschichten im Bergbau im Unglücksfalle oder auch bei der routinemäßigen Arbeit bilden. Hierbei ist von besonderer Bedeutung, daß schon kurzfristig eine Härtung erzielbar ist.
Gleichermaßen können die erfindungsgemäßen schäumenden Gemische im Hochbau, im Tiefbau und Straßenbau zur Erstellung von Wänden, Iglus, Abdichtungen, zum Ausfugen, Verputzen, Gründen, Isolieren, Dekorieren, als Bechichtungs-, Estrich-und Belagsmaterial verwendet werden. Ihre Verwendung als Klebstoff oder Mörtel oder Gießmasse gegebenenfalls in gefüllter Form, wobei anorganische oder organische Füllstoffe in Betracht kommen, ist ebenfalls in Betracht zu ziehen.
Da die gehärteten verfahrensgemäßen Schaumstoffe nach dem Trocknen eine erhebliche Porösität aufweisen können, sind sie als Trockenmittel geeignet, weil sie wiederum Wasser aufnehmen können. Man kann sie jedoch auch mit Wirkstoffen beladen oder als Katalysatorträger oder Filter und Absorbentien verwenden.
Im Reaktionsgemisch gegebenenfalls mitverwendete oder nachträglich eingebrachte Hilfsmittel wie Emulgatoren, Waschrohstoffe, Dispergiermittel, Netzmittel, Duftstoffe, hydrophobierend wirkende Substanzen, gestatten die Eigenschaften der Schaumstoffe in wasserhaltigem oder getrocknetem Zustand wunschgemäß einzustellen.
Andererseits können die Schaumstoffe in wasserhaltigem oder getrocknetem oder imprägniertem Zustand nachträglich lakkiert, metallisiert, beschichtet, laminiert, galvanisiert, bedampft, verklebt oder beflockt werden. Die Formkörper können in wasserhaltigem oder getrocknetem Zustand weiter verformt werden, beispielsweise durch Sägen, Fräsen, Bohren, Hobeln, Polieren und sonstige Bearbeitungsverfahren.
Die gegebenenfalls gefüllten Formkörper können durch thermische Nachbehandlung, Oxydationsprozesse, Heißpressen, Sinterungsprozesse oder oberflächliche Schmelz- oder sonstige Verdichtungsprozesse in ihren Eigenschaften weiterhin modifiziert werden.
Als Formmaterial eignen sich anorganische und/oder organische geschäumte oder ungeschäumte Werkstoffe wie Metalle, z.B. Eisen, Nickel, Edelstahl, lackiertes oder z,B. teflonisiertes Aluminium, Porzellan, Glas, Gips, Zement, Holz, Kunststoffe wie PVC, Polyäthylen, Polyurethan, ABS, Polycarbonat usw.
Die verfahrensgemäß zugänglichen Schäume können oberflächlich oder sofern es sich um weitgehend durchlässige Gebilde, etwa höhergradig offenporige Schaumstoffe oder poröse Materialien handelt, auch durch Zentrifugieren, Vakuumbehandlung, Durchblasen mit Luft oder Spülen mit das enthaltene Wasser entfernenden (gegebenenfalls erhitzten) Flüssigkeiten oder Gasen wie Methanol, Athanol, Aceton, Dioxan, Benzol, Chloroform u.ä. oder Luft, CO2> Heißdampf getrocknet werden. In analoger Weise ist auch eine Nachbehandlung der feuchten oder trockenen Formkörper durch Spülen oder Imprägnieren mit wäßrigen oder nicht wäßrigen sauren, neutralen oder basischen Flüssigkeiten oder Gasen z.B. Salzsäure, Phosphorsäure, Ameisensäure, Essigsäure, Ammoniak, Amine, organische oder anorganische Salzlösungen, Lacklösungen, Lösungen von noch zu polymerisierenden oder bereits polymerisierten Monomeren, Farbstofflösungen, Galvanisierungsbädern, Lösungen von Katalysatoren oder Katalysatorvorstufen, Geruchstoffen in Betracht zu ziehen.
Die bisherige Darstellung sollte ohne Anspruch auf Vollständigkeit die allgemeinen anwendungstechnischen Möglichkeiten der verfahrensgemäßen Herstellung von Formkörpern, d.h. ihre zumeist bereits durch das Herstellungsverfahren vorgegebenen Verwendungsmöglichkeiten erläutern.
Im folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft erläutert werden. Die angegebenen Teile sind Gewichtsteile, sofern nichts anderes vermerkt ist.
Beispiel 1: Im folgenden soll die Bestimmung der Gelierzeit, die von den verschiedenen Härtern oder Härtergemischen erbracht wird, beschrieben, und für einige Härterprototypen beispielhaft angegeben werden: Alle Substanzen und Geräte werden auf 25°C temperiert. Dann gibt man in einen Rührbecher ( 5 cm) 100 g Natronwasserglaslösung (Dichte 1,36, Na20-Gehalt ca. 8,6 Gew.-g, SiO2-Gehalt ca. 25,4 Gew.-s) in der zuvor 0,5 Gew.-g C14-Alkylsulfonat-Natrium aufgelöst worden waren. ln die Lösung reicht ein L-förmig gebogener Glasstab bis zur Mitte der Füllhöhe, der Wandabstand des gebogenen Schenkels beträgt ca. 5 mm. Der Glasstab wird mit 250 IJpM gedreht und wirkt als Rührer, der Rührbecher ist fest. Nun gibt man in die gerührte Wasserglaslösung die Härtersubstanz und mißt die Zeit, die von diesem Moment vergeht, bis die zunächst glatt rührbare Mischung erstarrt ist. Diese Zeit wird als Gelierzeit bezeichnet.
Beispielhaft werden an den folgenden als Härter wirksamen Substanzen die Svigenden Gelierzeiten festgestellt: Härtersubstanz: Min. Sek. Härternummer Buttersäurechlorid 7 1 Tetrapropenylbernsteinsäureanhydrid 21 2 Hexahydrophthalsäureanhydrid 30 3 Chlorameisensäurebutylester 48 4 Chlorameisensäureisooktylester 1 18 5 Ölsäurechlorici 1 31 6 Benzoylchlorid 2 1 7 2(Methoxyäthoxy) -4, 6-dichlors-triazin 2 21 8 3-Methyl-benzoylchlorid 3 17 9 ÖIsäure-essigsäur-anhydrid 4 26 10 Chlorameisensäurephenylester 4 27 11 2-Chlorbenzoylchlorid 6 24 12 Toluylendiisocyanat 9 30 13 Benzolsulfonsäurechlorid 10 19 14 Hexamethylendiisocyanat 12 57 15 Dimethylsulfat 13 55 16 Phthalylchlorid, sym. 4 12 17 Härtersubstanz: Min. Sek. Härternummer Isophthalchiorid 3 28 18 Chlorameisensäurekresylester 3 30 19 5-Chlorisophthalylchlorid 10 10 20 Diphenolmethandichlorformiat 2 50 21 Die im folgenden genannten Substanzen haben alleine zwar eine definitionsgemäß zu langsame Gelierwirkung, sie können Jedoch Bestandteile eines Gemisches sein, das durch einen entsprechenden Gehalt an schnell wirkendem Härter jedoch die erforderliche Geliergeschwindigkeit erbringt.
Typen derartiger Gemische werden beispielhaft aufgeführt; hierbei ist die zusätzliche Verwendung von gelierenden Substanzen, die im vorliegenden Verfahren nicht beansprucht werden1 durchaus möglich, sofern die notwendigen Gelierzeiten erreicht werden.
Gew.-Verh. Min. Sek.
p Toluolsulfonsäurechlorid/ Benzoylchlorid 2:1 4 19 2-Isopropyl-4,6-dichlor-s-triazin/Chloressigsäureäthylester 1:1 5 54 3, 4-Dichlorbenzoylchlorid/ Butyrochlorid 4:1 6 16 Phthalylchlorid/Benzoylchlorid 1:1 1 49 Die in Beispiel 1 vorgenommene Nummerierung der Härtersubstanzen wird in den folgenden Beispielen weiter verwendet.
Beispiel 2: Am Beispiel des Härters 7 soll die Herstellung von im Handverschäumungsverfahren herstellbaren Schäumen unter verschiedenen Bedingungen beschrieben werden: 800 Tle. 40einige Natronwasserglaslösung, die 4 Tle. C14-Al -kylsulfonat-Natrium gelöst enthält, werden auf 45°C gebracht und in einen offenen Rührbecher gefüllt. Während man mit einem Propellerrührer rührt, fügt man in einem Guß hinzu: 90 Tle. Benzoylchlirid im Gemisch mit 65 Tlen. Trichlorfluormethan. Trotz der erhöhten Temperatur läßt sich die Mischung einige Sekunden gut verrühren, bevor sie im Rührbecher empor zu steigen beginnt. Sodann gießt man die aufschäumende Mischung sofort in eine Kastenform aus Papier; dort beginnt die Mischung sofort zu steigen und setzt den Steigprozeß nach wenigen Sekunden verstärkt fort, weil die durch Reaktion des Härters 7 eine weitere Temperaturerhöhung einsetzt. Nach ca. 4 Minuten ist der Schaum in der Kastenform erstarrt und kann dann aus dem Papier entnommen werden. Durch weitere Reaktion wird nunmehr ein Teil des im Schaum enthaltenen Wassers (ca. 140 Tle.) von selbst aus dem Schaum herausgepreßt. Der fertige feuchte Schaum kann leicht in beliebige Form geschnitten werden. Er hat eine Dichte von ca. 0,3 und ist gleichmäßig feinporig. Er trocknet beim Stehen in bewegter Luft oder im Umlaufschrank sehr schnell und hat dann eine Dichte von ca. 0,06. Derartige Schäume können als Isoliermaterial verwendet werden.
Beispiel 3: Es wird wie in Beispiel 2 gearbeitet. Man verwendet jedoch eine DO«-ige Kaliwasserglaslösung. Im Versehäumungsverlauf zeigen sich keine Unterschiede. Der entstandene Schaum hat in trockenem Zustand eine Dichte von 0,045.
Beispiel 4: Es wird wie in Beispiel 2 gearbeitet. Anstelle von 40fi-iger Natronwasserglaslösung wird jedoch eine 20«-ige Lösung einzugesetzt, außerdem werden nur 30 Tle. Trichlorfluormethan verwendet. Der entstandene Schaum hat eine Dichte von 0,09 in trockenem Zustand.
Beispiel 5: Es wird wie in Beispiel 2 gearbeitet, man verwendet jedoch 150 Tle. des Härters 7. In diesem Falle muß möglichst schnell und kurz verrührt werden, damit das Gemisch nicht hart wird, bevor es genug aufgeschäumt ist. Gießt man nach ca. 5 Sek. Mischzeit in die Form, erhält man einen Schaum, der in feuchtem Zustand eine Dichte von ca. 0,3 hat und dann, wenn er sofort nach dem Erhärten, d.h. nach ca. 2 - 3 Minuten aus der Form entnommen wird, etwa 200 Tle. Wasser ablaufen läßt, was natürlich den anschließenden Trocknungsprozeß verbilligt.
Beispiel 6: Es wird wie bei Beispiel 2 gearbeitet, jedoch wird jetzt nicht bei 450C gearbeitet, sondern bei 3000. Der Schaum steigt nicht so stark, seine Dichte in getrocknetem Zustand beträgt ca. 0,15.
Beispiel 7: Es wird wie in Beispiel 2, gedoch bei ca. 250C gearbeitet, der entstandene Schaum hat in getrocknetem Zustand eine Dichte von ca. 0,28.
Beispiel 8: Es wird wie in Bespiel 2 gearbeitet, man verwendet jedoch nur 40 Tle. Härter 7. Der entstandene Schaumstoff hat eine Dichte von 0,07 in trockenem Zustand.
Beispiel 9: Es wird wie in Beispiel 2 gearbeitet, man verwendet jedoch nur 10 Tle. Trichlorfluormethan. Der entstandene Schaumstoff hat in getrocknetem Zustand eine Dichte von ca. ob55.
Beispiel 10: Es wird analog Beispiel 2 gearbeitet, man verwendet jedoch als Zusatz zur Silicatlösung anstelle des C14-Alkylsulfonat-Natrium jetzt 20 Tle. eines Anlagerungsproduktes von 10 Mol Athylenoxic an Isooktyl-Phenol. Der getrocknete Schaum hat eine Dichte von ca.
Beispiel 11: Es wird analog Beispiel 2 gearbeitet, in die Natronwasserglaslösung werden jedoch zusätzlich noch 200 Tle. Kreidepulver eingerührt. Der entstandene Schaum hat nach dem Trocknen eine Dichte von ca. 0,1. Man kann auch anstelle der Kreide Talkumpulver, Quarzmehl, Kurzglasfaser, Siliciumpulver oder Kaolin verwenden.
Die in Beispiel 2 - 11 entstandenen Gemische können nach dem Verrühren auch in eine Form eingefüllt werden in der sich Blähtonteilchen, Fasern oder Styrolschaumteilchen befinden. Da das frisch hergestellte Gemisch noch sehr dünnflüssig ist, durchdringt es die Füllung der Form und benetzt die eingefüllten Teilchen. Beim Aufschäumen werden die in der Form befindlichen Schaumstoffteilchen Fasern oder sonstige Festkörper im entstehenden Schaum verteilt, wobei ein kombinierter Schaumstoffkörper entsteht.
Man kann das frisch hergestellte Gemisch auch vor dem Aufschäumen in eine für das Volumen des entstehenden Schaumes an und für sicfl zu eng bemessene Schließform einfüllen in der das Gemisch dann aufgeschäumt und unter Druck alle Elemente der Form ausfüllt und abbildet. Hierbei entstehen Schaumstoffkörper, die eine weitgehend geschlossene Oberflächenschicht aufweisen. Das hierbei erzielbare Raumgewicht der entstehenden Schaumstoffkörper richtet sich nach dem Füllungsgrad der Form mit frisch hergestelltem Reaktionsgemisch.
Prinzipiell können die Beispiele 2 - 11 sinngemäß auch mit den anderen Härtern 1 - 20 durchgeführt werden. Es können auch andere Treibmittel Verwendung finden. Hierbei sind dem Arbeiten in offenen Gefäßen von Hand bei tief siedenden Treibmitteln und schnell reagierenden Härtern jedoch naturgemäß Grenzen gesetzt. Will man eine zu große Aktivität eines Härters herabsetzen, empfiehlt sich neben Verringerung der Reaktionstemperatur eine Verdünnung des Härters mit einem der z.B. beschriebenen Verdünnungsmittel.
Beispiel 12: Es wird wie in Beispiel 2 gearbeitet. Man verwendet jedoch anstelle von Härter 7 ein Gemisch aus Chlorameisensäureäthylester (nicht in Beispiel 1 aufgeführt) und Chloroform im Gewichtsverhältnis 30 : 60. Der enstehende Schaum hat nach dem Trocknen eine Dichte von ca. 0,15.
Besser lassen sich die verfahrensgemäßen Schaumstoffe in einer kontinuierlich arbeitenden Apparatur herstellen: Diese Apparatur mischt fortlaufend einen dosierten Strom von Silicatlösung (die gegebenenfalls anorganische und/oder organische Beimengungen enthalten kann) mit weiteren zudosierten Komponenten z.B. Härtern, Treibmitteln, Verdünnungsmitteln und trägt das bei der jeweiligen gewünschten Temperatur hergestellte Gemisch aus, wobei es gegebenenfalls in Formen eingefüllt oder auf Bänder aufgetragen werden kann, oder auch versprüht wird. Die Konstruktion einer derartigen Mischapparatur unterliegt keinen Einschränkungen, prinzipiell sind solche Geräte aus der Polyurethanschaumstoff-Technologie gut bekannt.
In den folgenden Beispielen wird eine Mischapparatur verwendet, die aus einer ca. 40 ml großen Mischkammer besteht, in der sich ein mit ca. 1000 UpX drehender Rührpropeller befindet. Am Kopf der Mischkammer wird die gegebenenfalls vorgewärmte Silicatlösung und über eine davon getrennte Zuführung Härter, Treibmittel und Verdünnungsmittel (falls verwendet) zudosiert. Das Gemisch der Reaktionskomponenten durchläuft zwangsgefördert die mit Temperaturmeßgerät versehene Mischkammer und wird homogenisiert über eine Düse ausgetragen. Diese Düse besteht aus einem Auslaufrohr dessen Länge nach Bedarf variiert werden kann. Man kann das Austrittsgemisch in Formen oder auf laufende Bänder austragen und dort den Aufschäumungsprozeß vor sich gehen lassen. Die auf einem laufenden Band hergestellten Schäume werden so geschnitten, daß rechtwinklige Platten gebildet werden. Diese Platten werden im Umluftschrank oder auch im Hochfrequenzofen getrocknet, nochmals auf Schneidevorrichtungen beschnitten und zur Bestimmung der Dichte verwendet. Die erhaltene Plattenware kann als Isoliermaterial mit hoher Wärmebeständigkeit und günstigem Brandverhalten eingesetzt werden. Entfernt man das den noch feuchten Schäumen durch Extraktion mit Wasser oder Säuren, etwa HC1 oder durch Behandlung mit geeigneten Lösungsmitteln die organische Substanz weitgehend, so erhält man nach dem Trocknen Isolierstoffe, die als völlig unbrennbar einzustufen sind. Man kann auch die organische Substanz durch thermische Nachbehandlung durch Abdestillieren, Absublimieren oder Aboxydieren aus den Schaumstoffen entfernen, wodurch auch eine völlige Unbrennbarkeit erzielt werden kann.
Im folgenden werden auf der geschilderten Apparatur herstellbare Schaumstoffe in Form von Rezepturangaben tabella.risch in Beispielform aufgeführt: Beispiel 13: Bei allen in der folgenden Tabelle aufgeführten Versuchen wurde eine 58«-ige, füllstoffreie Natronwasserglaslösung, die 0,5 Gew.-« Na-C14-Alkylsulfonat enthielt, mit 1600 Tlen/Minute dosiert.
Härter Verdünnungsmittel Treibmittel Mischung trockn. Schaum Nr./Tle./Min. Name/Tle./Min. Name/Tle./Min. °C gr/cm3 4/100 A/60 18 0,09 2/50,3/100 H/200 A/80 25 0,1 1/20,20/50 K/70 B/100 15 0,11 4/10, 5/90 I/200 B/100 15 0,08 6/50, 8/100 B/50 30 0,17 18/100, 9/20 D/50 50 0,1 19/120 C/30 35 0,08 16/60 K/100 D/40 55 0,1 17/70 C/60 30 0,06 11/80 D/80 40 0,05 11/120 C/20,D/80 30 0,04 9/80, 13/30 D/50 50 0,09 11/40 D/20 45 0,2 1/8, 17/40 A/50 10 0,1 16/40, 3/15 C/50 18 0,09 16/80 C/50 27 0,11 14/130 D/60 50 0,1 14/120, P/12 D/20 45 0,2 14/120, R/30 D/80 45 0,05 12/100, Q/20 D/60 45 0,08 Härter Verdünnungsmittel Treibmittel Mischung trookn. Schaum Nr./Tle./Min. Name/Tle./Min. Name/Tle./Min. °C gr/cm3 9/80, 7/40, 3/20 C/20, D/60 40 0,05 7/190 D/60 45 0,05 7/190 D/40 45 0,09 7/190 D/20 45 0,13 7/190 D/10 45 0,26 7/190 D/5 45 0,55 7/300 D/60 40 0,18 7/150 D/60 40 0,09 7/75 D/60 40 0,07 7/35 D/60 40 0,06 In der Tabelle aus Beispiel 13 wurden bei Härtern> Verdünçnungs- und Treibmitteln folgende Abkürzungen zusätzlich verwendet: Zusätzliche gelierend wirkende Substanzen: P = Diäthyloxalat Q = Äthylformiat R = Pyrokohlensäurediäthylester Verdünnungsmittel: H = Chloroform I = Petroläther (Kp ab 400C) K = Trichloräthylen Treibmittel: A = Vinylchlorid B = Butan C = Dichlordifluormethan D = Trichlorfluormethan.
Beispiel 14: Es wird analog Beispiel 13 gearbeitet. 1600 Tle. der Na-C14-Alkylsulfonat-haltigen Natronwasserglaslösung gemäß Beispiel 13 (vorgewärmt auf 450C), 160 Tle. Härter 9 und 60 Tle. Treibmittel D werden pro Minute durch die Mischapparatur gegeben. Das auslaufende Gemisch wird durch seinen Eigendruck auf eine langsam rotierende aufgeblasene Halbschale aus Gummituch gesprüht. Auf dieser Halbschale schäumt das Gemisch auf und erhärtet. Auf diese Weise läßt sich ein Iglu bzw. ein Hohlkörper beliebiger Wandstärke aufbauen. Zweckmäßigerweise wird eine Wandstärke von ca. 40 cm gewählt. Nach ca. 60 Minuten ist der Geruch nach Benzoylchlorid fast vollständig verschwunden. Nach 3 Stunden wird in die Halbschale eine Türöffnung geschnitten und die Gummihaut. nach dem Entlüften durch die oeffnung entfernt. Es ist ein selbsttragendes Schaumstoffiglu entstandden, das nach wenigen Tagen bei trockener Witterung ausgetrocknet ist und z.B. durch einen Bitumenanstrich gegen Witterungseinflüsse geschützt werden kann. Das so hergestellte Iglu ist nicht brennbar.
Beispiel 15: Man arbeitet analog Beispiel 2, verwendet Jedoch anstelle von Härter 7 Jetzt 150 Tle. Härter 16 und 85 Tle. Trichlorfluormethan. Der entstehende Schaum erhärtet wesentlich langsamer und wird etwas grobporiger. Nach ca. 10 Minuten kann entformt werden. Der getrocknete Schaum hat eine Dichte von ca. ovo8.
Beispiel 16: Man arbeitet analog Beispiel 2, verwendet Jedoch als Härter 6o Tle. Härter 17. Man erhält einen sehr gut steigenden feinporigen Schaum, der in trockenem Zustand eine Dichte von ca. 0,04 hat. Verwendet man in diesem Versuch nu die halbe Menge Trichlorfluormethan, so hat der entstehende feinporige Schaum eine Dichte von 0,09 in trockenem Zustand. Phthaloylchlorid (Härter 17) ist aufgrund seines niedrigen Dampfdruckes ebenso wie z.B. Trimellitsäuretrichlorid für die verfahrensmäßige Herstellung von Schaumstoffen sehr gut geeignet.
Beispiel 17: 800 Tle. ca. 38ß-ige Natronwasserglaslösung, die l-Gew.-Natrium-alkylsulfonat enthält, werden mit einem Gemisch aus 65 Tlen. Trichlorfluormethan, 20 Tlen. Benzoylchlorid und 100 Tlen. 3,4-Dichlorbenzol-sulfonsäurechlorid gut verrührt. Man gießt die Mischung in eine Kastenform, in der sie auf etwa das doppelte Volumen aufschäumt. Der so entstandene weiche Schaum wird non in einen auf ca. 120°C geheitzten Pseizschrank gebracht, wo er auf etwa das Vierfache seines ursprünglichen Volumens unter Aushärtung aufschäumt.
Beispiel 18: 800 Tle. der in Beispiel 1 verwendeten Wasserglaslösung werden auf 450C gebracht und schnell mit einer Lösung von 50 Tlen. Chlorameisenäthylester in 50 Tlen. Trichlorfluormethan verrührt. Chlorameisensäureäthylester bewirkt unter den Bedingungen von Beispiel 1 die Härtung innerhalb von 50 Sekunden. Das dünnflüssige schaumige Reaktionsgemisch wird in eine Kastenform eingegossen, worin es auf schäumt und härtet. Der entstandene Schaumstoff hat in getrocknetem Zustand eine Dichte von 0,11.

Claims

Patentansprüche:

1) Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man gegebenenfalls anorganische und/oder organische Beimengungen enthaltende wäßrige Silicatlösungen mit Treibmitteln und säureabspaltenden Härtern versetzt.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Härter Substanzen eingesetzt werden, die in wäßrigem Medium CO2> Carbonsäuren, Sulfonsäuren oder Mineralsäuren in Freiheit setzen können.

3) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 biß 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Härter Carbonsäureanhydride, Carbonsäurechloride, Chlorameisensäureester oder Sulfochloride eingesetzt werden.

4) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis ), dadurch gekennzeichnet, daß als Härter solche säureabspaltende Verbindungen oder Gemische von Verbindungen eingesetzt werden, die als 10 Gew.-%-ige Zumischung zu einer 0,5 Gew.- Na-C14-Alkylsulfonat enthaltenden Natronwasserglaslösung der Dichte 1,36 (Na2O-Gehalt etwa 8,6 Gew.-%, SiO2-Gebalt etwa 25,4 Gew.-% diese bei 25°C in weniger als 15 Minuten zum Gelieren bringt.

5) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Treibmittel Alkane, Alkene, halogensubstituierte Alkane, halogensubstituierte Alkene und Dialkyläther eingesetzt werden.

6) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Treibmittel solche eingesetzt werden, deren Siedepunkt zwischen -25 und +500C liegt.

7) Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Treibmittel Butan und/oder Fluortrichlormethan verwendet wird.

8) Wasserhaltige Schaumstoffe hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.

9) Weitgehend wasserfreie Schaumstoffe mit einer Dichte zwischen 0,04 und 0,6 hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der AnsprUche 1 bis 7.

10) Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß neben Treibmitteln Mischungen aus wäßringen, gegebenenfalls anorganische und/oder organische Beimengungen enthaltenden Silicatlb.sungen und säureabspaltenden Substanzen verwendet werden.