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CH417079A - Process for the production of foams from curable plastics - Google Patents

Process for the production of foams from curable plastics

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Publication number
CH417079A
CH417079A CH469062A CH469062A CH417079A CH 417079 A CH417079 A CH 417079A CH 469062 A CH469062 A CH 469062A CH 469062 A CH469062 A CH 469062A CH 417079 A CH417079 A CH 417079A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
added
parts
foams
condensation
production
Prior art date
Application number
CH469062A
Other languages
German (de)
Inventor
Juenger Hans Dr Dipl-Chem
Original Assignee
Dynamit Nobel Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dynamit Nobel Ag filed Critical Dynamit Nobel Ag
Publication of CH417079A publication Critical patent/CH417079A/en

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  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

  

  
 



  Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen aus härtbaren Kunststoffen
Schaumkunststoffe, insbesondere solche aus härtbaren Kondensationsprodukten, werden in steigendem Masse zu Isolierzwecken verwendet. Sie zeichnen sich durch ihre Flammwidrigkeit, durch sehr geringe Wärmeleitfähigkeit sowie durch Beständigkeit gegen Chemikalien und höhere Temperaturen aus.



   Die Grundsubstanzen solcher Schaumstoffe sind einerseits Kondensate aus Phenol bzw.   Phenoideri-    vaten und Aldehyden und anderseits Kondensationsprodukte des Harnstoffes bzw. MeIamine mit Aldehyden.



   Zur Herstellung von Schaumstoffen aus Kondensaten der oben genannten Art sind unter anderem folgende Verfahren bekannt:
1. Resole werden mit solchen Treibmitteln versetzt, die entweder durch Zersetzung in der Wärme oder in Verbindung mit der zur Härtung zugege benen Säure Gase abspalten. (Zum Beispiel Hydrazide, Azoverbindungen bzw.   Alkali- oder    Erdalkalicarbonate.)
2. Anstelle von gasabspaltenden Verbindungen werden leicht flüchtige organische Lösungsmittel (Äther, Ketone, Benzinfraktionen, Aldehyde bzw.



  Derivate usw.) zugegeben, die auf Grund der von aussen zugeführten Wärme bzw. bei der durch Säuren ausgelösten exothermen Härtungsreaktion in den gasförmigen Zustand übergehen und so die Zellstruktur ausbilden.



   3. Es wird aus Luft, Wasser und einem oberflächenaktiven Stoff zunächst ein stabiler Schaum vorgebildet, der auch schon das Härtungsmittel bzw. den Beschleuniger enthält. Auf die Lamellen dieses Schaumes bringt man dann z. B. das Kondensat aus Harnstoff und Formaldehyd auf. Sobald die schnell zu erfolgende Härtung beendet ist, hat der vorgebildete Schaum seine Funktion erfüllt und verbleibt in dem Harzschaum als Wasser zurück.



   Die Härtung von Kondensaten aus Phenol bzw.



  Phenolderivaten und Aldehyden kann in der Wärme oder durch Zusatz von Säuren bzw. Paraformaldehyd bei Raumtemperatur oder leicht erhöhter Temperatur (40 bis 800 C) erfolgen. Da für die Herstellung von Schaumstoffen die Synchronisation von Schaumbildungs- und Härtungsreaktionen von grosser Wichtigkeit ist, werden normale, lagerfähige Resole meist bei erhöhter Temperatur und unter Zusatz von Säuren sowie eines Treibmittels verschäumt. Es ist auch möglich, diesen Vorgang bei Raumtemperatur ablaufen zu lassen, wenn besonders reaktionsfähige Harze eingesetzt werden. Solche reaktive Harze reagieren zwar sofort mit der Härtersäure und bilden bei Zusatz der entsprechenden Mittel innerhalb kurzer Zeit ein schaumförmiges Produkt, sind aber für sich allein hinsichtlich ihrer geringen Lagerstabilität nicht wirtschaftlich.



   Es wurde nun gefunden, dass auch normale, ausreichend lagerstabile Harze bei Raumtemperatur verschäumt und gehärtet werden können, wenn man anorganische Verbindungen zusetzt, die mit dem vorhandenen oder bei der Kondensation entstehenden Wasser reagieren.



   Bei diesen Verbindungen handelt es sich um Substanzen, die mit dem Wasser der Mischung unter Wärmeentwicklung reagieren. Diese Reaktion dient dazu, einmal aus dem zugesetzten Treibmittel eine gasförmige Substanz zu erzeugen, um die gewünschte Schaumstruktur auszubilden, und zum anderen, die Härtung zu beschleunigen. Verwendet man ein Säure anhydrid als wärmeentwickelndes Agens, so kann sich unter Umständen die gesonderte Zugabe der sonst üblichen Härtersäure erübrigen, da in diesem Falle die zur Härtung erforderliche Säure aus ihrem Anhydrid und in der Mischung vorhandenem Wasser gebildet wird.  



   Als anorganische Verbindungen kommen beispielsweise Säureanhydride, hydratbildende Salze, Hydride und Carbide in Frage. Im einzelnen können z. B. eingesetzt werden: Bortioxyd, Phosphorpentoxyd, Calciumchlorid, Lithiumchlorid,   Zinkchlorid,    Magnesiumperchlorat, Calciumhydrid, Aluminiumcarbid, Calciumcarbid.



   Die vorstehend genannten Substanzen, die man in Mengen von 3 bis 4   Gew.    - bezogen auf das   Kondensationsprodukt - zusetzt,    können auch in wasserfreien inerten Flüssigkeiten bzw. Gemischen derselben aufgeschlämmt oder aufgelöst werden.



   Solche Flüssigkeiten sind z. B. Benzinfraktionen, n-Pentan, Tetrachlorkohlenstoff, Dioctylphthalat, Dibutylphthalat, Trikresylphosphat, Trichloräthylphosphat, Glykol, Glyzerin und andere mehr. Auch flüssige Polymerisationsprodukte des Cumarons und/ oder Indens sind geeignet.



   Setzt man den Resolen Carbide oder Hydride zu, so erübrigt sich die Zugabe eines Treibmittels, da die vorgenannten Verbindungen sowohl die erforderliche Wärme als auch ein Gas entwickeln, das zur Erzielung der   Zellstruktur    beiträgt.



   Die nachfolgenden Beispiele dienen zur näheren Beschreibung des Verfahrens.



   Beispiel I
A. 1000 g Phenol und 1220 g Formaldehyd (37 % ig) werden unter Zugabe von 30 g einer   50% eigen    wässrigen NaOH-Lösung 30 Minuten am Rückfluss gekocht. Anschliessend entwässert man unter vermindertem Druck in der üblichen Weise, bis eine Viskosität von 2000 bis 3000 cP erreicht ist.



   B. 100 Teile des nach A gewonnen flüssigen Phenolharzes werden mit 12 Teilen Petroläther und 4,5 Teilen Salzsäure innig vermischt. Anschliessend fügt man eine Aufschlämmung von 8 Teilen Phosphorpentoxyd in 10 Teilen Trikresylphosphat zu. Sofort nach Zugabe schäumt die Mischung auf und härtet aus.



   Beispiel 2
100 Teile eines wie in Beispiel 1 A   besohrie    benen Phenolresols versetzt man mit 10 Teilen n-Pentan und 10 Teilen eines Gemisches aus Salzsäure und Alkohol (1 : 1). Nach Zugabe von 25 Teilen Bortrioxyd allein bzw. aufgeschlämmt in 10 Teilen eines flüssigen   Cumaronharzes    schäumt die Mischung auf und härtet in der erforderlichen Zeit aus.



   Beispiel 3
100 Teile eines wie in Beispiel 1 A beschriebenen   Phenokesols,    die 25 Teile eines Gemisches aus Salzsäure und Alkohol (1 : 1) enthalten, versetzt man mit einer Aufschlämmung von 4 Teilen Aluminiumcarbid in 5 Teilen   Trichloräthylphosphat    Die Mischung schäumt sofort auf und härtet in der erforderlichen Zeit aus.



   Beispiel 4
Zu einer Mischung aus 100 Teilen eines entsprechend Beispiel 1 A hergestellten Phenolresols, 12 Teilen n-Pentan und 5 Teilen Salzsäure gibt man unter kräftigem Rühren eine Aufschlämmung von 25 Teilen Calciumchlorid in 10 Teilen Trichloräthylphosphat. Nach kurzer Standzeit schäumt die Mischung auf und härtet aus.



   Beispiel 5
A. 1000 g Formaldehyd   (37 % in)    werden mit 6,4 g einer 47 % igen Lösung von K3PO4 in Wasser versetzt. Durch Zugabe von Säuren stellt man einen pH-Wert von etwa 4 ein. Sodann gibt man eine Lösung von 371 g Harnstoff in 250 g Wasser zu und erwärmt auf   100C C.    Nach 10 Minuten wird das Gemisch auf pH   =    7,5 bis 8 gestellt. Anschliessend destilliert man im Vakuum das Wasser so weit ab, bis ein Festharzgehalt von etwa   60 %    erreicht ist.



   B. 100 Teile gemäss A hergestellten flüssigen Harnstoffharzes mit etwa 60 % Festharzgehalt, das 2 bis   6%    einer oberflächenaktiven Verbindung enthält, werden mit 10 cm3 Petroläther vermischt. Sodann gibt man 11 cm3 einer gesättigten wässrigen Oxalsäurelösung zu und rührt anschliessend 30 g Bortrioxyd ein. Die Mischung schäumt innerhalb kurzer Zeit auf und härtet aus.   



  
 



  Process for the production of foams from curable plastics
Foam plastics, in particular those made from curable condensation products, are increasingly being used for insulation purposes. They are characterized by their flame retardancy, very low thermal conductivity and resistance to chemicals and higher temperatures.



   The basic substances of such foams are on the one hand condensates of phenol or phenoid derivatives and aldehydes and on the other hand condensation products of urea or melamines with aldehydes.



   The following processes, among others, are known for producing foams from condensates of the type mentioned above:
1. Resoles are mixed with propellants that split off gases either by decomposition under heat or in conjunction with the acid added for hardening. (For example hydrazides, azo compounds or alkali or alkaline earth carbonates.)
2. Instead of gas-releasing compounds, volatile organic solvents (ethers, ketones, gasoline fractions, aldehydes or



  Derivatives etc.) are added which, due to the heat supplied from the outside or the exothermic hardening reaction triggered by acids, change into the gaseous state and thus form the cell structure.



   3. First, a stable foam is formed from air, water and a surface-active substance, which also already contains the hardening agent or accelerator. On the lamellae of this foam you then bring z. B. the condensate of urea and formaldehyde. As soon as the curing, which has to take place quickly, has ended, the preformed foam has fulfilled its function and remains in the resin foam as water.



   The hardening of condensates made of phenol or



  Phenol derivatives and aldehydes can be carried out in the heat or by adding acids or paraformaldehyde at room temperature or slightly elevated temperature (40 to 800 C). Since the synchronization of foaming and hardening reactions is of great importance for the production of foams, normal, storable resols are usually foamed at elevated temperature and with the addition of acids and a blowing agent. It is also possible to let this process take place at room temperature if particularly reactive resins are used. Such reactive resins react immediately with the hardener acid and, when the appropriate agents are added, form a foam-like product within a short time, but are not economical on their own in terms of their low storage stability.



   It has now been found that even normal resins that are sufficiently stable in storage can be foamed and cured at room temperature if inorganic compounds are added which react with the water that is present or that is formed during the condensation.



   These compounds are substances that react with the water in the mixture to generate heat. This reaction serves on the one hand to generate a gaseous substance from the added propellant in order to form the desired foam structure, and on the other hand to accelerate the hardening process. If an acid anhydride is used as the heat-generating agent, the separate addition of the otherwise customary hardening acid may be unnecessary, since in this case the acid required for hardening is formed from its anhydride and the water present in the mixture.



   Inorganic compounds that can be used are, for example, acid anhydrides, hydrate-forming salts, hydrides and carbides. In detail, for. B. be used: boron dioxide, phosphorus pentoxide, calcium chloride, lithium chloride, zinc chloride, magnesium perchlorate, calcium hydride, aluminum carbide, calcium carbide.



   The abovementioned substances, which are added in amounts of 3 to 4% by weight, based on the condensation product, can also be slurried or dissolved in anhydrous inert liquids or mixtures thereof.



   Such liquids are e.g. B. gasoline fractions, n-pentane, carbon tetrachloride, dioctyl phthalate, dibutyl phthalate, tricresyl phosphate, trichloroethyl phosphate, glycol, glycerine and others. Liquid polymerization products of coumarone and / or indene are also suitable.



   If carbides or hydrides are added to the resols, there is no need to add a propellant, since the aforementioned compounds develop both the necessary heat and a gas that helps achieve the cell structure.



   The following examples serve to describe the process in more detail.



   Example I.
A. 1000 g of phenol and 1220 g of formaldehyde (37%) are refluxed for 30 minutes with the addition of 30 g of a 50% aqueous NaOH solution. Subsequently, dehydration is carried out under reduced pressure in the usual way until a viscosity of 2000 to 3000 cP is reached.



   B. 100 parts of the liquid phenolic resin obtained according to A are intimately mixed with 12 parts of petroleum ether and 4.5 parts of hydrochloric acid. A slurry of 8 parts of phosphorus pentoxide in 10 parts of tricresyl phosphate is then added. Immediately after the addition, the mixture foams and hardens.



   Example 2
100 parts of a phenol resol as described in Example 1 A are mixed with 10 parts of n-pentane and 10 parts of a mixture of hydrochloric acid and alcohol (1: 1). After adding 25 parts of boron trioxide alone or slurried in 10 parts of a liquid coumarone resin, the mixture foams and hardens in the required time.



   Example 3
100 parts of a phenokesol as described in Example 1A containing 25 parts of a mixture of hydrochloric acid and alcohol (1: 1) are mixed with a suspension of 4 parts of aluminum carbide in 5 parts of trichloroethyl phosphate Time is up.



   Example 4
A suspension of 25 parts of calcium chloride in 10 parts of trichloroethyl phosphate is added with vigorous stirring to a mixture of 100 parts of a phenol resol prepared according to Example 1A, 12 parts of n-pentane and 5 parts of hydrochloric acid. After a short period of time, the mixture foams up and hardens.



   Example 5
A. 1000 g of formaldehyde (37% in) are mixed with 6.4 g of a 47% solution of K3PO4 in water. A pH of about 4 is set by adding acids. A solution of 371 g of urea in 250 g of water is then added and the mixture is heated to 100 ° C. After 10 minutes, the mixture is adjusted to pH 7.5 to 8. The water is then distilled off in vacuo until a solid resin content of about 60% is reached.



   B. 100 parts of liquid urea resin prepared according to A with about 60% solid resin content, which contains 2 to 6% of a surface-active compound, are mixed with 10 cm3 of petroleum ether. 11 cm3 of a saturated aqueous oxalic acid solution are then added and 30 g of boron trioxide are then stirred in. The mixture foams up and hardens within a short time.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen aus härtbaren Kunststoffen, insbesondere aus Kondensationsprodukten der Phenole und Carbamide mit Aldehyden, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Kondensation anorganische Verbindungen zugesetzt werden, die mit dem vorhandenen oder bei der Kondensation entstehenden Wasser reagieren. PATENT CLAIM Process for the production of foams from curable plastics, in particular from condensation products of phenols and carbamides with aldehydes, characterized in that, after the condensation, inorganic compounds are added which react with the water present or during the condensation. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man 3 bis 40 Ges. % der anorganischen Verbindung, bezogen auf das Kondensationsprodukt, zusetzt. SUBCLAIMS 1. Process according to claim, characterized in that 3 to 40 total% of the inorganic compound, based on the condensation product, is added. 2. Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Kondensation anorganische Säureanhydride zugesetzt werden. 2. The method according to claim, characterized in that inorganic acid anhydrides are added after the condensation. 3. Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Kondensation Hydride und Carbide zugesetzt werden. 3. The method according to claim, characterized in that hydrides and carbides are added after the condensation.
CH469062A 1961-05-04 1962-04-16 Process for the production of foams from curable plastics CH417079A (en)

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