CH240228A

CH240228A - Schaumisoliermasse auf Kunstharzbasis.

Info

Publication number: CH240228A
Authority: CH
Inventors: Aktiengesellschaft Ciba
Original assignee: Ciba Geigy
Priority date: 1944-07-28
Filing date: 1944-07-28
Publication date: 1945-12-15

Description


      Schaumisoliermasse    auf     Nunstharzbasis.       Poröse Massen auf     gunstharzbasis    sind  schon fürverschiedene Zwecke     vorgeschlagen     worden. Als Isolierstoffe für     gälte,        Wärme     oder Schall werden     beispielsweise    Schaum  massen von sehr geringem Raumgewicht  (D = etwa     0,01-0,1)    auf der Basis von  Phenol- und     insbesondere    von     Harnstoffhar-          zen    verwendet.

   Diese     Massen    besitzen den       Nachteil    einer zu geringen     mechanischen    Fe  stigkeit, mangelnder     Volumbeständigkeit    und  einer noch zu geringen Wasserbeständigkeit.  Für     Wärmeisolierungen,    wie Isolierungen von  Dampfleitungen, ist ihre mangelnde     Wärme-          beständigkeit    störend.  



  Es wurde nun gefunden,     dass.    diese Män  gel durch Verwendung der an sich bekann  ten     Melaminharze    an Stelle der Phenol- oder       Harnstoffharze    behoben werden können. Die  neuen Schaummassen besitzen, entsprechend  den Eigenschaften der     Melaminharze,    verbes  serte Beständigkeit gegenüber heissem Wasser  und erhöhte Wärmebeständigkeit.

   Die     Mel-          aminharz-Schaummaosen    zeigen gegenüber  den     \bisher    bekannten     Schaummassen    noch wei  tere Vorzüge, die für ihre Verwendbarkeit in  der     Isoliertechnik    von grosser     Bedeutung    sind  und durchaus nicht zu     erwarten    waren:    1.

   Die Volumenbeständigkeit verbessert  sich     wesentlich;    das     Wachsen        und.        Schwinden     des Schaummaterials bei wechselnder Luft  feuchtigkeit geht auf ungefähr die     Hälfte     des Wertes zurück, den die     Harnstoff-          Schaummassen        aufweisen.     



  2. Die     Wasserdampfabsorption    bei wech  selnder Luftfeuchtigkeit ist nur noch unge  fähr halb so     ,gross        wie    diejenige der Harn  stoff-Schaummassen.  



       ä.    Die mechanische Festigkeit     steigt    auf  den doppelten bis mehrfachen Wert der  jenigen der     Harnstoff-Schaummassen.     



  4. Die     Wasserbeständigkeit    ist ebenfalls  erheblich verbessert; in kochendem Wasser  tritt kein Erweichen des Materials mehr auf  und eine Deformierung beim Wiedertrocknen  unterbleibt.  



  Diese überraschende     Verbesserung    der  Schaummassen ermöglicht     es    also, die An  wendungsgebiete der bekannten Harnstoff  Schaummassen wesentlich besser zu er  schliessen.  



  Die Herstellung der     Melaminharz-Schaum-          massen    kann nach den     verschiedensten    an sich  bekannten Methoden erfolgen, von denen das       Verschäumen.    von wässerigen oder wässerig-      alkoholischen     Melaminharzlösungen,    welche  vorteilhaft Härtung     :mittel        und/oder    Schaum  mittel     enhalten,    besonders geeignet ist. Es ge  lingt damit auch leicht, S     chäume    von     sehri,erin-          gen    Dichten, z. B. von     0,03-0,015    herzustellen.  



  Als     Melaminharze    kommen vor allem die  in der französischen Patentschrift Nr. 811804  beschriebenen Harze in Frage, als     Härtungs-          mittel    saure Substanzen und als Schaummit  tel oberflächenaktive natürliche oder synthe  tische Substanzen, welche ähnlich wie     Sapo-          nin    mit Wasser stabile Schäume liefern.  



  Die Herstellung der Schäume gestaltet  sich am     einfachsten    in der Weise, dass eine  wässerige oder     wässerig-alkoholische        Mel-          aminharzlösung    in Gegenwart von     Hä.rtungs-          mittel        und    Schaummittel, z. B.     mittels    schnell  laufender     Rührer,        verschäumt    wird. Dabei  vergrössert sich durch -das Einrühren von  Luft oder von Gas das Volumen der Lösung  auf das Vielfache, z. B. auf das     40fache    des  Volumens der     wässerigen    Lösung.

   Das     Ver-          schäumen    kann aber auch nach andern Me  thoden erfolgen. Der Schaum wird in For  men gefüllt, stehen gelassen, nachgetrocknet  und     gewünschtenfalls    nachgehärtet. Um     Riss-          bildungen        zu    vermeiden, muss das Trocknen  in zweckmässiger Weise erfolgen. Man trock  net beispielsweise langsam oder unter An  wendung einer feuchten Atmosphäre, damit  die innern Partien das Wasser abgeben kön  nen, bevor die äussern so schwinden, dass  Risse entstehen. Man erhält weisse, äusserst  leichte, aber im Verhältnis zu ihrer Dichte  mechanisch überraschend feste Schaummas  sen.

   Sie können, wenn     erwünscht,    im Ver-    laufe ihrer     Herstellung    oder nachträglich ge  färbt werden. Ebenso können gewünschten  falls Füllstoffe verschiedenster Art     zugesetzt     werden, z. B. Korkmehl oder     -gries,    Glas  fasern,     Papierpülpe,        Asbestfasern    oder     Diato-          meenerde.    Die erfindungsgemässen Schaum  massen können für Isolierzwecke in der Bau  industrie, als Wärmeisolierung, als Isolie  rung für Kühlschränke, Kühlhäuser usw.,  als Schallisolierung für Deckenverkleidungen  und dergleichen Verwendung finden.  



  Die folgenden Ausführungen     zeigen    die  wichtigsten Eigenschaften der neuen Schaum  inassen im Vergleich zu den bekannten  Schaummassen auf     Harnstoffharzbasis.     



  Für einen     Isolierwerkstoff    ist sein Ver  halten gegenüber der wechselnden Luftfeuch  tigkeit von sehr grosser Wichtigkeit, da dieses  Verhalten für allfällige Spalten- und     Riss-          bildung    durch zu     grosses    Wachsen und  Schwinden sowie für eine allfällige Ver  schlechterung der Isolationswirkung durch  übergrosse Absorption der Luftfeuchtigkeit  verantwortlich ist.

   Um diese     Verhältnisse     darzulegen, wurden die Vergleichsmateria  lien, Schaummasse auf Harnstoff- und     Mel-          aminharzbasis,    in Form von Platten von  etwa. 1-2 cm Dicke     je    24 Stunden bei     Zim-          inertemperatur        ab-#vechslungsweise    einer Luft  atmosphäre von<B>100%</B> Feuchtigkeit und einer  solchen von 10% Feuchtigkeit ausgesetzt.

   In  den folgenden Tabellen<I>A</I> und<I>B</I> sind die Er  gebnisse für     Harnstoffharz    -Schaummasse  (D = 0,015) und     Melaminbarz-Schaummas-          sen    (D = 0,016 und D = 0,023) zusammen  gestellt:

    
EMI0002.0056     
  
    <I>A. <SEP> Volumbeständigkeit</I>
<tb>  (Wachsen <SEP> und <SEP> Schwinden <SEP> in <SEP> Prozenten <SEP> der <SEP> ursprünglichen <SEP> Länge)
<tb>  Harnstoffbarzschaum <SEP> Melaminharzschaum
<tb>  Probe <SEP> 1 <SEP> Probe <SEP> 2 <SEP> Probe <SEP> 1 <SEP> Probe <SEP> 2
<tb>  Luftfeuchtigkeit <SEP> je <SEP> 24 <SEP> Stunden <SEP> bei <SEP> <B>100,%</B> <SEP> -f- <SEP> 0,285 <SEP> % <SEP> - <SEP> +0,42% <SEP> -E- <SEP> 0,55
<tb>  <B>10% <SEP> -1.,23% <SEP> -0,76% <SEP> -0,83% <SEP> -0,83,%</B>
<tb>  <B>100%</B> <SEP> -I- <SEP> <B>1,73%</B> <SEP> + <SEP> <B>1,725-%</B> <SEP> -i- <SEP> 0,84 <SEP> % <SEP> <B>+0"78%</B>
<tb>  <B>10% <SEP> -1,70%</B> <SEP> -1,41% <SEP> - <SEP> 0,83 <SEP> % <SEP> <B>-0,66%</B>
<tb>  <B>100%</B> <SEP> -E- <SEP> <B>1,73%</B> <SEP> +1,44% <SEP> +0,84% <SEP> <B>+0,67%</B>
<tb>  <B>10%</B> <SEP> - <SEP> <B>-2,

  07%</B> <SEP> - <SEP> <B>-0,77%</B>
<tb>  mittlere <SEP> Längenänderung <SEP> (ohne <SEP> 1. <SEP> Wert) <SEP> 1,6 <SEP> % <SEP> 1,6f> <SEP> % <SEP> <B>0,8370</B> <SEP> 0,74 <SEP> %       
EMI0003.0001     
  
    <I>B. <SEP> Wasserdampfabsorption</I>
<tb>  (Gewichtsänderungen <SEP> durch <SEP> Wasseraufnahme <SEP> und <SEP> -abgabe <SEP> in <SEP> Prozenten <SEP> des <SEP> ursprüng  lichen <SEP> Gewichtes)
<tb>  Harnstoffharzschaum <SEP> Melaminharzschaum
<tb>  Probe <SEP> 1 <SEP> Probe <SEP> 2 <SEP> Probe <SEP> 1 <SEP> Probe <SEP> 2
<tb>  Luftfeuchtigkeit <SEP> je <SEP> 24 <SEP> Stunden <SEP> bei <SEP> <B>1</B>00 <SEP> % <SEP> -r <SEP> 2,35 <SEP> % <SEP> - <SEP> -I- <SEP> 3',5 <SEP> % <SEP> <B>+3,0%</B>
<tb>  101% <SEP> -4,90% <SEP> -2,15% <SEP> <B>--3"8%</B> <SEP> - <SEP> 3,9@%
<tb>  100% <SEP> + <SEP> <B>7,35%</B> <SEP> +5,45% <SEP> <B>+3,5% <SEP> +3,85,

  %</B>
<tb>  10% <SEP> -7,45% <SEP> -5,20% <SEP> <B>-3,83% <SEP> -3"5%</B>
<tb>  <B>1007,</B> <SEP> -E- <SEP> 6a80 <SEP> % <SEP> <B>+6,80%</B> <SEP> - <SEP> +3,4%
<tb>  10% <SEP> - <SEP> -735% <SEP> - <SEP> -3-,6@%
<tb>  100% <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> -f- <SEP> 3,2
<tb>  mittlere <SEP> Gewichtsänderung <SEP> (ohne <SEP> 1. <SEP> Wert) <SEP> <B>6,62%</B> <SEP> 6,21% <SEP> <B>3'971%</B> <SEP> 3,57       Für die Brauchbarkeit eines     Isolierstoffes     ist ferner seine mechanische     Festigkeit    von       entscheidender    Bedeutung.

   Die     Ergebnisse       der vergleichenden Prüfung von Harnstoff  harz- und     Melaminharzschaum    sind in der  nachfolgenden     Tabelle    C enthalten:  
EMI0003.0008     
  
    <I>C. <SEP> Mechanische <SEP> Festigkeit</I>
<tb>  (Druckfestigkeit <SEP> in <SEP> kg/cm')
<tb>  Dichte <SEP> Scbaummasse <SEP> Harnstoff- <SEP> Melamin  getrocknet <SEP> bei <SEP> harzschaum <SEP> harzschaum
<tb>  0,012 <SEP> 600 <SEP> - <SEP> 0,514 <SEP> kg/cm@
<tb>  0,015 <SEP> 200 <SEP> 0,404 <SEP> kg/cm2 <SEP>   0,016 <SEP> <B>1000</B> <SEP> 0,484 <SEP>   0,016 <SEP> 200 <SEP> - <SEP> 0,970 <SEP> "
<tb>  0,019 <SEP> 200 <SEP> - <SEP> 0,900 <SEP> "
<tb>  0,020 <SEP> <B>100.0</B> <SEP> - <SEP> 1,200 <SEP> "
<tb>  0,032 <SEP> 200 <SEP> - <SEP> 1,450 <SEP> "
<tb>  0,032 <SEP> 50<B>0</B> <SEP> - <SEP> 1,

  740 <SEP> "
<tb>  0,038 <SEP> 201 <SEP> 0,810 <SEP>   0,041 <SEP> 1500 <SEP> 1,3.20 <SEP>   0,042 <SEP> 100<B>0</B> <SEP> - <SEP> 4,920 <SEP> "
<tb>  0,044 <SEP> 200 <SEP> - <SEP> 3,090
<tb>  0,055 <SEP> 200 <SEP> 1,110 <SEP>   0,055 <SEP> <B>1500</B> <SEP> 2,200 <SEP>   0,057 <SEP> 20.0 <SEP> - <SEP> 3,7<B>3</B>0,
<tb>  0,077 <SEP> 200 <SEP> - <SEP> 8,23<B>0</B> <SEP> "       Die     Melaminharzschäume    besitzen also bei  vergleichbarer Dichte ungefähr die doppelte  Druckfestigkeit der     Harnstoffharzs,chäume.     



  <I>D. Beständigkeit</I>     gegenüber   <I>kochendem</I>  <I>Wasser</I>       Wird        Harnstoffharzschaum    10     Minuten     lang     in    kochendem Wasser behandelt, so  saugt er sieh mit     Wasser    völlig voll. Die         Gewichtszunahme    beträgt ungefähr 4500%.  Beim nachfolgenden Trocknen tritt dann er  hebliche Deformierung ein.

   Bei gleicher Be  handlung mit kochendem Wasser zeigt der       Melaminharzschaum    eine     Gewichtszunahme     von nur ungefähr     1000-1600    %.     Beim    Trock  nen bleibt er     praktisch    unverändert; eine De  formierung findet hier     unerwarteterweise     nicht     statt.         Es sind bereits poröse Gele auf der Basis  von     Melaminharzen    bekannt, welche aber  eine Dichte von     0,300-0,500    aufweisen und  sieh .daher für den hier beschriebenen     Zweck     als Isoliermaterial nicht     eignen.     



       Beispiel:     110     Gewichtsteile.Nlelaminharz    werden in  220     Volumteilen    lauwarmem Wasser gelöst,  und die Lösung wird     wieder    auf<B>250</B> abge  kühlt. Gegebenenfalls wird mit Ameisensäure  gegen     Lakmus    neutral gestellt.  



  Eine zweite     Lösung    wird hergestellt  durch Eintragen von 1,1     Gerichtsteilen    des       Natrium-disulfonates    des     N-Benzyl-,u-hepta-          decyl-benzimidazols    in 88     Volumteilen    Was  ser. Man kann aber auch ein anderes     Schaum-          mittel,    z.

   B. 2     Gewichtsteile    einer     butylierten          Naphthalinsulfonsäure    oder ihres     Natrium-          sa-lzes,    verwenden.     Unmittelbar    vor Gebrauch  werden zu dieser Lösung 2,2     Volumteile     85     %iger    Ameisensäure zugefügt. Statt Amei  sensäure können auch andere Säuren ange  wendet werden.  



  Die zweite Lösung wird unter gutem Rüh  ren in die Harzlösung eingegossen, und das  Gemisch während 2-5 Minuten mit einem       raschlaufenden    Rührwerk mit Drahtschaum  schläger zu Schaum     gesehla,gen.    Nach dieser  Zeit ist der Schaum ziemlich fest, homogen  und kann in Formen gebracht werden. Die  Masse bleibt einige Stunden oder über Nacht  sich selbst überlassen, wobei sie erstarrt.  Dann wird sie aus der Form genommen und  während längerer Zeit bei Raumtemperatur  an der Luft trocknen gelassen.  



  Man erhält Schaummassen der in der Be  schreibung erwähnten     Eigenschaften,    deren  Dichte sieh leicht durch die     Konzentration,     Temperatur und eventuelle Zusätze der Lö  sung -sowie durch die Dauer des     Verschäu-          mens    und die Art der     Schaunmapparatur    kon  trollieren lässt.  



  N     achträgliehes    Behandeln der Formstücke  bei erhöhten Temperaturen, z. B. 40-150    oder .darüber,     verbessert    die mechanische Fe  stigkeit der Masse noch erheblich.  



  Das in diesem Beispiel verwendete     Mel-          aminharz    wird     hergestellt,    indem man 3     Mol     Formaldehyd auf 1     Mol    Melanin bei einem  PH =     8,5-9    und bei Siedetemperatur einwir  ken lässt, bis eine abgekühlte Probe beim  Verdünnen mit 2-5 Volumen Wasser eine  Fällung gibt, worauf die     Lösung,        gewünsch-          tenfalls    im Vakuum. getrocknet wird. Natür  lich kann man auch die frisch hergestellte       Kondensationslösung    direkt. oder nach Ein  stellung auf die     gewünschte    Konzentration  verwenden.

Claims

PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur Herstellung von Schaum- isoliermassen auf Kunstharzbasis, dadurch Olekennzeiehnet, dass man Melamin-Forma.l- dehy d-Kondensationsprodukte in Lösung ver schäumt und trocknet. UNTERANSPRÜCHE: 1.. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man in wässeriger Lösung verschäumt. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man in wässerig- alkoholiseher Lösung verschäumt. 3.

Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 und '2, dadurch ge kennzeichnet, da.ss man die Verschäumung in Gegenwart eines Schaummittels vornimmt. 4. Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen. 1 bis 3, dadurch ge- kennzeiehnet, dass man. ein Härtungsmittel mutverwendet. 5.

Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, dass man das erhaltene Produkt nachhärtet. PATENTANSPRUCH II: S S eliaumisoliermasse, hergestellt nach Pa- tentanspruch I und den Unteransprüchen 1 bis 5.