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Verfahren zum Herstellen von Schaumstoffen aus Lösungen von härtbaren
Kunstharzen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Schaumstoffen
aus Lösungen von härtbaren Harzen unter Zusatz von schaumbildenden Stoffen und Härtungskatalysatoren.
In der Regel wird bei diesem Verfahren Luft in die vorhin genannten Mischungen eingerührt
und als Porenbildner verwendet. Man hat aber auch schon vorgeschlagen, solche Gase,
die eine schlechtere Wärmeleitfähigkeit als Luft besitzen, in die Kunststoffmassen
einzubringen und dadurch deren Wärmefsolierungsvermögen zu verbessern.
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Die bisher bekannten Verfahren führen jedoch bei der Verwendung anderer
Gase als Luft nicht zu befriedigenden Ergebrn.ssen, da die erzeugten Schaummassen
nicht formbeständig sind, sondern häufig bereits beim Auskondensieren der Vorkondensationsprodukte
zerfallen.
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Es wurde nun gefunden, daß man auch unter Verwendung von anderen
Gasen als Luft aus Lösungen von härtbaren Kunstharzen Schaumstoffe herstellen kann,
wenn der Schaum während des Entfernens des Lösungsmittels und des Erhärtens in einer
Atmosphäre des gleichen Gases verbleibt, das zur Porenbildung verwendet wird. Die
Lözungen der härtbaren Kunstharze werden dabei vorher in einer Vorrichtung mit anderen
Gasen als
Luft verschäumt, der Schaum wird aus dieser Vorrichtung
herausgedrückt und nach dem Entfernen des Lösungsmittels ausgehärtet.
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Die den Schaum aufbauenden härtbaren Kunstharze können z. B. auf
Basis von Harnstoff, Melamin oder Phenolen bzw. deren Derivaten oder Gemischen und
von Aldehyden hergestellt werden.
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Der Kondensationsgrad dieser Produkte wird zweckmäßig so eingestellt,
daß sie in d'em verwendeten Lösungsmittel, das in der Regel Wasser ist, zwar noch
löslich sind, jedoch sehr leicht durch Einwirkung von Härtungskatalysatoren in den
unlöslichen Zustand übergehen. Als Härtungskatalysatoren sind vorzugsweise anorganische
und organische Säuren oder potentiell saureHärtungsmittel, wie Ammoniumsalze, geeignet.
Als Schaummittel kann man beispielsweise alkylierte Naphthalinsulfonsäuren benutzen.
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Als Beispiele für Gase, die gemäß diesem Verfahren zur Schaumherstellung
verwendet werden sollen, seien Kohlensäure, Ammoniak, Schwefelwasserstoff, halogenierte
Kohlenwasserstoffe, Schwefelhexafluorid u. dgl. genannt.
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Zur Durchführung des Verfahrens kann man wäßrige Lösungen härtbarer
Harze, vorzugsweise von Harnstoff oder Melaminharzen, unter Zufügen von Säuren bzw.
sauren Schaummitteln, wie ß-Naphthalinsulfonsäure, in rasch laufenden geschlossenen
Rührwerken mit dem betreffenden Gas vermischen. Der erzeugte Schaum wird in Formen
abgelassen, nach völligem Erstarren ausgeformt und anschließend in dem gleichen
Gas getrocknet.
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Es ist zweckmäßig, vor dem Hinzufügen der Kunstharz lösung die Luft
durch das gewünschte Gas zu verdrängen. Sobald das Harz genügend kondensiert ist
und der Schaum eine ausreichende Stabilität besitzt, wird er unter Nachfüllen von
Gas in Formen abgelassen. Diese Formen werden in geschlossene Kanäle geschoben,
die mit den gleichen Gas wie das Rührgefäß gefüllt sind. Sobaldl die Schaunimasse
formbeständig geworden ist, kann man sie aus der Form entnehmen und anschließend
in einem Trocken raum bei 40 bis 600 trocknen. Der Trockenraum ist ebenfalls mit
dem gleichen Gas gefüllt wie das Rührgefäß. Der Wasserdampf wird aus dem Trockenraum,
zweckmäßig durch Umwälzen des Gases und Ausfrieren des Wassers, entfernt.
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Nach einer anderen Ausführungsform des Verfahrens kann man die wässrige
Lösung des härtbarren Vorkondensates und die schaumbildenden Mittel in getrennten
Gefäßen mit unter Druck stehenden Gasen verschäumen und dann vereinigen und aushärten
lassen. Auch bei dieser Arbeitsweise erfolgt die Aushärtung in Gegenwart des Gases,
das als Porenbildner diente.
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Die Schaummassen können auch kontinuierlich hergestellt werden. Dazu
führt man z. B. in den einseitig geschlossenen Rührbehälter an dem geschlossenen
oberen Teil des Behälters das Gas. und die Schaummittellösung zu. In den sich bildenden
Schaum wird an einer dem Ausgang genäherten Stelle die Lösung des härtbaren Harzes
eingeführt und die Mischung durch rasches Rühren aufgeschäumt. Der entstandene Harzschaum
wird aus dem Gefäß durch den Überdruck des Gases auf ein endloses Band befördert.
Das endlose Band läuft durch einen Kanal, der geheizt sein kann und in dem im Gegenstrom
das zum Schaumigriühren verwendete Gas dem Schaumstrom entgegenströmt.
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Durch Verwendung von erwärmten Gas kann die Verfestigung des Schaumes
beschleunigt werden.
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Sofern die zur Herstellung des Schaumes verwendeten Harzlösungen
selbst schaumerzeugende oder stabilisierende Eigenschaften besitzen, können auch
bei der vorstehenden Arbeitsweise Schaummittel und Harzlösung sofort miteinander
vermischt und gemeinsam mit dem bei der Verschäumung verwendeten Gas in den oberen
Teil des Rührgefäßes eingeführt werden. In Sonderfällen kann es auch möglich sein,
auf das Schaummittel überhaupt zu verzichten.
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Bei der Herstellung des Schaumes wird man vorteilhafterweise die
Bedingungen so wählen, daß die zur Verfestigung des. Schaumstoffes notwendigen Zusatzstoffe,
wie z. B. Katalysatoren, bei Normaltemperatur die notwendige Reaktionsgeschwindigkeit
entwickeLn. Es ist jedoch auch möglich, im Rührgefäß höhere Temperaturen anzuwenden,
um eine raschere Verfestigung des Schaumes zu erreichen.
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Die Temperatur des an das Rührgefäß sich anschließenden gasdurchflossenen
Kanals, in dem die.
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Trocknung und Verfestigung des Schaumes stattfindet, wird den Eigenschaften
des zur Herstellung des Schaumstoffes verwendeten Materials angepaßt.
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Sie wird im allgemeinen bei Verwendung von Kondensationslösungen,
die bei Temperaturen von etwa 200 gerührt werden, 50 bis I00° betragen.
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Um eine Diffusion der in den Schaummassen enthaltenen Gase zu verhindern,
kann man sie mit porenfreien Überzügen, z. B. durch Überstreichen oder Überspritzen
mit Lack- oder Bitumenlösungen, versehen. Man kann die Schaumstoffe auch in bekannter
Weise in Folien, z. B. aus Polyvinylchlorid, Polystyrol oder Aluminium, einschlagen.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise
dargestellt.
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Beispiel I In das oben geschlossene Rührgefäß I von 701 Inhalt werden
durch den Stutzen 2 390 ccm eines Gemisches aus 6g dibutylnaphthalinsEulfonsaurem
Natrium 28 g 50%iger Phosphorsäure und 360 g Wasser je Minute eingesprüht. Ferner
werden in das Gefäß durch die Öffnung 3 je Minute 32 1 Methylchlorid, das unter
einem geringen Überdruck steht, und durch dile Einführung 4 ggo ccm einer in üblicher
Weise hergestellten, etwa 380/oigen Kondensationslösung aus Harnstoff und. Formaldehyd
gedrückt. Die Lösung des VorkondensateF aus Harnstoff und Formaldehyd ist im Verhältnis
I: I bis 1 : 2 mit Wasser verträglich. Das Rührwerk 5 wird auf etwa 300 Umdrehungen
pro Minute eingestellt, und es entsteht ein sehr fein-
poriger,
mit Methylchlorid gefüllter Kunstharzschaum. Je Minute verlassen 32 l des Kunstharzschaumes
durch die Ablaßöffnung 6 das Gefäß. Der Schaum gelangt in den Kanal 7, wo er von
einem Transportband 8 übernommen wird. In dem Kanal befindet sich ebenfalls Methylchlorid,
das im Gegenstrom zu dem Schaumstoffband durch ihn gefördert wird. Die Temperatur
der Kanalwandungen beträgt, ebenso wie die Temperatur des eintretenden Methylchlorids,
I00° C. Durch Walzendichtungen tritt der fertig getrocknete und auskondenvierte
Schaum aus dem Trockenkanal aus und wird anschließend sofort in gasdichte Kunststoffolien
g eingeschlagen. Das den Kanal 7 durchströmende Methylchlorid wird im Kreislauf
geführt und im Kühler 10 zum Ausfrieren des Wasserdampfes gekühlt und in der Wärmevorrichtung
ii erneut aufgeheizt.
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Beispiel 2 Nach der Arbeitsweise von Beispiel I werden in den Rührbehälter
je Minute 801 Difluor-dichlormethan, 990 ccm einer 45%igen Lösung eines Harzes,
das durch Kondensation von 3 Mol Formaldehyd, I,5 Mol Harnstoff und 0,2 Mol Phenol
hergestellt wurde, sowie 390 ccm eines Gemisches aus 10 g dibutylnaphthalinsulfonsaurem
Natrium, go ccm Phosphorsäure (50%ig) und 250 ccm Wasser eingeführt. Die Menge des
den Behälter kontinuierlich verlassenden Schaumes beträgt je Minute 70 1.