CH410396A

CH410396A - Verfahren zur Herstellung schwer entflammbarer Phenolharz-Schaumstoffe

Info

Publication number: CH410396A
Application number: CH387462A
Authority: CH
Inventors: Pinten Peter Ing Dr; Nat Weissenfels Franz Dr Rer
Original assignee: Dynamit Nobel Ag
Priority date: 1961-04-18
Filing date: 1962-03-30
Publication date: 1966-03-31
Also published as: NL277281A; OA01653A; DE1230557B; FR1319889A; AT244599B; NL130445C; GB973835A; BE616587A

Description

Verfahren zur Herstellung schwer enffiammbarer Phenolharz-Schaumstoffe
Das Patent betrifft ein Verfahren zur Herstellung schwer entflammb arer Phenolharz-Schaumstoffe.

Schaumstoffe aus härtbaren Verbindungen, die durch Kondensation von Phenolen mit Aldehyden, vorzugsweise Phenol mit Formaldehyd, erhalten werden, haben in letzter Zeit an Bedeutung gewonnen.

Sie lassen sich in einfacher und bekannter Weise aus den obengenannten Kondensationsprodukten in Verbindung mit Treib- und Härtemitteln herstellen. Als Treibmittel können gasabspaltende Verbindungen oder leicht flüchtige Flüssigkeiten verwendet werden.

Als Härter kommen Säuren oder sauer reagierende Verbindungen sowie Paraformaldehyd, Hexamethylentetramin, ohne oder in Verbindung mit äusserer Wärmezufuhr in Betracht. Derartige Schaumstoffe sind ausgezeichnete thermische Isolationsmaterialien und besitzen brauchbare mechanische Eigenschaften.

Schaumstoffe aus Phenoplasten gelten gegenüber solchen anderer Zusammensetzung als schwer entflammbar bzw. selbsterlöschend. Das schliesst jedoch nicht aus, dass sie bei längerer intensiver Flammeinwirkung verkoken und insbesondere bei reichlicher Luftzufuhr verglimmen bzw. mehr oder weniger schnell verbrennen. Naturgemäss kann man Formkörper etc. aus diesen Schaumstoffen mit den verschiedensten gebräuchlichen Flammschutzmitteln imprägnieren oder ihnen auch Mittel zur Herabsetzung der Brennbarkeit zusetzen. Als solche sind bekannt:
Halogenverbindungen, Phosphate, Sulfate, Ammonsalze, Harnstoffe, Carbonate, Bicarbonate etc.

Es wurde nun gefunden, dass man schwer entflammbare Phenolharz-Schaumstoffe erhält, wenn man den flüssigen oder festen Kondensationsprodukten aus Phenolen und Aldehyden vor dem Verschäumen und Härten Borverbindungen zusetzt. Es können anorganische Borverbindungen, wie z. B. Bortrioxyd, Borsäuren, deren Salze und Ester, aber auch organische Borverbindungen verwendet werden. Naturgemäss können auch Gemische verschiedener borhaltiger Verbindungen verwendet werden. Die Verbindungen werden zweckmässigerweise in Mengen von 5 bis 40 O/o, vorzugsweise jedoch von 15 bis 25 O/o, berechnet auf Borsäure, den schäumbaren Harzmischungen zugesetzt.

Als Phenoplaste im Sinne der Erfindung sollen gelten: flüssige und feste Reaktionsprodukte aus Phenolen und Aldehyden, in denen die phenolische Komponente aus Phenol, aus substituierten einwertigen Phenolen, aus zwei- und mehrwertigen Phenolen, aus phenolischen Teerfraktionen oder Schwelölen sowie aus Gemischen der genannten Stoffe bestehen kann.

Beispiel 1
Als schäumbares Phenolharz dient ein durch Natriumhydroxyd katalysiertes Kondensationsprodukt eines technischen Kresolgemisches mit Formaldehyd. Die Viskosität des Resols betrug 2500 cP, der Festharzanteil war 75 Gew.-O/o. Zur Herstellung des Schaumstoffes werden 1000 g Harz mit 64 g einer im Bereich von 34 bis 36 C siedenden Pentafraktion vermischt, wobei sich eine gelblich-bräunliche Emulsion bildet. Dieser Mischung werden hintereinander unter ständigem Rühren 200 g feinpulverisierte Borsäure und 100 cm3 eines Gemisches aus gleichen Volumteilen konz. Salzsäure (Dichte 1,19) und Äthylalkohol zugesetzt.

Die so hergestellte Mischung wird in eine kastenförmige oben offene Holzform (Abmes sungenLänge X Breite X Höhewie 30 X 20 X40 cm), derenWandflächen mit Vaseline gefettet sind, vergossen und in einen Wärmeschrank mit Umlufttemperatur 60 C gegeben. Die Mischung schäumt unter langsamer gleichzeitiger Härtung in 2 bis 3 Stunden zu einem Schaumstoff mit einem spez. Gewicht von ca. 0,05 auf. Aus dem gebildeten Schaumstoffblock hergestellte Platten und Formkörper sind schwer entflammbar, sie verbrennen sehr viel langsamer bei Flammeinwirkung als entsprechende Körper, die aus der gleichen Mischung ohne Zusatz von Borsäure hergestellt sind.

Ebenfalls die Nachglimmzeit von Schaumstoffproben, wenn sie aus einer offenen einwirkenden Flamme entfernt werden, ist sehr viel kürzer als bei entsprechenden Schaumstoffen ohne Borsäurezusatz.

Beispiel 2
1000 g eines durch saure Kondensation von Phenol und Formaldehyd erhältlichen festen Novolaks werden feinpulverisiert und mit 150 g Hexamethylentetramin vermischt. Der Mischung werden 50 g Ammoniumcarbonat und 300 g eines technischen Gemisches aus Mono- und Diphenylborat zugesetzt und diese auf beheizten Walzen bei 105 bis 1150 C einige Minuten plastifiziert und homogenisiert. Die Masse wird als Walzfell abgenommen, abgekühlt und granuliert. Das so erhaltene Granulat wird in eine allseitig geschlossene Metallform, die an einigen Stellen Perforierungen aufweist, gegeben, so dass die Schichthöhe des Granulats in der Form 3 bis 4 cm beträgt. Die so gefüllte Form wird nunmehr für 2 bis 3 Stunden in einen Wärmeschrank mit 1600 C Umlufttemperatur gegeben.

Die nach der obigen Beschreibung hergestellten Granulatteilchen blähen unter anfänglicher Erweichung und Verklebung und anschliessender Härtung auf und bilden einen grobporösen harten Schaumstoff mit einem Raumgewicht von ca. 80 kg/m3, der schwer entflammbar ist.

Beispiel 3
Zu 1500 g eines Phenol-Resols, hergestellt durch eine alkalisch katalysierte Kondensation von Phenol und Formaldehyd (Viskosität des Resols 3000 cP, Festharzanteil 71 Gew.-O/o) werden unter intensivem Rühren 120 cm3 Petroläther (Siedebereich 30 bis 40 C) zugesetzt. Sobald eine homogene Mischung entstanden ist, werden unter weiterem Rühren hintereinander 300 g Natriumtetraborat (feinpulverisiert) und 135 cm3 einer Härterflüssigkeit aus gleichen Teilen Salzsäure (D - 1,19) und Glycerin zugesetzt und die Mischung in die im Beispiel 1 erwähnte und beschriebene Form vergossen.

Die Schaumharzmischung erhärtet langsam unter gleichzeitiger Eigener wärmung und Expansion in einem Wärmeschrank mit 600 Umlufttemperatur innerhalb von 2 Std. zu einem harten Schaumstoff mit einem spez. Gew. von 0,08. Der Schaumstoff sowie daraus hergestellte Formkörper sind schwer entflammbar und widerstehen der Einwirkung der offenen Flamme eines Bunsenbrenners 5 bis 8 mal länger als der gleiche Schaumstoff, wenn dieser ohne Zusatz von Borverbindungen hergestellt wird.

Beispiel 4
Einem durch Kondensation von 1101 g Resorcin und 500 g Formalin (30 /oig) mit einer Ausbeute von 1360 g und einer Viskosität von 4000 cP hergestellten Harz werden hintereinander unter intensivem Rühren 95 g Pentan, 150 g Paraformaldehyd und 130 g Borsäuretrioxyd in feinstpulverisierter Form zugesetzt. Die Mischung schäumt nach einigen Minuten unter exothermer Wärmebildung um das 1 5-fache ihres Volumens auf, wobei gleichzeitig eine langsame Verfestigung des gebildeten Schaumstoffes eintritt.

Um ein teilweises Zusammenfallen des Schaumstoffes zu verhindern, gibt man die aufschäumende Probe für 30 bis 40 Minuten in einen Wärmeschrank bei 60 C. Nach dieser Zeit ist der Schaumstoffkörper hart, hat ein spez. Gewicht von 0,08 und erweist sich bei Brandversuchen als schwer entflammbar und weitgehend feuerbeständig. Die Nachglimmzeit von Schaumstoffproben, wenn sie aus einer offen einwirkenden Flamme entfernt werden, ist sehr viel kürzer als bei dem entsprechenden Schaumstoff, wenn dieser ohne Zusatz von Borsäuretrioxyd hergestellt wird.

Claims

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung schwer entflammbarer Phenolharz-Schaumstoffe, dadurch gekennzeichnet, dass den flüssigen oder festen Kondensationsprodukten aus Phenolen und Aldehyden vor dem Verschäumen und Härten Borverbindungen zugesetzt werden.

UNTERANSPRUCH Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Borverbindungen in Mengen von 5 bis 40 O/o, vorzugsweise von 15 bis 25 O/o den schäumbaren und härtbaren Phenolaldehydkondensationsprodukten zugesetzt werden.