CH662577A5 - FOAMABLE COMPOSITION COMPRISING A PHENOLFORMALDEHYDRESOL. - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine schäumbare, Phenolformaldehydresole aufweisende Zusammensetzung, die mindestens ein wässeriges Phenolformaldehydresol, ein oberflächenaktives Mittel, ein Schäummittel und einen Säurekatalysator umfasst, auf eine Verwendung zur Herstellung phenolischer Schäume aus solchen Zusammensetzungen und auf die derart hergestellten Schäume. The invention relates to a foamable composition comprising phenol formaldehyde resoles, which comprises at least one aqueous phenol formaldehyde resole, a surface-active agent, a foaming agent and an acid catalyst, to a use for producing phenolic foams from such compositions and to the foams produced in this way.
Phenolische Schäume, die aus phenolischen Resolen hergestellt werden, sind seit Jahren bekannt. Es wird im allgemeinen angenommen, dass phenolische Schäume die besten Feuerwerte aller bekannten Schaumisolierungen besitzen. Ein phenolischer Schaum brennt nicht, selbst wenn er mit der Flamme eines Schweissbrenners in Berührung gebracht wird und ergibt nur geringfügige Mengen giftiger Gase ab. Phenolische Schäume können Temperaturen von 191 °C ohne ernsthafte Zersetzung widerstehen. Phenolische Schäume weisen einen ASTM E-84-Steiner-Tunnel-Flammenaus-breitungswert von etwa 5, einen Brennstoffbeitrag von etwa 0 und einen Rauchwert von etwa 5 auf. Phenolic foams made from phenolic resoles have been known for years. It is generally believed that phenolic foams have the best fire values of any known foam insulation. A phenolic foam does not burn, even if it is brought into contact with the flame of a welding torch, and emits only a small amount of toxic gases. Phenolic foams can withstand temperatures of 191 ° C without serious decomposition. Phenolic foams have an ASTM E-84 Steiner tunnel flame spread value of about 5, a fuel contribution of about 0, and a smoke value of about 5.
Trotz dieser Vorteile und der im allgemeinen geringen Kosten haben phenolische Schäume keinen Eingang in den Wärmeisolierungsmarkt gefunden. Der Grund dafür, dass phenolische Schäume nicht erfolgreich waren, besteht darin, dass die bisher hergestellten phenolischen Schäume entweder eine nicht zufriedenstellende Wärmeleitfähigkeit von Beginn an oder eine unerwünschte Zunahme der Wärmeleitfähigkeit mit der Zeit aufwiesen. Weiterhin ist die Druckfestigkeit der bekannten phenolischen Schäume nicht so gross, wie es für eine normale Handhabung erwünscht wäre. Es ist auch be-5 richtet worden, dass die bekannten phenolischen Schäume ernsthafte Probleme in bezug auf Brüchigkeit und Glimmfähigkeit besitzen. Despite these advantages and the generally low cost, phenolic foams have not entered the thermal insulation market. The reason that phenolic foams have been unsuccessful is that the phenolic foams made so far have either had unsatisfactory thermal conductivity from the start or an undesirable increase in thermal conductivity over time. Furthermore, the compressive strength of the known phenolic foams is not as great as would be desirable for normal handling. It has also been reported that the known phenolic foams have serious brittleness and smoldering problems.
Die allgemeine Zusammensetzung und das Verfahren zur Herstellung eines phenolischen Schaums ist gut bekannt. Im io allgemeinen wird eine schäumbare phenolische Resol-Zusammensetzung hergestellt, indem ein wässriges phenolisches Resol, ein Schäummittel, ein oberflächenaktives Mittel, gegebenenfalls Additive und ein Säureaushärtungsmittel zu einer im wesentlichen gleichmässigen Zusammensetzung i5 vermischt werden. Der Aushärtungskatalysator wird in einer Menge zugegeben, die ausreicht, um die Aushärtungsreaktion, die stark exotherm ist, in Gang zu setzen. Durch den exothermen Charakter der Aushärtungsreaktion verdampft das Schäummittel und dehnt sich aus, wodurch die Zusam-20 mensetzung geschäumt wird. Der Schäumprozess wird vorzugsweise in einer im wesentlichen geschlossenen Form durchgeführt. The general composition and process for making a phenolic foam is well known. Generally, a foamable phenolic resole composition is made by mixing an aqueous phenolic resole, a foaming agent, a surface active agent, optionally additives and an acid curing agent into a substantially uniform composition i5. The curing catalyst is added in an amount sufficient to initiate the curing reaction, which is highly exothermic. Due to the exothermic nature of the curing reaction, the foaming agent evaporates and expands, which foams the composition. The foaming process is preferably carried out in an essentially closed form.
Das allgemeine Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von einer phenolischen Schaumisolierplatte ist folgen-25 dermassen. Die schäumbare phenolische Resol-Zusammen-setzung wird hergestellt, indem in eine geeignete Mischvorrichtung kontinuierlich ein wässriges phenolisches Resol, ein Schäummittel, ein oberflächenaktives Mittel, gegebenenfalls Additive und ein Säureaushärtungskatalysator gegeben wer-30 den. In der Mischvorrichtung werden diese Bestandteile zu einer im wesentlichen gleichmässigen Zusammensetzung kombiniert, die gleichmässig und kontinuierlich auf ein bewegtes Substrat gegeben wird, im allgemeinen eine Schutzschicht, wie einen Karton, an der der Schaum haftet. Die 35 schäumende Zusammensetzung wird im allgemeinen mit einer weiteren Schutzschicht, wie einem Karton, bedeckt, die an dem Schaum haftet. Die bedeckte schäumende Zusammensetzung wird dann in eine Vorrichtung vom Typ einer Doppelwandpresse bewegt, wo das exotherme Aushärten 40 sich unter Verdampfung und Ausdehnung des Schäummittels fortsetzt, wodurch die Zusammensetzung während des Aushärtens geschäumt wird. The general procedure for the continuous manufacture of a phenolic foam insulation sheet is as follows. The foamable phenolic resole composition is prepared by continuously adding an aqueous phenolic resole, a foaming agent, a surface-active agent, optionally additives and an acid curing catalyst to a suitable mixing device. In the mixing device, these ingredients are combined into a substantially uniform composition which is applied evenly and continuously to a moving substrate, generally a protective layer, such as a cardboard, to which the foam adheres. The foaming composition is generally covered with another protective layer, such as a cardboard, that adheres to the foam. The covered foaming composition is then moved to a double wall press device where the exothermic curing 40 continues with evaporation and expansion of the foaming agent, thereby foaming the composition as it cures.
Wie erwähnt, besteht ein Hauptnachteil des bekannten phenolischen Schaums in der unzureichenden Ausgangswär-45 meleitfähigkeit (k-Wert). Es wird angenommen, dass einer der Hauptgründe dafür, dass ein phenolischer Schaum eine schlechte Ausgangswärmeleitfähigkeit besitzt, im Aufbrechen der Zellwände während des Schäumens und zu Beginn des Aushärtens der schäumbaren phenolischen Resol-50 Zusammensetzung besteht. Dieses Aufbrechen führt zu einem sofortigen Verlust des Fluorkohlenstoff-Schäummittels, was eine schlechte Ausgangswärmeleitfähigkeit zur Folge hat. Durch die aufgebrochenen Zellwände kann gleichfalls leicht Wasser in den Schaum eindringen, wodurch die Wär-55 meleitfahigkeit zunimmt. Es wird auch angenommen, dass die aufgebrochenen Zellwände die Druckfestigkeit und andere Eigenschaften der phenolischen Schäume nachteilig beeinflussen. Ein weiterer Hauptgrund für die schlechte Anfangswärmeleitfähigkeit phenolischer Schäume besteht in dem 60 Verlust des Fluorkohlenstoff-Schäummittels bevor die Zellwände der schäumenden Zusammensetzungen in ausreichendem Masse gebildet sind, um das Schäummittel einzuschlies-sen. As mentioned, a major disadvantage of the known phenolic foam is the insufficient starting thermal conductivity (k value). It is believed that one of the main reasons that a phenolic foam has poor initial thermal conductivity is due to the cell walls breaking up during foaming and at the start of curing of the foamable phenolic resole-50 composition. This rupture leads to an immediate loss of the fluorocarbon foaming agent, which results in poor initial thermal conductivity. The broken cell walls also allow water to easily penetrate into the foam, which increases the thermal conductivity. The cracked cell walls are also believed to adversely affect the compressive strength and other properties of the phenolic foams. Another major reason for the poor initial thermal conductivity of phenolic foams is the loss of the fluorocarbon foaming agent before the cell walls of the foaming compositions are formed to a sufficient extent to contain the foaming agent.
Wie gleichfalls erwähnt, besteht ein weiterer Nachteil der 65 bekannten phenolischen Schäume in der unerwünschten Zunahme der Wärmeleitfähigkeit mit der Zeit (k-Wert-Ände-rung). Selbst bei den bekannten Schäumen, die Zellwände aufweisen, die nicht aufgebrochen sind und bei denen der As also mentioned, a further disadvantage of the 65 known phenolic foams is the undesirable increase in thermal conductivity over time (change in the k value). Even with the known foams that have cell walls that have not broken open and in which the
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Fluorkohlenstoff in den Zellen eingeschlossen ist, besteht eine Tendenz, das Fluorkohlenstoff-Schäummittel mit der Zeit unter entsprechender Zunahme der Wärmeleitfähigkeit zu verlieren. Es werden zwei Hauptgründe für die Zunahme der Wärmeleitfähigkeit mit der Zeit angenommen. Der erste und der Hauptgrund ist die Gegenwart kleiner Perforationen oder kleiner Löcher in den Zellwänden. Durch diese kleinen Perforationen kann das Fluorkohlenstoff-Schäummittel mit der Zeit herausdiffundieren und durch Luft ersetzt werden. Dieser langsame Ersatz durch Luft führt zu einer Zunahme der Wärmeleitfähigkeit und einer Abnahme des Wärmeisolierwertes. Durch die kleinen Perforationen kann der phenolische Schaum auch Wasser absorbieren, wodurch die Wärmeleitfähigkeit weiter ansteigt. Es wird angenommen, dass die Perforationen durch Wasser hervorgerufen werden, das in bestimmten Teilen der schäumbaren Zusammensetzung, insbesondere im Katalysator vorhanden ist. Fluorocarbon is trapped in the cells, there is a tendency to lose the fluorocarbon foaming agent over time with a corresponding increase in thermal conductivity. Two main reasons for the increase in thermal conductivity over time are believed. The first and the main reason is the presence of small perforations or small holes in the cell walls. Through these small perforations, the fluorocarbon foaming agent can diffuse out over time and be replaced by air. This slow replacement with air leads to an increase in thermal conductivity and a decrease in thermal insulation value. Due to the small perforations, the phenolic foam can also absorb water, which further increases the thermal conductivity. The perforations are believed to be caused by water present in certain parts of the foamable composition, particularly in the catalyst.
Der andere Hauptgrund für den Verlust der Wärmeleitfähigkeit mit der Zeit besteht in dem Zerbrechen der Zellwände. Bei vielen bekannten phenolischen Schäumen sind die Zellwände sehr dünn. Wenn phenolische Schäume mit dünnen Zellwänden hohen Temperaturen ausgesetzt werden, trocknen die Zellwände aus und zerbrechen. Da eine Wärmeisolierung normalerweise Erwärmungs- und Abkühlungszyklen und damit verbundenen Expansionen und Kontraktionen unterworfen ist, wird das Zerbrechen der dünnen Zellwände zusätzlich gefördert. Durch das Zerbrechen der Zellwände kann das Fluorkohlenstoff-Schäummittel mit der Zeit austreten, wobei die Wärmeleitfähigkeit zunimmt und die Wärmeisolierwerte abnehmen. The other main reason for the loss of thermal conductivity over time is the breakdown of the cell walls. In many known phenolic foams, the cell walls are very thin. When phenolic foams with thin cell walls are exposed to high temperatures, the cell walls dry out and break. Since thermal insulation is normally subject to heating and cooling cycles and the associated expansions and contractions, the breaking of the thin cell walls is further promoted. By breaking the cell walls, the fluorocarbon foaming agent can escape over time, increasing the thermal conductivity and decreasing the thermal insulation values.
Nach dem Stand der Technik werden mehrere Methoden vorgeschlagen, um das Problem der schlechten Wärmeleitfähigkeit zu überwinden. Eine Methode umfasst beispielsweise ein Zweistufenverfahren, bei dem die schäumbare phenolische Resol-Zusammensetzung zu Beginn unter Vakuum geschäumt wird, worauf bei hohen Temperaturen und niedrigen Drucken ausgehärtet wird. Durch dieses Verfahren wird ein Schaum erzeugt, bei dem eine wesentliche Anzahl der Zellwände nicht zerbrochen ist, jedoch bestehen noch zahlreiche Zellwände, die entweder zerbrochen sind oder die Perforationen aufweisen oder die dünn und leicht zerbrechlich sind, wenn sie einer thermischen Beanspruchung ausgesetzt sind. Dieses Verfahren ist auch von den Kosten her wegen der erforderlichen Anlagen und dem erforderlichen Zeitaufwand ungünstig. Several methods are proposed in the prior art to overcome the problem of poor thermal conductivity. For example, one method involves a two-step process in which the foamable phenolic resole composition is initially foamed under vacuum, followed by curing at high temperatures and low pressures. This process creates a foam in which a substantial number of the cell walls are not broken, but there are still numerous cell walls that are either broken or have perforations, or are thin and easily fragile when exposed to thermal stress. This method is also unfavorable in terms of costs because of the equipment required and the time required.
Ein anderes Verfahren umfasst das Schäumen und Aushärten der schäumbaren phenolischen Resole bei niedrigen Temperaturen (d.h. weniger als 66 °C). Bei diesem Verfahren wird gleichfalls die Zahl der aufgebrochenen Zellen vermindert, jedoch weist der gebildete phenolische Schaum noch dünne Zellwände und Perforationen auf. Ein weiteres Verfahren betrifft ein Verfahren zum Schäumen und Aushärten der schäumbaren phenolischen Harz-Zusammensetzung unter Aufrechterhaltung eines Drucks auf die schäumende und aushärtende Zusammensetzung. Durch dieses Verfahren wird die Zahl aufgebrochener Zellwände erheblich herabgesetzt, jedoch weist der gebildete phenolische Schaum noch eine beträchtliche Zahl aufgebrochener Zellwände auf oder es kann ein Verlust des Schäummittels auftreten, bevor die Zellwände ausgehärtet sind, wobei die Zellwände dünn sein können. Another method involves foaming and curing the foamable phenolic resoles at low temperatures (i.e., less than 66 ° C). This method also reduces the number of broken cells, but the phenolic foam formed still has thin cell walls and perforations. Another method relates to a method for foaming and curing the foamable phenolic resin composition while maintaining pressure on the foaming and curing composition. This method significantly reduces the number of broken cell walls, but the phenolic foam formed still has a significant number of broken cell walls or there may be a loss of foaming agent before the cell walls are cured, which may be thin.
Weitere Versuche zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit von phenolischen Schäumen beruhen darauf, speziell modifizierte phenolische Resole oder oberflächenaktive Mittel zu entwickeln, oder bestimmte Additive in der schäumbaren phenolischen Resol-Zusammensetzung zu verwenden. Keines dieser Verfahren hat sich in der Praxis als erfolgreich erwiesen. Hinzuweisen ist beispielsweise auf die US-Patentschriften 3 389 094, 3 821 337, 3 968 300, 3 876 620, 4 033 910,4 133 931, 3 385 010 und 4 303 758. Further attempts to improve the thermal conductivity of phenolic foams are based on developing specially modified phenolic resoles or surface-active agents, or on using certain additives in the foamable phenolic resole composition. None of these methods has proven successful in practice. Reference is made, for example, to U.S. Patents 3,389,094, 3,821,337, 3,968,300, 3,876,620, 4,033,910.4 133,931, 3,385,010 and 4,303,758.
Es wurde nun gefunden, dass das Aufbrechen der Zellwände während des Schäumens, der Verlust des Schäummittels, bevor sich die Zellwände ausreichend gebildet haben, um das Schäummittel einzuschliessen, sowie die Bildung dünner Zellwände direkt mit dem phenolischen Resol zusammenhängt, das zur Herstellung des phenolischen Schaumes verwendet wird. It has now been found that the breaking up of the cell walls during foaming, the loss of the foaming agent before the cell walls have formed sufficiently to enclose the foaming agent, and the formation of thin cell walls are directly related to the phenolic resole used to make the phenolic foam is used.
Demgemäss ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes wässriges phenolisches Resol zur Verfügung zu stellen, das einen phenolischen Schaum ergibt, dessen Zellwände im wesentlichen keine Durchbrechungen aufweisen, der kein Schäummittel verliert, bevor die Zellwände ausreichend gebildet sind, um das Schäummittel einzuschliessen, und dessen Zellwände im wesentlichen keiner Rissbildung durch Trocknen und Expansion und Kontraktion unterworfen sind. Accordingly, it is an object of the invention to provide an improved aqueous phenolic resole which results in a phenolic foam, the cell walls of which have essentially no openings, which does not lose any foaming agent before the cell walls are sufficiently formed to enclose the foaming agent, and the like Cell walls are essentially not subject to cracking due to drying and expansion and contraction.
Die Erfindung hat eine schäumbare wässerige Phenolfor-maldehydresole enthaltende Zusammensetzung zum Gegenstand, die sich zur Herstellung einer phenolischen Schaumisolierung eignet, die gute Wärmeisoliereigenschaften, eine gute Druckfestigkeit und gute Eigenschaften inbezug auf die Dichte, Brüchigkeit und andere Eigenschaften besitzt, die für eine kommerzielle Anwendung erforderlich sind. Die Zusammensetzung ist in Patentanspruch 1 definiert. The subject of the invention is a foamable aqueous composition containing phenolic formaldehyde resols which is suitable for the production of phenolic foam insulation, which has good thermal insulation properties, good compressive strength and good properties in terms of the density, fragility and other properties required for a commercial application are. The composition is defined in claim 1.
Die Erfindung hat ferner die Verwendung zur Herstellung von phenolischen Schäumen aus solchen Zusammensetzungen zum Gegenstand, wie in Patentanspruch 7 definiert ist. The invention further relates to the use for the production of phenolic foams from such compositions as defined in claim 7.
Das wässerige Phenolformaldehydresol weist ein Molverhältnis Formaldehyd:Phenol von 1,75:1 bis 2,25:1 und besonders bevorzugt von etwa 2:1 auf. Das Phenolresol weist ein gewichtsmässiges mittleres Molekulargewicht, bestimmt nach der Gel-Permeationschromatographie (GPC) von mehr als 800 und vorzugsweise von etwa 950 bis 1500 auf. Das Resol hat weiterhin ein zahlenmässiges mittleres Molekulargewicht, bestimmt durch GPC, von mehr als 350, vorzugsweise etwa 400 bis etwa 500, und eine Polydispersität von mehr als 1,7, vorzugsweise von etwa 1,8 bis 2,6. Phenolformaldehyd-resole, die diese Eigenschaften aufweisen, können erfin-dungsgemäss zuverlässig und reproduzierbar zu geschlossene Zellen aufweisenden phenolischen Schäumen weiter verarbeitet werden, die einen Anfangs-k-Wert von 0,10 bis 1,13, eine Druckfestigkeit von 13 700 bis 24 000 Pa und eine Dichte von 0,024 bis 0,080 g/cm3 aufweisen. Der Schaum besitzt weiterhin hervorragende Feuerwerte. The aqueous phenol formaldehyde resol has a molar ratio of formaldehyde: phenol of 1.75: 1 to 2.25: 1 and particularly preferably of about 2: 1. The phenolic resol has a weight-average molecular weight, determined by gel permeation chromatography (GPC), of more than 800 and preferably of about 950 to 1500. The resol further has a number average molecular weight, determined by GPC, of more than 350, preferably about 400 to about 500, and a polydispersity of more than 1.7, preferably of about 1.8 to 2.6. Phenol formaldehyde resoles which have these properties can be processed reliably and reproducibly according to the invention into closed cell phenolic foams which have an initial k value of 0.10 to 1.13 and a compressive strength of 13,700 to 24,000 Pa and have a density of 0.024 to 0.080 g / cm3. The foam still has excellent fire values.
Das wässrige Phenolformaldehydresol kann nach irgendeinem bekannten Standardverfahren zur Herstellung wässrige phenolischer Resole hergestellt werden. Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der wässrigen phenolischen Resole umfasst die Umsetzung von hoch konzentriertem wässrigen Phenol (mehr als 88 Gewichts-%) mit hoch konzentriertem Formaldehyd (mehr als 85 Gewichts-%) in Gegenwart eines alkalischen Katalysators in einer Konzentration, die etwas grösser ist als jene, wie sie normalerweise bei der Herstellung phenolischer Resole verwendet wird. Nach dem bevorzugten Verfahren wird das Formaldehyd schrittweise oder kontinuierlich während des ersten Teils der Kondensationsreaktion einem Gemisch aus dem Phenol und dem alkalischen Katalysator zugegeben. The aqueous phenol formaldehyde resole can be prepared by any known standard method for the preparation of aqueous phenolic resoles. A preferred process for the preparation of the aqueous phenolic resoles involves the reaction of highly concentrated aqueous phenol (more than 88% by weight) with highly concentrated formaldehyde (more than 85% by weight) in the presence of an alkaline catalyst in a concentration which is somewhat greater than that normally used in the manufacture of phenolic resoles. According to the preferred method, the formaldehyde is added gradually or continuously during the first part of the condensation reaction to a mixture of the phenol and the alkaline catalyst.
Die wässrigen Phenolformaldehyde werden im allgemeinen zu schäumbaren Zusammensetzungen formuliert, die ausser dem wässrigen phenolischen Resol ein oberflächenaktives Mittel, ein Schäummittel, Wahladditive und einen Säureschäum- und -aushärtungskatalysator enthalten. Die schäumbaren Zusammensetzungen ergeben einen phenolischen Schaum mit verbesserten Eigenschaften, insbesondere s The aqueous phenol formaldehydes are generally formulated into foamable compositions which, in addition to the aqueous phenolic resole, contain a surface active agent, a foaming agent, optional additives and an acid foaming and curing catalyst. The foamable compositions result in a phenolic foam with improved properties, especially s
io io
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
662577 662577
verbesserten Wärmeisoliereigenschaften, verglichen mit den bekannten phenolischen Schäumen. improved thermal insulation properties compared to the known phenolic foams.
In den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsziffern gleiche Teile wiedergeben, zeigen: In the drawings, in which the same reference numerals represent the same parts, show:
Figur 1A und 1B schematisch zum Teil im Querschnitt eine im wesentlichen geschlossene Form, die zur Herstellung eines phenolischen Schaums im Laboratorium verwendet wird; Figures 1A and 1B schematically, partly in cross-section, an essentially closed mold which is used to produce a phenolic foam in the laboratory;
Figur 2 schematisch eine Seitenansicht eines Querschnitts durch eine Vorrichtung vom Zweibandtyp zur kontinuierlichen Herstellung eines phenolischen Schaums; FIG. 2 schematically shows a side view of a cross section through a device of the two-band type for the continuous production of a phenolic foam;
Figur 3 schematisch einen Schnitt entlang der Linie Figure 3 schematically shows a section along the line
III—III nach Figur 2; III-III of Figure 2;
Figur 4 schematisch einen Querschnitt entlang der Linie Figure 4 schematically shows a cross section along the line
IV—IV nach Figur 3; IV-IV of Figure 3;
Figur 5 schematisch einen Querschnitt entlang der Linie Figure 5 schematically shows a cross section along the line
V—V nach Figur 3; und V-V according to Figure 3; and
Figur 6 bis 22 abgetastete Elektronen-Mikrofotografien (SEM), die die Zellen und die Zellwände von phenolischen Schäumen wiedergeben, die für die Erfindung repräsentativ sind und die Erfindung veranschaulichen. Sämtliche SEM weisen eine 400-fache Vergrösserung auf, wenn nichts anderes angegeben ist. Figures 6 through 22 are scanned electron micrographs (SEM) showing the cells and cell walls of phenolic foams representative of the invention and illustrating the invention. All SEM are magnified 400 times unless otherwise stated.
Wie vorstehend erwähnt, ist der Wunsch gross, phenolische Schäume zur Wärmeisolierung zu verwenden, insbesondere bei Dächern, Wänden und Rohren, da phenolischen Schäumen hervorragende Feuereigenschaften eigen sind. Die bisher bekannten phenolischen Schäume leiden jedoch an einem im allgemeinen nicht akzeptablen Ausgangs-k-Faktor oder an ihrer Unfähigkeit, einen niedrigen k-Faktor über einen langen Zeitraum beizubehalten. Die Wärmeisolierfähigkeit eines geschäumten Materials kann im allgemeinen durch die Wärmeleitfähigkeit oder den k-Wert bewertet werden. Die Wärmeleitfähigkeit oder der k-Wert eines bestimmten Isoliermaterials wird nach dem revidierten ASTM-Verfahren C-518 gemessen, wobei seine Dimension üblicherweise als ' BTU pro Zoll pro Stunde pro Quadratfuss pro °F wiedergegeben wird. Um den k-Wert in die entsprechende FI-Einheit Watt pro Zentimeter pro Stunde pro Quadratmeter pro °C umzurechnen, genügt es, die hier angegebenen k-Werte mit 0,144 zu multiplizieren. Je niedriger der k-Wert ist, um so besser ist die Isoliereigenschaft des Materials. Je länger der Schaum einen niedrigen k-Wert beibehält, umso besser ist ferner die Isolierwirksamkeit des Materials. As mentioned above, there is a great desire to use phenolic foams for thermal insulation, especially for roofs, walls and pipes, since phenolic foams have excellent fire properties. However, the previously known phenolic foams suffer from a generally unacceptable starting k-factor or from their inability to maintain a low k-factor over a long period of time. The thermal insulation ability of a foamed material can generally be assessed by the thermal conductivity or the k-value. The thermal conductivity or k value of a particular insulation material is measured according to the revised ASTM method C-518, its dimension usually being expressed as' BTU per inch per hour per square foot per ° F. To convert the k-value into the corresponding FI unit watt per centimeter per hour per square meter per ° C, it is sufficient to multiply the k-values given here by 0.144. The lower the k value, the better the insulating properties of the material. The longer the foam maintains a low k value, the better the insulating effectiveness of the material.
Unter einem niedrigen k-Wert wird im allgemeinen ein k-Wert verstanden, der wesentlich unterhalb von etwa 0,22 liegt, was etwa dem k-Wert der Luft entspricht. Unter einem niedrigen Ausgangs-k-Wert ist ein k-Wert zu verstehen, der wesentlich unter 0,22 hegt, gemessen, nachdem der Wassergehalt des Schaums nach seiner Herstellung ein Gleichgewicht erreicht hat, im allgemeinen nach fünf Tagen. Es ist festgestellt worden, dass der erfindungsgemässe phenolische Schaum zu einem k-Wert führt, der während der ersten Tage abnimmt, wenn der Wassergehalt des phenolischen Schaums mit der Umgebung sich im Gleichgewicht befindet. Danach bleibt der k-Faktor dauerhaft konstant. Die erfindungsge-mässen phenolischen Schäume weisen einen Ausgangs-k-Faktor, gemessen nach dem ASTM-Verfahren, von weniger als 0,15 auf und liegen im allgemeinen im Bereich zwischen 0,10 und 0,13. Die bevorzugten erfindungsgemässen Schäume weisen einen k-Wert von weniger als 0,10 auf, wenn ein niedriger Wassergehalt festgestellt wird. Es können phenolische Schäume hergestellt werden, die diesen niedrigen k-Wert dauerhaft beibehalten. A low k value is generally understood to mean a k value which is substantially below approximately 0.22, which corresponds approximately to the k value of the air. A low initial k-value is understood to mean a k-value that is substantially below 0.22, measured after the water content of the foam has reached equilibrium after its production, generally after five days. It has been found that the phenolic foam according to the invention leads to a k value which decreases during the first days when the water content of the phenolic foam is in equilibrium with the surroundings. After that, the k-factor remains constant. The phenolic foams according to the invention have an initial k-factor, measured by the ASTM method, of less than 0.15 and are generally in the range between 0.10 and 0.13. The preferred foams according to the invention have a k-value of less than 0.10 if a low water content is found. Phenolic foams can be produced that permanently maintain this low k value.
Phenolische Schäume, die aus den erfindungsgemässen Zusammensetzungen auf Basis von wässrigen phenolischen Resolen hergestellt werden, weisen im allgemeinen eine Gesamtdichte (einschliesslich der Schaumdeckschicht) von etwa Phenolic foams which are produced from the compositions according to the invention based on aqueous phenolic resoles generally have a total density (including the foam cover layer) of about
24 bis etwa 80 kg/m3, vorzugsweise von etwa 32 bis etwa 64 kg/m3, sowie eine Kerndichte (ohne die Schaumdeckschicht) von etwa 24 bis etwa 72 kg/m3, vorzugsweise etwa 32 bis etwa 56 kg/m3 auf. Die phenolischen Schäume sind im wesentlichen Schäume mit geschlossenen Zellen (d.h. im wesentlichen ohne zerbrochene Zellwände), wobei sie im allgemeinen mindestens 90 bis 95% geschlossene Zellen und typischerweise mehr als 95% geschlossene Zellen besitzen, gemessen beispielsweise mit einem Luftpyknometer nach dem Verfahren ASTM D-2865-80 (1976). 24 to about 80 kg / m3, preferably from about 32 to about 64 kg / m3, and a core density (without the foam cover layer) from about 24 to about 72 kg / m3, preferably from about 32 to about 56 kg / m3. The phenolic foams are essentially closed cell foams (ie, essentially without broken cell walls), generally having at least 90 to 95% closed cells and typically more than 95% closed cells, as measured, for example, with an ASTM D air pycnometer -2865-80 (1976).
Der k-Wert eines phenolischen Schaums hängt unmittelbar von der Fähigkeit der schäumbaren phenolischen Resol-Zusammensetzung ab, das Schäummittel während des Schäumens und des Aushärtens einzuschliessen und das Schäummittel dauerhaft zurückzuhalten. Die Wärmeleitfähigkeit eines phenolischen Schaums ist direkt abhängig von der Wärmeleitfähigkeit des eingeschlossenen Gases. Bei einem phenolischen Schaum, der lediglich Luft eingeschlossen enthält, ist ein k-Wert von etwa 0,22 zu erwarten. Bei einem phenolischen Schaum, der einen Fluorkohlenstoff eingeschlossen enthält, ist ein k-Wert zu erwarten, der der Wärmeleitfähigkeit des eingeschlossenen Fluorkohlenstoffs nahekommt. Handelsübliche Fluorkohlenstoffe weisen k-Werte um 0,10 auf. Ein hervorragender phenolischer Schaum wird daher einen k-Wert um 0,10 aufweisen und diesen k-Wert dauerhaft beibehalten. Die erfindungsgemässen phenolischen Schäume haben im allgemeinen derartige k-Werte und behalten diese k-Werte dauerhaft bei. The k value of a phenolic foam is directly dependent on the ability of the foamable phenolic resole composition to enclose the foaming agent during foaming and curing and to retain the foaming agent permanently. The thermal conductivity of a phenolic foam is directly dependent on the thermal conductivity of the enclosed gas. In the case of a phenolic foam which only contains air, a k value of about 0.22 can be expected. A phenolic foam containing a fluorocarbon is expected to have a k value that approximates the thermal conductivity of the encapsulated fluorocarbon. Commercial fluorocarbons have k values around 0.10. An excellent phenolic foam will therefore have a k-value around 0.10 and maintain this k-value permanently. The phenolic foams according to the invention generally have such k values and maintain these k values permanently.
Wie erwähnt, wird angenommen, dass der im allgemeinen schlechte k-Wert des bekannten phenolischen Schaums zwei Hauptursachen zuzuschreiben ist. Eine Ursache besteht in dem Verlust des Schäummittels, bevor die Zellwände ausreichend fest geworden sind, um das Schäummittel einzuschliessen. Die andere Ursache besteht in dem Bruch der Zellwände während des Schäumens. Wie gleichfalls erwähnt, wird angenommen, dass die Abnahme des Wärmeisolierwerts mit der Zeit durch viele kleine Perforationen verursacht wird, die in den Zellwänden festgestellt werden, sowie durch das Aufbrechen der dünnen Zellwände durch thermische Beanspruchung. As mentioned, it is believed that the generally poor k value of the known phenolic foam is due to two main causes. One cause is the loss of the foaming agent before the cell walls have hardened enough to trap the foaming agent. The other cause is the breakage of the cell walls during foaming. As also mentioned, it is believed that the decrease in thermal insulation over time is caused by many small perforations found in the cell walls, as well as by the breaking of the thin cell walls by thermal stress.
Die Hauptursache für das Aufbrechen der Zellwände stellt der Druck dar, der durch das expandierende Schäummittel während der Bildung des phenolischen Schaums wirksam ist. Bei den Temperaturen, die im allgemeinen für die industrielle Herstellung von Phenolschäumen angewendet werden (d.h. 51 bis 121 °C), ist der Druck, der während des Schäumens und Aushärtens von dem Schäummittel ausgeübt wird, grösser als derjenige, dem die Zellwände standzuhalten vermögen, insbesondere während des ersten Zeitabschnitts des Schäumens und Aushärtens. Die Zellwände der mit den bekannten Resolen hergestellten phenolischen Schäume können grossen Drucken erst standhalten, wenn das Schäumen abgeschlossen und eine wesentliche Aushärtung erfolgt ist. Das expandierende Schäummittel bricht deshalb die Zellen auf, bevor sie ausreichend ausgehärtet sind, wodurch ein Schaum mit nicht akzeptablen Wärmeleitfahig-keitseigenschaften gebildet wird. The main cause of cell wall rupture is the pressure caused by the expanding foaming agent during the formation of the phenolic foam. At the temperatures generally used for the industrial production of phenolic foams (ie 51 to 121 ° C.), the pressure exerted by the foaming agent during foaming and curing is greater than that which the cell walls can withstand, especially during the first period of foaming and curing. The cell walls of the phenolic foams produced with the known resols cannot withstand large pressures until the foaming has been completed and substantial curing has taken place. The expanding foaming agent therefore breaks up the cells before they have hardened sufficiently, thereby forming a foam with unacceptable thermal conductivity properties.
Ein anderer Grund für das Aufbrechen der Zellwände besteht in der Gegenwart von Wasser in der schäumbaren phenolischen Resol-Zusammensetzung, insbesondere dem Wasser, das in dem Katalysatorsystem vorliegt. Das Aufbrechen der Zellwände, das auf das Wasser in der schäumbaren phenolischen Resol-Zusammensetzung zurückgeht, insbesondere des Katalysators, ist nicht so schwerwiegend wie das Aufbrechen, das darauf zurückgeht, dass die schäumende Zusammensetzung keine sie eindämmende Kraft von wenigstens der gleichen Grössenordnung wie der Druck, der auf die schäumende Zusammensetzung ausgeübt wird, besitzt, Another reason for the rupture of the cell walls is the presence of water in the foamable phenolic resole composition, especially the water that is present in the catalyst system. The rupture of the cell walls due to the water in the foamable phenolic resole composition, particularly the catalyst, is not as severe as the rupture due to the fact that the foaming composition does not contain a force of at least the same order of magnitude as the pressure which is exerted on the foaming composition,
4 4th
s io s io
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
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5 5
662 577 662 577
noch so schwerwiegend wie das Aufbrechen, das darauf zurückzuführen ist, dass ein Resol verwendet wird, das zu starke und zu schnelle exotherme Eigenschaften besitzt. Obgleich Massnahmen zur Verhinderung des Aufbrechens der Zellwände vorgeschlagen werden, verhindern sie nicht das Aufbrechen von allen Zellwänden. Wenn die erfindungsge-mässe Zusammensetzung auf Basis phenolischer Resole verwendet wird, können phenolische Schäume hergestellt werden, die im wesentlichen keine aufgebrochenen Zellwände besitzen. as severe as the breakup, which is due to the use of a resol that has too strong and too fast exothermic properties. Although measures to prevent the cell walls from being broken open are proposed, they do not prevent the breakdown of all the cell walls. If the composition according to the invention based on phenolic resoles is used, phenolic foams can be produced which have essentially no broken cell walls.
Der Verlust des Schäummittels, bevor die Zellwände sich hinreichend verfestigt haben, um das Schäummittel einzuschliessen, wird durch zwei voneinander abhängige Faktoren bestimmt. Erstens sind die bekannten Resole sehr reaktiv. Wenn Mengen des Säureaushärtungsmittels, die ausreichen, um das Resol in einer akzeptablen Zeit auszuschäu-men und auszuhärten, zu diesen Resolen gegeben werden, werden sie exotherm sehr schnell erhitzt, wobei sie Maximaltemperatur von erheblich mehr als 93 °C erreichen. Durch diese schnelle und stark exotherme Reaktion, wird das meiste Schäummittel abgegeben, bevor die Zellwände hinreichend gebildet sind, um das Schäummittel zurückzuhalten. Das Ergebnis ist ein phenolischer Schaum mit lediglich einer geringen, in den Zellen eingeschlossenen Menge Schäummittel. Darüberhinaus führt eine rasche und exotherme Reaktion zu einem Bruch der Zellwände, auch wenn eine Ein-schliess- oder Gegenkraft ausgeübt wird. Die bekannten Resole weisen weiterhin eine geringe Viskosität auf, insbesondere wenn sie mit oberflächenaktiven Mitteln, Schäummitteln und Säurekatalysatoren zu schäumbaren Zusammensetzungen formuliert werden. Wenn die Temperatur der schäumbaren Zusammensetzung zu Beginn des Schäumens ansteigt, wird die Viskosität des Harzes erheblich herabgesetzt, wobei sie nicht zunimmt, bis eine wesentliche Vernetzung des Resols stattgefunden hat. Zellwände, die aus einem Harz niedriger Viskosität gebildet sind, sind nicht in der Lage, das Schäummittel einzuschliessen und zurückzuhalten, bis nicht eine wesentliche Aushärtung stattgefunden hat. Demgemäss geht viel des Schäummittels verloren, bevor die Zellwände fest genug sind, wodurch ein phenolischer Schaum mit wenig oder keinem eingeschlossenen Schäummittel gebildet wird. The loss of the foaming agent before the cell walls have solidified sufficiently to trap the foaming agent is determined by two interdependent factors. First, the known resols are very reactive. When amounts of the acid curing agent sufficient to foam and cure the resole in an acceptable time are added to these resoles, they are heated exothermically very quickly, reaching maximum temperatures well in excess of 93 ° C. This rapid and highly exothermic reaction releases most of the foaming agent before the cell walls are sufficiently formed to retain the foaming agent. The result is a phenolic foam with only a small amount of foaming agent trapped in the cells. In addition, a rapid and exothermic reaction leads to a break in the cell walls, even if an inclusion or counterforce is exerted. The known resols also have a low viscosity, especially when they are formulated with foamable compositions, surface-active agents, foaming agents and acid catalysts. As the temperature of the foamable composition increases at the start of foaming, the viscosity of the resin is significantly reduced, and does not increase until substantial resole crosslinking has occurred. Cell walls formed from a low viscosity resin are unable to trap and retain the foaming agent until substantial curing has occurred. Accordingly, much of the foaming agent is lost before the cell walls are firm enough to form a phenolic foam with little or no foaming agent included.
Die Bildung der Zellwände, die sehr dünn sind und zerbrechen, wenn sie einer thermischen Beanspruchung ausgesetzt werden, wird gleichfalls durch Resole hervorgerufen, die eine zu schnelle und zu starke exotherme Reaktion zeigen und eine zu geringe Viskosität besitzen. Wie vorstehend erwähnt, nimmt mit zunehmender Temperatur der schäumbaren Zusammensetzung zu Beginn des Schäumens und des Aushärtens die Viskosität des phenolischen Harzes ab, jedenfalls erhöht sie sich nicht spürbar, bis eine wesentliche Vernetzung stattgefunden hat. Während dieser Zeit, also bis die Viskosität des phenolischen Harzes merklich zunimmt, weist das phenolische Harz, das die Zellwände bildet, die Eigenschaft auf, wegzufliessen. Das Wegfliessen wird begleitet durch ein zunehmendes Dünnerwerden der Zellwände und ein Dickerwerden des Gerüsts. Wenn zu viel wegfliesst, bevor die Zellwände ausreichend ausgehärtet sind, sind die gebildeten Zellwände sehr dünn. Dünne Zellwände werden weiterhin durch das Schäummittel leicht aufgebrochen und zerbrechen leicht, wenn sie hohen Temperaturen, einem Trocknen oder einer normalen Expansion oder Kontraktion ausgesetzt sind. The formation of the cell walls, which are very thin and break when exposed to thermal stress, is also caused by resols which show an exothermic reaction which is too fast and too strong and which have a low viscosity. As mentioned above, the viscosity of the phenolic resin decreases with increasing temperature of the foamable composition at the beginning of the foaming and curing, in any case it does not increase appreciably until substantial crosslinking has taken place. During this time, that is until the viscosity of the phenolic resin increases noticeably, the phenolic resin which forms the cell walls has the property of flowing away. The flow away is accompanied by an increasing thinning of the cell walls and a thickening of the scaffold. If too much flows away before the cell walls have hardened sufficiently, the cell walls formed are very thin. Thin cell walls continue to be easily broken up by the foaming agent and break easily when exposed to high temperatures, drying or normal expansion or contraction.
Das erfmdungsgemäss verwendete phenolische Resol ist ein verbessertes Resol, verglichen mit den bekannten wässrigen phenolischen Resolen. Es ist bekannt, die Kondensation von Phenol und Formaldehyd in wässrigen Lösungen basisch zu katalysieren, um flüssige Kondensate herzustellen, The phenolic resole used according to the invention is an improved resole compared to the known aqueous phenolic resoles. It is known to catalyze the condensation of phenol and formaldehyde in aqueous solutions to produce liquid condensates,
die im allgemeinen Resole genannt werden. Wie im vorliegenden Zusammenhang erörtert und bekannt, werden die wässrigen phenolischen Resole in einfacher Weise zu vernetzten wärmeausgehärteten Harzen mit höherem Molekulargewicht ausgehärtet. Die Aushärtungsreaktion ist stark exotherm und sie wird erheblich durch saure Stoffe beschleunigt. Die bekannten wässrigen Resole können mit Schäummitteln, oberflächenaktiven Mitteln und Aushärtungsmitteln sowie Wahladditiven zu einer schäumbaren Zusammensetzung kombiniert werden, die geschäumt und zu einem phenolischen Harz ausgehärtet werden kann. Die bekannten Resole weisen jedoch zwei Nachteile auf. Sie führen nämlich zu einer eine zu hohe Temperatur erreichenden und einer zu schnell verlaufenden exothermen Reaktion und sie besitzen eine zu niedrige Viskosität. Wenn die bekannten Resole zusammen mit einer solchen Menge des Säurekatalysators verwendet werden, die erforderlich ist, um die Zusammensetzung in einer akzeptablen Zeit zu schäumen und auszuhärten, wird die Wärme zu schnell freigesetzt und führt zu einer zu hohen Temperatur. Dadurch werden entweder die Zellwände des gebildeten Schaums aufgebrochen oder das Schäummittel strömt aus, bevor die Zellwände ausreichend fest sind, um das Schäummittel einzuschliessen. In beiden Fällen wird ein phenolischer Schaum erhalten, der einen schlechten Ausgangs-k-Wert besitzt. Zum anderen ist die Viskosität der bekannten Resole niedrig, insbesondere wenn sie als schäumbare Zusammensetzungen formuliert sind. Durch die niedrige Viskosität wird ermöglicht, dass das Schäummittel austritt, bevor die Zellwände fest genug sind, um das Schäummittel einzuschliessen, wobei das phenolische Resol von den Zellwänden in die Streben und Stege oder das Gerüst abfliesst, wenn es geschäumt wird, wodurch sehr dünne Zellwände entstehen, die bei normaler Verwendung zerbrechen. Dies führt gleichfalls zu einem phenolischen Schaum mit nicht akzeptablen Wärmeisolationseigenschaften. which are generally called resols. As discussed and known in the present context, the aqueous phenolic resoles are easily cured into crosslinked, higher molecular weight, thermoset resins. The curing reaction is highly exothermic and is accelerated considerably by acidic substances. The known aqueous resols can be combined with foaming agents, surface-active agents and curing agents and optional additives to form a foamable composition which can be foamed and cured to form a phenolic resin. However, the known resols have two disadvantages. This is because they lead to an exothermic reaction that reaches too high a temperature and a too rapid one, and they have a viscosity that is too low. When the known resoles are used in conjunction with the amount of acid catalyst required to foam and cure the composition in an acceptable time, the heat is released too quickly and results in an excessive temperature. As a result, either the cell walls of the foam formed are broken open or the foaming agent flows out before the cell walls are sufficiently firm to enclose the foaming agent. In both cases a phenolic foam is obtained which has a poor starting k value. On the other hand, the viscosity of the known resols is low, especially when they are formulated as foamable compositions. The low viscosity allows the foaming agent to exit before the cell walls are firm enough to trap the foaming agent, with the phenolic resole flowing from the cell walls into the struts and webs or scaffold when foamed, thereby creating very thin cell walls arise that break under normal use. This also results in a phenolic foam with unacceptable thermal insulation properties.
Im Vergleich dazu weisen die wässrigen phenolischen Resole, die nach der Erfindung eingesetzt werden, nicht die vorstehend erwähnten Nachteile auf. Wenn sie in schäumbaren Zusammensetzungen formuliert und mit einer Menge der wasserfreien Arylsulfonsäure ausgehärtet werden, die erforderlich ist, um die Zusammensetzung in einer wirtschaftlich akzeptablen Zeit zu schäumen und auszuhärten, dann ist die exotherme Reaktion der Resole nicht zu schnell und führt nicht zu zu hohen Temperaturen. Die bevorzugten schäumbaren phenolischen Resole enthaltenden Zusammensetzungen nach der Erfindung erreichen einen maximalen Druck innerhalb von 2 bis 3 Minuten, nachdem die wasserfreie Arylsulfonsäure zugegeben worden ist. Während dieser Zeitspanne erreicht die Temperatur der schäumenden Zusammensetzungen etwa 73 bis 80 °C. Die Temperatur überschreitet während dieses Zeitraums nie mehr als 88 °C. Die maximale Temperatur, die während dieses Zeitraums erzeugt wird, beträgt höchstens 93 °C und überschreitet vorzugsweise nicht 88 °C. Der von den bevorzugten Resolen und schäumbaren Resol-Zusammensetzungen erzeugte Überdruck beträgt im allgemeinen 27 530 bis 41 230 Pa. Demgemäss können phenolische Schäume hergestellt werden, bei denen im wesentlichen das gesamte Schäummittel eingeschlossen ist und die Zellwände aufweisen, die nicht aufgebrochen sind. Darüberhinaus ist die Viskosität der schäumbaren Resol-Zusammensetzungen gross genug, um das Schäummittel während des Anfangsstadiums einzuschliessen, wobei sie nicht bemerkbar ablaufen, so dass stärkere und dickere Zellwände gebildet werden. In comparison, the aqueous phenolic resoles which are used according to the invention do not have the disadvantages mentioned above. When formulated in foamable compositions and cured with an amount of the anhydrous arylsulfonic acid required to foam and cure the composition in an economically acceptable time, the exothermic reaction of the resols is not too rapid and does not result in high temperatures . The preferred foamable phenolic resole-containing compositions according to the invention reach a maximum pressure within 2 to 3 minutes after the anhydrous arylsulfonic acid has been added. During this period the temperature of the foaming compositions reaches about 73 to 80 ° C. The temperature never exceeds 88 ° C during this period. The maximum temperature generated during this period is at most 93 ° C and preferably does not exceed 88 ° C. The overpressure generated by the preferred resoles and foamable resole compositions is generally from 27 530 to 41 230 Pa. Accordingly, phenolic foams can be made which contain substantially all of the foaming agent and which have cell walls that are not broken open. In addition, the viscosity of the foamable resole compositions is high enough to include the foaming agent during the initial stage, and they do not go off noticeably, so that thicker and thicker cell walls are formed.
Das erfmdungsgemäss verwendete wässrige phenolische Resol ist ein Phenolformaldehyd-Kondensationspolymeres mit einem Molverhältnis Formaldehyd:Phenol von 1,75:1 The aqueous phenolic resole used according to the invention is a phenol formaldehyde condensation polymer with a molar ratio of formaldehyde: phenol of 1.75: 1
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
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60 60
65 65
662577 662577
bis 2,25:1 und ganz besonders bevorzugt von etwa 2:1. Das phenolische Resol besitzt ein gewichtsmässiges mittleres Molekulargewicht von mehr als 800, vorzugsweise von etwa 950 bis 1500. Das phenolische Resol weist ein zahlenmässiges mittleres Molekulargewicht von mehr als 350, vorzugsweise von etwa 400 bis etwa 600, und eine Polydispersität in Wasser von mehr als 1,7, vorzugsweise von etwa 1,8 bis 2,6, auf. Das wässrige phenolische Resol kann ein Gemisch aus mehr als einem Resol sein, sofern das gebildete Resol die erforderlichen Eigenschaften besitzt. up to 2.25: 1 and very particularly preferably from about 2: 1. The phenolic resole has a weight average molecular weight of more than 800, preferably from about 950 to 1500. The phenolic resole has a number average molecular weight of more than 350, preferably from about 400 to about 600, and a polydispersity in water of more than 1 , 7, preferably from about 1.8 to 2.6. The aqueous phenolic resole can be a mixture of more than one resole, provided that the resole formed has the required properties.
Die wässrigen Phenolformaldehydresole werden im allgemeinen hergestellt, indem Phenol und Formaldehyd in dem gewünschten Molverhältnis in Gegenwart eines basischen Katalysators umgesetzt werden, bis die gebildeten phenolischen Resole das erforderliche Molekulargewicht und die erforderliche Polydispersität besitzen. Die Reaktion kann nach irgendeinem bekannten Verfahren durchgeführt werden. Beispielsweise kann das Phenol, Formaldehyd und ein Katalysator in einem Reaktor in dem gewünschten Molverhältnis gegeben und umgesetzt werden, bis das gewünschte Molekulargewicht erreicht ist. Stattdessen kann ein oder können zwei Bestandteile in den Reaktor gegeben werden und die übrigen Bestandteile dem Reaktionsgemisch allmählich zugegeben werden. Bei einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung des wässrigen phenolischen Resols werden das Phenol und der basische Katalysator zu dem Reaktor gegeben und der Formaldehyd schrittweise oder kontinuierlich während des ersten Abschnitts der Kondensationsreaktion zudosiert. Das Verfahren zur Herstellung des phenolischen Harzes ist nicht kritisch, sofern das Phenol und der Formaldehyd in dem gewünschten Molverhältnis kondensiert' werden und die erforderlichen Molekulargewichts- und Polydispersi-tätseigenschaften vorliegen. The aqueous phenol formaldehyde resoles are generally prepared by reacting phenol and formaldehyde in the desired molar ratio in the presence of a basic catalyst until the phenolic resoles formed have the required molecular weight and the required polydispersity. The reaction can be carried out by any known method. For example, the phenol, formaldehyde and a catalyst can be added in a reactor in the desired molar ratio and reacted until the desired molecular weight is reached. Instead, one or two components can be added to the reactor and the remaining components can be gradually added to the reaction mixture. In a preferred process for the preparation of the aqueous phenolic resole, the phenol and the basic catalyst are added to the reactor and the formaldehyde is metered in stepwise or continuously during the first section of the condensation reaction. The process for making the phenolic resin is not critical provided the phenol and formaldehyde are condensed in the desired molar ratio and the required molecular weight and polydispersity properties are available.
Wie erwähnt, muss das phenolische Resol ein Molgewicht Formaldehyd:Phenol von 1,75:1 bis 2,25:1 aufweisen. Falls das Verhältnis grösser als 2,3:1 ist, dann weist der gebildete phenolische Schaum einen Gehalt an restlichem freien Formaldehyd auf, der zu Geruchsproblemen führen kann. Darüberhinaus ergeben grössere Molverhältnisse phenolische Resole, die zu einer zu langsamen exothermen Reaktion führen und eine zu hohe Verarbeitungsviskosität besitzen. Phenolische Schäume, die aus Resolen hergestellt werden, die ein grösseres Molverhältnis besitzen, neigen auch dazu, zu brüchig zu sein und eine schlechte Druckfestigkeit aufzuweisen. Falls das Molverhältnis weniger als 1,75:1 beträgt, besitzt das Resol eine zu niedrige Viskosität, wodurch dünne Zellwände entstehen. Phenolische Resole mit einem Molverhältnis von weniger als 1,75:1 führen auch zu einer starken exothermen Reaktion, wodurch es schwierig wird, das Schäummittel einzuschliessen und die Zellwandungen vor einem Durchbrechungen zu bewahren. Phenolische Schäume, die aus diesen Harzen hergestellt werden, weisen auch eine zu grosse Schrumpfung auf. As mentioned, the phenolic resole must have a molecular weight of formaldehyde: phenol of 1.75: 1 to 2.25: 1. If the ratio is greater than 2.3: 1, the phenolic foam formed has a residual free formaldehyde content which can lead to odor problems. In addition, larger molar ratios result in phenolic resoles, which lead to an exothermic reaction which is too slow and which have too high a processing viscosity. Phenolic foams made from resols that have a higher molar ratio also tend to be too brittle and have poor compressive strength. If the molar ratio is less than 1.75: 1, the resol has too low a viscosity, which results in thin cell walls. Phenolic resoles with a molar ratio of less than 1.75: 1 also lead to a strong exothermic reaction, which makes it difficult to enclose the foaming agent and to prevent the cell walls from breaking through. Phenolic foams made from these resins also show excessive shrinkage.
Das phenolische Resol muss ein gewichtsmässiges mittleres Molekulargewicht von mehr als 800, vorzugsweise zwischen 950 und 1500, besitzen. Falls das gewichtsmässige mittlere Molekulargewicht weniger als 800 beträgt, dann ist das phenolische Harz zu reaktiv und nicht viskos genug. Phenolische Harze, deren gewichtsmässiges mittleres Molekulargewicht weniger als 800 beträgt, führen zu einem Druck- und einem exothermen Temperaturmaximum, die beide zu schnell und zu hoch sind. Diese Resole erreichen auch eine exotherme Temperatur, die mehr als 93 °C während dieses Zeitraums beträgt. Diese schnelle und hohe exotherme Reaktion führt dazu, dass zahlreiche Zellwände zerbrochen werden und Fluorkohlenstoff-Schäummittel verloren geht, bevor die Zellen gebildet werden. Darüberhinaus führen phenolische Harze mit einem gewichtsmässigen mittleren Molekulargewicht von weniger als 800 zu schäumbaren phenolischen Resol-Zusammensetzungen, die nicht ausreichend viskos sind, um starke dicke Zellwände zu bilden. Das phenolische Harz neigt dazu, von den Zellwänden in das Gerüst während des Schäumens und zu Beginn des Aushärtens abzulaufen, wodurch dünne Zellwände gebildet werden. Die dünnen Zellwände werden leicht durch das expandierende Schäummittel aufgebrochen und besitzen eine Tendenz, The phenolic resole must have a weight average molecular weight of more than 800, preferably between 950 and 1500. If the weight average molecular weight is less than 800, then the phenolic resin is too reactive and not viscous enough. Phenolic resins, whose weight average molecular weight is less than 800, lead to a pressure and an exothermic temperature maximum, both of which are too fast and too high. These resoles also reach an exothermic temperature that is greater than 93 ° C during this period. This rapid and high exothermic reaction causes numerous cell walls to be broken and fluorocarbon foaming agents to be lost before the cells are formed. In addition, phenolic resins with a weight average molecular weight of less than 800 result in foamable phenolic resole compositions that are not sufficiently viscous to form thick cell walls. The phenolic resin tends to drain from the cell walls into the framework during foaming and at the start of curing, thereby forming thin cell walls. The thin cell walls are easily broken up by the expanding foaming agent and have a tendency to
nach dem Trocknen und während des Gebrauchs zu zerbrechen. break after drying and during use.
Die obere Grenze des gewichtsmässigen mittleren Molekulargewichts ist eine praktisch vorgegebene Grenze. Resole, die ein Molekulargewicht von mehr als 1500 aufweisen, neigen dazu, sehr viskos und sehr schwer handhabbar zu sein. Sie können jedoch zu akzeptablen Schäumen weiterverarbeitet werden. The upper limit of the weight average molecular weight is a practically predetermined limit. Resoles that have a molecular weight greater than 1500 tend to be very viscous and very difficult to handle. However, they can be processed into acceptable foams.
Die phenolischen Resole besitzen ein zahlenmässiges mittleres Molekulargewicht von mehr als 350, vorzugsweise von etwa 400 bis 600 und eine Polydispersität von mehr als 1,7, vorzugsweise 1,8 bis 2,6. Falls das zahlenmässige mittlere Molekulargewicht weniger als 350 oder die Polydispersität weniger als 1,7 beträgt, dann weist das phenolische Resol eine zu niedrige Viskosität auf. Weiterhin ist das phenolische Resol zu reaktionsfreudig, d.h. es führt zu einer zu hohen und zu schnellen exothermen Reaktion. Es ist schwierig, das Schäummittel einzuschliessen und das Aufbrechen der Zellwände zu verhindern. Phenolische Schäume, die aus diesen Resolen hergestellt werden, weisen auch ein Schrumpfproblem und dünne Zellwände auf. Falls das zahlenmässige mittlere Molekulargewicht grösser als etwa 600 und das Dispersionsvermögen grösser als 2,6 ist, neigen die Resole dazu, zu viskos zu sein, um gehandhabt zu werden, und zu langsam zu reagieren. Diese oberen Werte stellen praktisch vorgegebene Grenzen dar, wobei akzeptable Schäume aus Resolen hergestellt werden können, die ein zahlenmässiges mittleres Molekulargewicht und ein Dispersionsvermögen aufweisen, die diese Grenzen überschreiten. The phenolic resoles have a number average molecular weight of more than 350, preferably of about 400 to 600 and a polydispersity of more than 1.7, preferably 1.8 to 2.6. If the number average molecular weight is less than 350 or the polydispersity is less than 1.7, the phenolic resole is too low in viscosity. Furthermore, the phenolic resole is too reactive, i.e. it leads to an exothermic reaction which is too high and too fast. It is difficult to trap the foaming agent and prevent the cell walls from breaking open. Phenolic foams made from these resoles also have a shrinkage problem and thin cell walls. If the number average molecular weight is greater than about 600 and the dispersibility is greater than 2.6, the resoles tend to be too viscous to be handled and to react too slowly. These upper values represent practically predetermined limits, it being possible for acceptable foams to be produced from resols which have a number average molecular weight and a dispersibility which exceed these limits.
Die erfmdungsgemäss verwendeten phenolischen Resole weisen einen freien Formaldehyd-Gehalt bis zu 7 Gewichts-% des Resols und einen freien Phenol-Gehalt bis zu 7 Ge-wichts-% auf. Vorzugsweise beträgt der freie Formaldehyd-und Phenol-Gehalt weniger als etwa 4 Gewichts-%. Zu viel freies Formaldehyd kann zu Geruchsproblemen führen. Darüberhinaus beeinträchtigt freier Formaldehyd und Phenol die Reaktivität und die Viskosität des wässrigen phenolischen Resols und der schäumbaren Zusammensetzungen. The phenolic resoles used according to the invention have a free formaldehyde content of up to 7% by weight of the resole and a free phenol content of up to 7% by weight. Preferably the free formaldehyde and phenol content is less than about 4% by weight. Too much free formaldehyde can lead to odor problems. In addition, free formaldehyde and phenol affect the reactivity and viscosity of the aqueous phenolic resole and foamable compositions.
Die phenolischen Resole weisen im allgemeinen eine Viskosität von etwa 1000 Centipoises bis etwa 20 Pas bei 16% Wasser und 25 °C auf. Vorzugsweise beträgt die Viskosität zwischen etwa 6000 und 10 Pas. Die Viskosität stellt keinen kritischen Faktor dar, sofern die Molverhältnisse, Molekulargewichte und die Polydispersität so sind, wie hier beschrieben. Es ist möglich, phenolische Resole herzustellen, die die vorstehenden Viskositäten besitzen, jedoch nicht die erforderlichen Molekulargewichte und die erforderliche Polydispersität. Derartige Resole sind nicht Gegenstand der Erfindung. Resole, die Viskositäten innerhalb des vorstehend angegebenen Bereiches besitzen, insbesondere des bevorzugten Bereiches, sind erwünscht, da sie mit den herkömmlichen Vorrichtungen leicht zu gleichmässigen schäumbaren phenolischen Resol-Zusammensetzungen formuliert werden können. The phenolic resoles generally have a viscosity of about 1000 centipoises to about 20 Pas at 16% water and 25 ° C. The viscosity is preferably between about 6000 and 10 Pas. The viscosity is not a critical factor, provided the molar ratios, molecular weights and polydispersity are as described here. It is possible to produce phenolic resoles which have the above viscosities but do not have the required molecular weights and the required polydispersity. Such resols are not the subject of the invention. Resoles that have viscosities within the above range, particularly the preferred range, are desirable because they can be easily formulated into uniform foamable phenolic resole compositions using conventional devices.
Ausser Phenol selbst können andere phenolische Verbindungen das Phenol bis zu etwa 10 Gewichts-% ersetzen. Beispiele für andere geeignete phenolische Verbindungen sind Resorzin, Katechin, orto-, meta- und para-Kresol; Xy-lol, Ethylphenol, p-tert.Butylphenol und dergleichen. Zweikernische phenolische Verbindungen können gleichfalls ver6 In addition to phenol itself, other phenolic compounds can replace the phenol up to about 10% by weight. Examples of other suitable phenolic compounds are resorcinol, catechol, ortho, meta and para cresol; Xy-lol, ethylphenol, p-tert-butylphenol and the like. Binuclear phenolic compounds can also ver6
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wendet werden. Die bevorzugten phenolischen Resole enthalten hauptsächlich Phenol selbst mit lediglich geringen Mengen, falls überhaupt, anderer phenolischer Verbindungen. Neben Formaldehyd selbst, können andere Aldehyde den Formaldehyd bis zu etwa 10% ersetzen. Beispiele für andere geeignete Aldehyde sind Glyoxal, Acetaldehyd, Chlo-ral, Furfural und Benzaldehyd. Die bevorzugten phenolischen Resole enthalten hauptsächlich Formaldehyd selbst mit geringen Mengen, wenn überhaupt, an anderen Aldehyden. Unter der Bezeichnung phenolisches Resol sind im vorliegenden Fall auch Resole zu verstehen, die geringe Mengen anderer phenolischer Verbindungen als Phenol oder geringe Mengen anderer Aldehyde als Formaldehyd enthalten. be applied. The preferred phenolic resoles mainly contain phenol itself with only minor amounts, if any, of other phenolic compounds. In addition to formaldehyde itself, other aldehydes can replace formaldehyde by up to about 10%. Examples of other suitable aldehydes are glyoxal, acetaldehyde, chloral, furfural and benzaldehyde. The preferred phenolic resoles mainly contain formaldehyde even with small amounts, if any, of other aldehydes. In the present case, the term phenolic resole is also to be understood as meaning resols which contain small amounts of phenolic compounds other than phenol or small amounts of other aldehydes than formaldehyde.
Das Phenol wird als Reaktionspartner dem Reaktor im allgemeinen in einer wässrigen Lösung zugegeben. Die Konzentration des Phenols kann zwischen etwa 50 Gewichts-% und etwa 95 Gewichts-% schwanken. Lösungen, die weniger als 50 Gewichts-% enthalten, können verwendet werden, jedoch ist das gebildete Reaktionsgemisch sehr verdünnt und demgemäss wird die Reaktionszeit erhöht, die erforderlich ist, um ein Resol mit dem gewünschten Molekulargewicht zu erhalten. Es ist auch mögüch, reines Phenol zu verwenden. Jedoch wird kein Vorteil erzielt, wenn reines Phenol verwendet wird, im Vergleich zu einer wässrigen phenolischen Lösung mit einer Konzentration von mehr als etwa 85 Ge-wichts-%. Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden phenolische Lösungen mit mehr als 88 Gewichts-% eingesetzt. The phenol is generally added to the reactor as a reactant in an aqueous solution. The concentration of the phenol can vary between about 50% and about 95% by weight. Solutions containing less than 50% by weight can be used, but the reaction mixture formed is very dilute and accordingly the reaction time required to obtain a resol with the desired molecular weight is increased. It is also possible to use pure phenol. However, no benefit is achieved when pure phenol is used compared to an aqueous phenolic solution at a concentration greater than about 85% by weight. According to a preferred embodiment, phenolic solutions with more than 88% by weight are used.
Der Formaldehyd wird als Reaktionspartner der Kondensationsreaktion als Bestandteil in einer Konzentration von etwa 30 bis etwa 97 Gewichts-% zugesetzt. Lösungen, die weniger als etwa 30 Gewichts-% Formaldehyd enthalten, können verwendet werden, jedoch sind die gebildeten Reaktionsgemische sehr verdünnt, wodurch die Reaktionszeit erhöht wird, die erforderlich ist, um das gewünschte Molekulargewicht zu erreichen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden konzentrierte Formaldehyd-Quellen von mehr als 85 Gewichts-% verwendet. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird para-Formaldehyd als Formaldehyd-Quelle verwendet. The formaldehyde is added as a reactant to the condensation reaction as a component in a concentration of about 30 to about 97% by weight. Solutions containing less than about 30% by weight formaldehyde can be used, but the reaction mixtures formed are very dilute, increasing the reaction time required to achieve the desired molecular weight. In a preferred embodiment, concentrated formaldehyde sources of more than 85% by weight are used. In a preferred embodiment, para-formaldehyde is used as the formaldehyde source.
Die Kondensation des Phenols mit dem Formaldehyd wird basisch katalysiert. Die basischen Katalysatoren, die im allgemeinen verwendet werden, sind die Alkali- und Erdalkalimetallhydroxide, -Carbonate, -Bicarbonate oder -Oxide. Jedoch können auch andere basische Verbindungen verwendet werden. Beispiele für geeignete Katalysatoren sind Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Bariumhydroxid, Kalziumoxid, Kaliumcarbonat und dergleichen. Die Katalysatorén, die im allgemeinen verwendet werden sind Natriumhydroxid, Bariumhydroxid und Kaliumhydroxid. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird Kaliumhydroxid verwendet. The condensation of the phenol with the formaldehyde is catalyzed under basic conditions. The basic catalysts that are generally used are the alkali and alkaline earth metal hydroxides, carbonates, bicarbonates or oxides. However, other basic compounds can also be used. Examples of suitable catalysts are lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, barium hydroxide, calcium oxide, potassium carbonate and the like. The catalysts which are generally used are sodium hydroxide, barium hydroxide and potassium hydroxide. In the preferred embodiment, potassium hydroxide is used.
Obgleich die Molverhältnisse des Phenols zu dem Formaldehyd kritisch sind, sind andere Parameter der Kondensationsreaktion, wie die Zeit, die Temperatur, der Druck, die Katalysatorkonzentration, die Konzentration der Reaktionspartner und dergleichen, nicht kritisch. Diese Parameter können angepasst werden, um ein phenolisches Resol zu erhalten, das das gewünschte Molekulargewicht und das gewünschte Dispersionsvermögen besitzt. Es ist zu betonen, dass bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Konzentration des Phenols, Formaldehyds und des Katalysators sehr wichtig sind. Although the molar ratios of phenol to formaldehyde are critical, other parameters of the condensation reaction, such as time, temperature, pressure, catalyst concentration, reactant concentration, and the like, are not critical. These parameters can be adjusted to obtain a phenolic resole that has the desired molecular weight and dispersibility. It should be emphasized that in the preferred embodiment, the concentration of the phenol, formaldehyde and catalyst are very important.
Die Reaktion des Phenols und des Formaldehyds wird im allgemeinen bei einer Temperatur zwischen 50 und 150 °C durchgeführt. Die bevorzugte Reaktionstemperatur liegt zwischen 70 und 95 °C. Es ist zu betonen, dass die Reaktionszeit von der Temperatur abhängig ist. The reaction of the phenol and formaldehyde is generally carried out at a temperature between 50 and 150 ° C. The preferred reaction temperature is between 70 and 95 ° C. It should be emphasized that the reaction time depends on the temperature.
Der Reaktionsdruck kann über einen weiten Bereich von 101 325 Pa (Atmosphärendruck) bis zum sechsfachen davon schwanken. Die Reaktion kann auch bei vermindertem Druck durchgeführt werden. The reaction pressure can vary over a wide range from 101 325 Pa (atmospheric pressure) to six times that. The reaction can also be carried out under reduced pressure.
Die Katalysatorkonzentration kann zwischen etwa 0,005 und etwa 0,10 Mol Base je Mol Phenol liegen. Vorzugsweise beträgt der Bereich etwa 0,005 bis etwa 0,03. Bei dem am meisten bevorzugten Ausführungsbeispiel werden Katalysatorkonzentrationen von etwa 0,10 bis 0,020 Mol Base je Mol Phenol verwendet. The catalyst concentration can be between about 0.005 and about 0.10 moles of base per mole of phenol. Preferably the range is about 0.005 to about 0.03. In the most preferred embodiment, catalyst concentrations of about 0.10 to 0.020 mole base per mole phenol are used.
Die Kondensationsreaktionszeit hängt ab von der Temperatur, den Konzentrationen der Reaktionspartner und der Menge des verwendeten Katalysators. Im allgemeinen beträgt die Reaktionszeit mindestens 6 Stunden, jedoch nicht mehr als 20 Stunden. Es ist zu betonen, dass die Reaktion abläuft, bis das phenolische Resol das gewünschte Molekulargewicht und das gewünschte Dispersionsvermögen besitzt. The condensation reaction time depends on the temperature, the concentrations of the reactants and the amount of the catalyst used. Generally the reaction time is at least 6 hours but not more than 20 hours. It should be emphasized that the reaction proceeds until the phenolic resole has the desired molecular weight and dispersibility.
Die Zeit, die Reaktion zu beenden, kann festgelegt werden, indem die vorstehend beschriebenen Molekulargewichte und die Polydispersität bestimmt werden. Dies ist jedoch zeitaufwendig und es besteht eine zeitliche Lücke bevor die Ergebnisse der Bestimmung fertiggestellt sind. Es ist jedoch festgestellt worden, dass eine enge Beziehung zwischen der Blasenviskosität und den Molekulargewichten sowie der Dispersität für einen vorgegebenen Satz von Molverhältnissen und Betriebsparametern besteht. Bei einer bevorzugten industriellen Methode zur Herstellung eines Resols mit einem Molverhältnis von 2:1 unter Verwendung von konzentriertem Phenol, konzentriertem Formaldehyd und einem hohen Katalysatorgehalt ist beispielsweise festgestellt worden, dass eine Blasenviskosität von 60 Sekunden mit Molekulargewichten und Polydispersität innerhalb der bevorzugten Bereiche korreliert. Es ist deshalb möglich, die Blasenvis-kosität als einen Hinweis dafür zu werten, wann die gewünschten Molekulargewichte und die gewünschte Polydispersität erreicht worden ist. Die Kontrolle wird jedoch von den tatsächlichen Molekulargewichten und der tatsächlichen Polydispersität ausgeübt. Wenn irgendwelche Änderungen der Molverhältnisse oder der Betriebsparameter des Verfahrens durchgeführt werden, muss darüberhinaus die Blasen-viskosität/Molekulargewichts-Polydispersitäts-Beziehung für diese besonderen Bedingungen bestimmt werden. The time to complete the reaction can be determined by determining the molecular weights and polydispersity described above. However, this is time consuming and there is a time gap before the results of the determination are completed. However, it has been found that there is a close relationship between bubble viscosity and molecular weights and dispersity for a given set of molar ratios and operating parameters. For example, a preferred industrial method of making a 2: 1 molar ratio resol using concentrated phenol, concentrated formaldehyde and a high catalyst content has been found to have a bubble viscosity of 60 seconds correlated with molecular weights and polydispersity within the preferred ranges. It is therefore possible to consider the bubble viscosity as an indication of when the desired molecular weights and the desired polydispersity have been reached. Control is however exerted by the actual molecular weights and the actual polydispersity. In addition, if any changes in the molar ratios or operating parameters of the process are made, the bubble viscosity / molecular weight-polydispersity relationship must be determined for these particular conditions.
Da die Kondensationsreaktion durch eine Base katalysiert wird, ist das gebildete phenolische Resol alkalisch. Es ist erwünscht, den pH des phenolischen Resols auf einen Wert von etwa 4,5 bis etwa 7,0, vorzugsweise 5,0 bis 6,0 einzustellen, um weitere Kondensationsreaktionen zu verhindern. Der pH des Resols wird eingestellt, indem eine Säure oder eine eine Säure bildende Verbindung zugegeben werden. Beispiele für Säuren, die verwendet werden können, Since the condensation reaction is catalyzed by a base, the phenolic resole formed is alkaline. It is desirable to adjust the pH of the phenolic resole to about 4.5 to about 7.0, preferably 5.0 to 6.0, to prevent further condensation reactions. The pH of the resol is adjusted by adding an acid or an acid-forming compound. Examples of acids that can be used
sind Chlorwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Essigsäure, Oxalsäure und Ameisensäure. Die bevorzugte Säure ist Ameisensäure. are hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, acetic acid, oxalic acid and formic acid. The preferred acid is formic acid.
Das Phenolformaldehydresol wird auf diese Weise als wässrige Lösung mit einem Resolgehalt von etwa 25 bis etwa 90 Gewichts-% erhalten. Die Endkonzentration hängt davon ab, wie viel Wasser mit den Reaktionspartnern und den Katalysatoren eingeführt worden ist, welche im allgemeinen als wässrige Lösungen eingesetzt werden. Darüberhinaus wird Wasser als Nebenprodukt bei der Kondensationsreaktion gebildet. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das gebildete phenolische Resol eine Konzentration von etwa 80 bis 90 Gewichts-% Resol auf. Die Konzentration des phenolischen Resols zu einem bestimmten vorgegebenen Wassergehalt wird im allgemeinen in einfacher Weise erreicht, indem bei vermindertem Druck und niedriger Temperatur in herkömmlicher Weise eingedampft wird. The phenol formaldehyde resol is thus obtained as an aqueous solution with a resole content of about 25 to about 90% by weight. The final concentration depends on how much water has been introduced with the reactants and the catalysts, which are generally used as aqueous solutions. In addition, water is formed as a by-product of the condensation reaction. In a preferred embodiment, the phenolic resole formed has a concentration of about 80 to 90% by weight resole. The concentration of the phenolic resole to a certain predetermined water content is generally achieved in a simple manner by evaporation in a conventional manner at reduced pressure and low temperature.
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Bei der Herstellung des erfmdungsgemäss verwendeten Phenolformaldehydresols werden im allgemeinen das Phenol und der Formaldehyd in Gegenwart eines basischen Katalysators umgesetzt, bis das Resol das gewünschte Molekulargewicht und das gewünschte Dispersionsvermögen besitzt. Danach wird der pH des wässrigen Resols eingestellt und das Resol auf etwa 20 °C abgekühlt. Es ist zu betonen, dass, wenn das wässrige Resol mit eingestelltem pH ein zu niedriges Molekulargewicht besitzt, weiter eingedickt werden kann, bis das gewünschte Molekulargewicht erreicht ist. Das Eindicken von pH-eingestellten Resolen zur Erhöhung des Molekulargewichts ist bekannt. Da jedoch ein solches Eindicken langsam ist, verglichen mit der basisch katalysierten Reaktion, ist es erwünscht, das Phenol und den Formaldehyd zu dem gewünschten Molekulargewicht ursprünglich umzusetzen und einzudicken, bevor der pH eingestellt und das Gemisch abgekühlt wird. In the preparation of the phenol formaldehyde resol used according to the invention, the phenol and the formaldehyde are generally reacted in the presence of a basic catalyst until the resol has the desired molecular weight and the desired dispersibility. The pH of the aqueous resol is then adjusted and the resol is cooled to about 20 ° C. It should be emphasized that if the pH-adjusted aqueous resole is too low in molecular weight, it can be thickened further until the desired molecular weight is reached. The thickening of pH-adjusted resols to increase the molecular weight is known. However, since such thickening is slow compared to the base catalyzed reaction, it is desirable to initially convert and thicken the phenol and formaldehyde to the desired molecular weight before adjusting the pH and cooling the mixture.
Die oben beschriebenen Formaldehydresole werden zur Herstellung eines phenolischen Schaumes verwendet. Die wässrigen phenolischen Resole werden zunächst zu einer schäumbaren phenolischen Resol-Zusammensetzung formuliert, welche das wässrige phenolische Resol, ein Schäummittel, insbesondere einen Fluorkohlenstoff, ein oberflächenaktives Mittel, einen Säurekatalysator sowie Wahladditive, wie Weichmacher, Formaldehyd-Fänger und dergleichen umfassen. The formaldehyde resoles described above are used to make a phenolic foam. The aqueous phenolic resoles are first formulated into a foamable phenolic resole composition which comprises the aqueous phenolic resole, a foaming agent, in particular a fluorocarbon, a surface-active agent, an acid catalyst and optional additives such as plasticizers, formaldehyde scavengers and the like.
Das Verfahren zur Herstellung des phenolischen Schaumes umfasst, allgemein ausgedrückt, die Zufuhr der schäumbaren phenolischen Resol-Zusammensetzungen zu einer im wesentlichen geschlossenen Form, wobei die Zusammensetzung in dieser Form schäumen und aushärten gelassen wird. Die Form kann dem Druck standhalten, der von den schäumenden Zusammensetzungen erzeugt wird. Die Grösse des Drucks hängt von solchen Faktoren, wie der Menge und der Art des Schäummittels, der Menge und der Art des Säurekatalysators sowie der Menge und der Art des Resols ab. Im allgemeinen kann der Druck, den die erfindungsgemässen Resole erzeugen, 20 661 bis 103 308 Pa über Atmosphärendruck betragen. Die Form soll deshalb entsprechend gebaut sein. Die bevorzugten Resole, wenn sie zu den bevorzugten schäumbaren Zusammensetzungen formuliert sind, erzeugen einen Druck von 27 530 bis 41 230 Pa über Atmosphärendruck. Die Form sollte etwa den gleichen Drucken, wie sie von der schäumenden Zusammensetzung erzeugt werden, standhalten, um die Zellwände an einem Aufbrechen zu hindern. Die Menge der schäumbaren phenolischen Resol-Zusammensetzung, die in die Form gegeben wird, hängt von der gewünschten Dichte usw. des phenolischen Schaumes ab. The process for making the phenolic foam, generally speaking, involves supplying the foamable phenolic resole compositions to a substantially closed form, the composition being allowed to foam and cure in this form. The shape can withstand the pressure generated by the foaming compositions. The magnitude of the pressure depends on such factors as the amount and kind of the foaming agent, the amount and kind of the acid catalyst, and the amount and kind of the resol. In general, the pressure which the resols according to the invention generate can be 20 661 to 103 308 Pa above atmospheric pressure. The shape should therefore be built accordingly. The preferred resoles, when formulated into the preferred foamable compositions, generate a pressure of 27 530 to 41 230 Pa above atmospheric pressure. The shape should withstand approximately the same pressures generated by the foaming composition to prevent the cell walls from breaking open. The amount of the foamable phenolic resole composition that is added to the mold depends on the desired density, etc. of the phenolic foam.
Die zahlreichen Bestandteile der schäumbaren phenolischen Resol-Zusammensetzung können in beliebiger Reihenfolge miteinander vermischt werden, vorausgesetzt, dass die gebildete Zusammensetzung gleichmässig ist. Es ist jedoch daraufhinzuweisen, dass der bevorzugte wasserfreie Arylsul-fonsäurekatalysator dazu führt, dass die schäumbare Zusammensetzung innerhalb von Sekunden zu schäumen beginnt, wenn er mit dem phenolischen Resol vermischt wird und die schäumende Zusammensetzung einen Maximaldruck innerhalb von Minuten erreicht. Der Katalysator sollte daher den letzten Bestandteil darstellen, der zu der schäumbaren phenolischen Resol-Zusammensetzung gegeben wird. Bei der bevorzugten kontinuierlichen Methode werden einige Komponenten vorvermischt, bevor sie in die Mischvorrichtung eindosiert werden. Aus den vorstehend genannten Gründen sollte jedoch der Katalysator der letzte Bestandteil sein, der der Mischvorrichtung zugegeben wird. The numerous components of the foamable phenolic resole composition can be mixed together in any order, provided that the composition formed is uniform. It should be noted, however, that the preferred anhydrous arylsulfonic acid catalyst results in the foamable composition starting to foam within seconds when mixed with the phenolic resole and the foaming composition reaching a maximum pressure within minutes. The catalyst should therefore be the last ingredient added to the foamable phenolic resole composition. In the preferred continuous method, some components are premixed before being metered into the mixer. For the reasons given above, however, the catalyst should be the last ingredient to be added to the mixer.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung, die normalerweise im Laboratorium angewendet wird, wird die schäumbare phenolische Resol-Zusammensetzung in eine starre, geschlossene Form, wie sie beispielsweise in den Figuren 1A und 1B dargestellt ist, gegeben. Die schäumbare phenolische Resol-Zusammensetzung dehnt sich anfangs im wesentlichen unter Atmosphärendruck aus. Wenn sich die schäumbare Zusammensetzung ausdehnt, um die Form zu füllen, wird ein Druck gegen die Wände der Form erzeugt. Die Form ist so konstruiert, dass sie einem Druck von mehr als 103 308 Pa über Atmosphärendruck standhält. According to one embodiment of the invention, which is normally used in the laboratory, the foamable phenolic resole composition is placed in a rigid, closed form, as shown, for example, in FIGS. 1A and 1B. The foamable phenolic resole composition initially expands essentially under atmospheric pressure. As the foamable composition expands to fill the mold, pressure is created against the walls of the mold. The mold is designed to withstand pressures in excess of 103 308 Pa above atmospheric pressure.
Gemäss Figuren 1A und 1B besteht die Form aus einer oberen Platte 1, einer unteren Platte 2, Seitenwänden 3 und Stirnwänden 4. Die Seitenwände 3 und eine Stirnwand 4 werden durch Scharniere 5 zusammengehalten. In geschlossener Position werden die obere und die untere Platte und die Seitenwände durch Bolzen 6 und Flügelschrauben 7 an Ort und Stelle gehalten. Um einem Druck von mehr als 103 441 Pa standzuhalten, sind ferner mehrere Zwingen 8 um den Umfang der Form während des Schäumens und Aushärtens angeordnet. Die Form ist weiterhin mit einem Druckmesser 9 versehen, um den Druck in der Form zu messen, sowie mit einem Thermoelement 10, um die Temperatur in der Form zu messen. Der Betrieb der Laborform wird nachstehend im einzelnen beschrieben. Die Grösse der Form kann geändert werden, indem die Dimensionen der Wände und der Platten geändert werden. According to FIGS. 1A and 1B, the shape consists of an upper plate 1, a lower plate 2, side walls 3 and end walls 4. The side walls 3 and an end wall 4 are held together by hinges 5. In the closed position, the upper and lower plates and the side walls are held in place by bolts 6 and wing screws 7. In order to withstand a pressure of more than 103 441 Pa, a plurality of clamps 8 are also arranged around the circumference of the mold during the foaming and curing. The mold is further provided with a pressure gauge 9 to measure the pressure in the mold and with a thermocouple 10 to measure the temperature in the mold. The operation of the laboratory form is described in detail below. The size of the shape can be changed by changing the dimensions of the walls and panels.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei der eine bevorzugte kontinuierliche Verarbeitungstechnik angewendet wird, wird der phenolische Schaum in einer Vorrichtung vom Doppelbandpressentyp erzeugt, wie sie in Figuren 2 bis 5 schematisch dargestellt ist. Die Bestandteile der schäumbaren phenolischen Resol-Zusammensetzung werden in geeigneten Verhältnissen in eine geeignete Mischvorrichtung (nicht dargestellt) eindosiert und dann auf ein unteres Aufgabematerial 25, beispielsweise einen Karton, der eine dünne Aluminiumschicht enthält, eine Glasmatte, ein festes Substrat, wie eine Hartpappe oder eine Hartfaserpappe oder auf einen Vinylfilm gegeben, wobei das Material aus einem (nicht dargestellten) Behälter austritt und sich entlang des Tisches 29 mittels des unteren Förderers 12 bewegt. Die schäumbare phenolische Resol-Zusammensetzung nach der Erfindung wird mit einer geeigneten Verteilvorrichtung 30 aufgebracht, die sich in einer Hin- und Herbewegung quer zu der Bewegungsrichtung des unteren Materials 25 bewegt, obgleich auch andere geeignete Vorrichtungen zur gleichmässigen Verteilung der Zusammensetzung verwendet werden können, beispielsweise ein Mehrfachstrommischkopf oder eine Serie von Düsen. Wenn die schäumbare Zusammensetzung stromabwärts befördert wird, schäumt sie und wird mit einem oberen Deckmaterial 27 in Berührung gebracht, das mit Hilfe von Walzen 22 und 23 dem Bereich zugeführt wird, in dem die schäumbare Zusammensetzung sich in einem sehr frühen Stadium der Expansion befindet. Wenn die schäumbare Zusammensetzung sich zu Beginn im wesentüchen unter normalem Atmosphärendruck ausdehnt, wird sie in eine Aushärtungsausnehmung 28 befördert, die zwischen dem unteren Abschnitt des oberen Förderers 11 und dem oberen Abschnitt des unteren Förderers 12 gebildet wird, sowie durch zwei feststehende, starre Seitenwände, die Seitenführungen genannt werden und in Figur 2 nicht dargestellt, jedoch in Figur 3 mit 41 und 42 bezeichnet sind. Die Dicke des Schaumes wird durch den Abstand des oberen Förderers 11 von dem unteren Förderer 12 bestimmt. Der obere Förderer 11 kann durch irgendeine geeignete Hebeeinrichtung (nicht dargestellt) senkrecht zu dem unteren Förderer 12 bewegt werden, die ihrerseits weder angehoben noch gesenkt werden kann. Wenn der obere Förderer 11 angehoben oder gesenkt wird, bewegt er sich zwischen den feststehenden starren Seitenwänden 41 und 42, die in Figur 3 gezeigt sind, welche Wände 42 und 43 unmittelbar den Seiten des oberen Förde8 In another embodiment of the invention using a preferred continuous processing technique, the phenolic foam is produced in a double belt press type apparatus as shown schematically in Figures 2-5. The constituents of the foamable phenolic resole composition are dosed in suitable proportions into a suitable mixing device (not shown) and then onto a lower feed material 25, for example a cardboard box containing a thin aluminum layer, a glass mat, a solid substrate such as a hard cardboard or a hardboard or placed on a vinyl film, the material exiting from a container (not shown) and moving along the table 29 by means of the lower conveyor 12. The foamable phenolic resole composition of the invention is applied with a suitable dispenser 30 which reciprocates across the direction of travel of the lower material 25, although other suitable devices for evenly distributing the composition may be used, for example a multi-flow mixing head or a series of nozzles. When the foamable composition is transported downstream, it foams and is brought into contact with an upper cover material 27 which is fed by means of rollers 22 and 23 to the area in which the foamable composition is in a very early stage of expansion. When the foamable composition initially expands substantially under normal atmospheric pressure, it is conveyed into a curing recess 28 formed between the lower section of the upper conveyor 11 and the upper section of the lower conveyor 12, as well as two fixed rigid side walls, the side guides are called and not shown in Figure 2, but are designated in Figure 3 with 41 and 42. The thickness of the foam is determined by the distance of the upper conveyor 11 from the lower conveyor 12. The upper conveyor 11 can be moved by any suitable lifting device (not shown) perpendicular to the lower conveyor 12, which in turn can neither be raised nor lowered. When the upper conveyor 11 is raised or lowered, it moves between the fixed rigid side walls 41 and 42 shown in FIG. 3, which walls 42 and 43 immediately the sides of the upper conveyor 8
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rers 11 benachbart sind. Die Oberflächen des Förderers, die das obere und das untere Abdeckmaterial berühren, umfassen eine Vielzahl von Druckplatten 13 und 14, die an dem Förderer durch starre Verbindungsmittel befestigt sind. Die Druckplatten können erforderlichenfalls mit heisser Luft erwärmt werden, die die in den oberen und unteren Förderer eingeführt wird, und darin mittels in der Zeichnung nicht dargestellten Luftführungen zirkuliert. rers 11 are adjacent. The surfaces of the conveyor that contact the top and bottom cover materials include a plurality of pressure plates 13 and 14 attached to the conveyor by rigid connecting means. The pressure plates can, if necessary, be heated with hot air which is introduced into the upper and lower conveyors and circulated therein by means of air ducts, not shown in the drawing.
Gleichzeitig mit dem oberen und dem unteren Deckpapier werden Seitenpapiere 43 und 44, die ein Schaum freigebendes Material, wie einen dünnen Polyethylenfilm enthalten, in die Aushärtungsausnehmung mittels Walzen 45 und 46 sowie mit Führungsschienen 47 und 50 zugeführt. Jede der Führungsschienen 47 und 50 ist unmittelbar vor der Aushärtungsausnehmung 28 angeordnet, so dass die Seitenpapiere 43 und 44, bevor sie in Kontakt mit den Seitenwänden 41 und 42 treten, das obere und das untere Deckmaterial überlappen, beispielsweise wie in Figur 4 gezeigt. Wenn die Seitenpapiere 43 und 44 in Kontakt mit den Seitenwänden 41 und 42 kommen, werden sie flach gemacht, wie in Figur 5 gezeigt. Simultaneously with the upper and the lower cover paper, side papers 43 and 44, which contain a foam-releasing material, such as a thin polyethylene film, are fed into the curing recess by means of rollers 45 and 46 as well as with guide rails 47 and 50. Each of the guide rails 47 and 50 is arranged immediately in front of the curing recess 28 so that the side papers 43 and 44 overlap the upper and the lower cover material, for example as shown in FIG. 4, before they come into contact with the side walls 41 and 42. When the side papers 43 and 44 come into contact with the side walls 41 and 42, they are made flat as shown in FIG.
Wenn sich der Schaum ausgedehnt hat, um die Dicke der Aushärtungsausnehmung auszufüllen, wird eine weitere Expansion durch die Druckplatten 13 und 14 verhindert, wie in Figur 2 gezeigt, desgleichen durch die Seitenwände 41 und 42, wie in Figur 3 veranschaulicht. Der Druck, der auf den Schaum durch die Druckplatten und die Seitenwände einwirkt, wird sich ändern, wie hier beschrieben, jedoch wird er typischerweise in einem Bereich von etwa 20 661 bis etwa 103 308 Pa liegen. Die Druckplatten 13 und 14 und die Seitenwände 41 und 42 sind so konstruiert, dass sie diesem Druck standhalten. Die Verarbeitungsparameter, wie die Menge der Komponenten der schäumbaren phenolischen Resol-Zusammensetzung, die Fliessgeschwindigkeit der Zusammensetzung von der Verteilungseinrichtung sowie die Förderergeschwindigkeit können in einem weiten Bereich geändert werden, um einen phenolischen Schaum hervorzubringen, der die gewünschte Dicke, Dichte usw. besitzt. Es muss ausreichend schäumbare Zusammensetzung eingesetzt werden, um sicherzustellen, dass die schäumende Zusammensetzung die Aushärtungsausnehmung ausfüllt und einen Druck gegen die Ausnehmungswandungen ausübt. When the foam has expanded to fill the thickness of the curing recess, further expansion is prevented by the pressure plates 13 and 14, as shown in Figure 2, as well as by the side walls 41 and 42, as illustrated in Figure 3. The pressure applied to the foam through the pressure plates and side walls will change as described herein, but will typically range from about 20,661 to about 103,308 Pa. The pressure plates 13 and 14 and the side walls 41 and 42 are designed to withstand this pressure. The processing parameters, such as the amount of components of the foamable phenolic resole composition, the flow rate of the composition from the distributor, and the conveyor speed can be varied over a wide range to produce a phenolic foam having the desired thickness, density, etc. Sufficient foamable composition must be used to ensure that the foaming composition fills the curing recess and exerts pressure against the recess walls.
Nachdem der phenolische Schaum die Aushärtungsausnehmung verlassen hat, werden die Seitenpapiere 43 und 44 beispielsweise mit den Walzen 48 und 49 entfernt, wie in Figur 3 gezeigt. Der Schaum kann auf die gewünschte Länge geschnitten werden, in Abhängigkeit von der beabsichtigten Verwendung. After the phenolic foam has left the curing recess, the side papers 43 and 44 are removed, for example with the rollers 48 and 49, as shown in FIG. 3. The foam can be cut to the desired length depending on the intended use.
Die Menge des wässrigen phenolischen Resols, das in den schäumenden phenolischen Resol-Zusammensetzungen vorliegt, um im wesentlichen geschlossene Zellen aufweisende phenolische Schäume herzustellen, kann innerhalb weiter Grenzen schwanken, vorausgesetzt, dass die Menge ausreicht, um einen Schaum hervorzubringen, der die gewünschte Dichte und Druckfestigkeit besitzt. Im allgemeinen beträgt die Menge des phenolischen Resols, das in der schäumbaren Zusammensetzung vorliegt, 40 bis 70 Gewichts-% der Zusammensetzung. Eine Menge im Bereich zwischen etwa 45 und etwa 55 Gewichts-% der schäumbaren Zusammensetzung wird bevorzugt. Der Gewichts-Prozent-satz des phenolischen Resols wird auf 100% aktives phenolisches Resol bezogen. Da das Resol eine wässrige Lösung ist, muss die tatsächliche Konzentration des Resols zugrundegelegt werden, indem ausgerechnet wird, wie viel wässrige Re-sol-Lösung in die schäumbare phenolische Resol-Zusammensetzung geht. The amount of aqueous phenolic resole present in the foaming phenolic resole compositions to produce substantially closed cell phenolic foams can vary widely, provided that the amount is sufficient to produce a foam that has the desired density and Has compressive strength. Generally, the amount of phenolic resole present in the foamable composition is 40 to 70% by weight of the composition. An amount in the range between about 45 and about 55% by weight of the foamable composition is preferred. The weight percent of the phenolic resole is based on 100% active phenolic resole. Since the resol is an aqueous solution, the actual concentration of the resol must be used as a basis, by calculating how much aqueous resol solution goes into the foamable phenolic resol composition.
Es kann irgendein geeignetes Schäummittel verwendet werden. Bei der Auswahl des Schäummittels ist daran zu denken, dass der k-Wert des phenolischen Schaums direkt von dem k-Wert des in dem phenolischen Schaum eingeschlossenen Schäummittels abhängt. Obgleich Schäummittel wie n-Pentan, Methylenchlorid, Chloroform und Kohlenstofftetrachlorid verwendet werden können, sind sie nicht bevorzugt, da sie nicht die ausgezeichneten Wärmeisoliereigenschaften von Fluorkohlenstoff-Schäummitteln aufweisen. Darüberhinaus sind Fluorkohlenstoff-Schäummittel in dem phenolischen Schaum nicht löslich und diffundieren daher mit der Zeit nicht heraus, während einige der oben angegebenen Schäummittel eine gewisse Kompatibilität gegenüber dem phenolischen Schaum besitzen und daher mit der Zeit herausdiffundieren können. In Verbindung mit den bevorzugten Fluorkohlenstoff-Schäummitteln können sie jedoch verwendet werden. Beispiele für geeignete Fluorkohlenstoff-Schäummittel umfassen Dichlordifluormethan; 1,2-Dichlor-1,1,2,2-tetrafluorethan; 1,1,1 -T richlor-2,2,2-trifluor-ethan; Trichlormonofluormethan und 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluorethan. Vorzugsweise weist das Schäummittel ein Chlorfluorkohlenstoff-Schäummittel auf. Das Schäummittel kann eine einzige Schäummittelverbindung sein oder ein Gemisch derartiger Verbindungen. Im allgemeinen werden Fluorkohlenstoff-Schäummittel mit einem Siedepunkt bei Atmosphärendruck, d.h. bei einem absoluten Druck von 101 325 Pa Quecksilber, in einem Bereich von etwa — 5° bis etwa + 55 °C verwendet. Ein Siedepunkt bei Atmosphärendruck im Bereich von etwa 20 bis etwa 50 °C ist typisch. Ein bevorzugtes Schäummittel ist ein Gemisch aus Trichlormonofluormethan und l,l,2-Trichlor-l,2,2-trifluorethan. Es wird insbesondere vorgezogen, dass das Gewichtsverhältnis des Trichlormonofluormethans zu dem 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluorethan in dem Gemisch etwa 1:1 bis etwa 1:3 beträgt. Any suitable foaming agent can be used. When choosing the foaming agent, it should be borne in mind that the k value of the phenolic foam is directly dependent on the k value of the foaming agent enclosed in the phenolic foam. Although foaming agents such as n-pentane, methylene chloride, chloroform and carbon tetrachloride can be used, they are not preferred because they do not have the excellent thermal insulation properties of fluorocarbon foaming agents. In addition, fluorocarbon foaming agents are insoluble in the phenolic foam and therefore do not diffuse out over time, while some of the above foaming agents have some compatibility with the phenolic foam and can therefore diffuse out over time. However, they can be used in conjunction with the preferred fluorocarbon foaming agents. Examples of suitable fluorocarbon foaming agents include dichlorodifluoromethane; 1,2-dichloro-1,1,2,2-tetrafluoroethane; 1,1,1-richlor-2,2,2-trifluoroethane; Trichloromonofluoromethane and 1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoroethane. The foaming agent preferably has a chlorofluorocarbon foaming agent. The foaming agent can be a single foaming agent compound or a mixture of such compounds. In general, fluorocarbon foaming agents having a boiling point at atmospheric pressure, i.e. at an absolute pressure of 101 325 Pa mercury, used in a range from about - 5 ° to about + 55 ° C. A boiling point at atmospheric pressure in the range of about 20 to about 50 ° C is typical. A preferred foaming agent is a mixture of trichloromonofluoromethane and l, l, 2-trichloro-l, 2,2-trifluoroethane. It is particularly preferred that the weight ratio of the trichloromonofluoromethane to the 1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoroethane in the mixture be about 1: 1 to about 1: 3.
Das Schäummittel ist im allgemeinen in der schäumbaren Zusammensetzung in einer Menge vorhanden, durch die im wesentlichen ein geschlossene Zellen aufweisender phenolischer Schaum erzeugt wird, der einen niedrigen Ausgangs-k-Wert aufweist. Die Menge des Schäummittels kann in weiten Grenzen schwanken, jedoch schwankt sie im allgemeinen zwischen etwa 5 und etwa 20 Gewichts-% der schäumbaren Zusammensetzung. Typischerweise liegt die Menge des Schäummittels im Bereich von etwa 5 bis etwa 15 Gewichts-% der schäumbaren Zusammensetzung. Eine Menge im Bereich von etwa 8 bis etwa 12 Gewichts-% wird bevorzugt. The foaming agent is generally present in the foamable composition in an amount that essentially produces a closed cell phenolic foam that has a low initial k value. The amount of the foaming agent can vary within wide limits, but it generally varies between about 5 and about 20% by weight of the foamable composition. Typically, the amount of the foaming agent ranges from about 5 to about 15% by weight of the foamable composition. An amount in the range of about 8 to about 12% by weight is preferred.
Die schäumbare phenolische Resol-Zusammensetzung enthält ausserdem ein oberflächenaktives Mittel. Das oberflächenaktive Mittel weist Eigenschaften auf, die es in die Lage versetzen, das phenolische Resol, das Schäummittel, den Katalysator und Wahladditive der schäumbaren Zusammensetzung wirksam in eine Emulsion überzuführen. Um einen guten Schaum herzustellen, sollte das oberflächenaktive Mittel eine geringe Oberflächenspannung besitzen und die Schaumzellen während der Expansion stabilisieren. Es hat sich herausgestellt, dass nicht ionogene, nicht hydrolisierba-re Silikonglykole als oberflächenaktive Mittel sehr geeignet sind, obgleich jedes oberflächenaktive Mittel mit den gewünschten Eigenschaften, die vorstehend beschrieben sind, eingesetzt werden kann. Spezielle Beispiele für geeignete oberflächenaktive Mittel umfassen das oberflächenaktive Mittel L-7003 Silikon, L-5350 Silikon, L-5420 Silikon und L-5340 Silikon (das bevorzugt wird), die alle von der Union Carbide Corporation stammen, sowie SF1188 Silikon, das von der General Electric Company stammt. Weitere Klassen von oberflächenaktiven Mitteln, die benutzt werden können, sind nicht ionogene organische oberflächenaktive Mittel, wie Kondensationsprodukte von Alkenoxiden, beispielsweise Ethylenoxid, Propylenoxid oder Gemischen davon, sowie Alkylphenole, beispielsweise Nonylphenol, Dodecylphenol und dergleichen. Andere geeignete organische oberflächen5 The foamable phenolic resole composition also contains a surfactant. The surfactant has properties that enable it to effectively convert the phenolic resole, foaming agent, catalyst, and optional additives of the foamable composition into an emulsion. To make a good foam, the surfactant should have a low surface tension and stabilize the foam cells during expansion. It has been found that non-ionic, non-hydrolyzable silicone glycols are very suitable as surfactants, although any surfactant with the desired properties described above can be used. Specific examples of suitable surfactants include L-7003 silicone, L-5350 silicone, L-5420 silicone and L-5340 silicone (which is preferred), all of which are from Union Carbide Corporation, and SF1188 silicone, from the General Electric Company. Other classes of surfactants that can be used are non-ionic organic surfactants such as condensation products of alkene oxides, e.g. ethylene oxide, propylene oxide, or mixtures thereof, and alkylphenols, e.g. nonylphenol, dodecylphenol and the like. Other suitable organic surfaces5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
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40 40
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65 65
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aktive Mittel sind bekannt und umfassen beispielsweise jene, die in der US-Patentschrift 3 389 094 beschrieben sind, wobei in bezug auf organische oberflächenaktive Mittel hiermit auf diese Druckschrift Bezug genommen wird. active agents are known and include, for example, those described in U.S. Patent 3,389,094, which reference is hereby made to organic surfactants.
Andere Klassen geeigneter oberflächenaktiver Mittel, die bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen Siloxan-oxyalkylen-Copoly-mere, wie jene, die Si—O—C— sowie Si—C—Bindungen enthalten. Typische Siloxan-oxyalkylen-Copolymere enthalten einen Siloxan-Bestandteil, der sich aus wiederkehrenden Dimethyl-siloxy-Einheiten, die an den Enden mit Monome-thylsiloxy- und/oder Trimethylsiloxy-Einheiten blockiert sind, sowie wenigstens einer Polyoxyalkylen-Kette zusammensetzen, die aus Oxyethylen- und/oder Oxypropylen-Einheiten besteht, die mit organischen Gruppen, wie einer Ethyl-Gruppe blockiert sind. Spezielle Beispiele für geeignete Siloxan-oxyalkylen-Polymere sind in der US-Patentschrift 3 271 331 beschrieben, auf die hiermit im Hinblick auf oberflächenaktive Siloxan-oxyalkylen-Mittel Bezug genommen wird. Die Auswahl des oberflächenaktiven Mittels muss sorgfaltig erfolgen, da einige oberflächenaktive Mittel sich nachteilig auf die Viskosität der schäumbaren phenolischen Resol-Zusammensetzung auswirken oder zu einer Kollabierung des Schaumes führen, bevor er ausgehärtet ist. Other classes of suitable surfactants that can be used in the practice of the present invention include siloxane-oxyalkylene copolymers, such as those containing Si-O-C and Si-C bonds. Typical siloxane-oxyalkylene copolymers contain a siloxane component which is composed of recurring dimethylsiloxy units which are blocked at the ends with monomethylsiloxy and / or trimethylsiloxy units and at least one polyoxyalkylene chain which consists of There are oxyethylene and / or oxypropylene units blocked with organic groups such as an ethyl group. Specific examples of suitable siloxane-oxyalkylene polymers are described in US Pat. No. 3,271,331, which is incorporated herein by reference with respect to siloxane-oxyalkylene surfactants. The choice of surfactant must be made carefully because some surfactants adversely affect the viscosity of the foamable phenolic resole composition or cause the foam to collapse before it is cured.
Das oberflächenaktive Mittel, das in der schäumbaren Zusammensetzung verwendet wird, kann ein einziges oberflächenaktives Mittel oder ein Gemisch von oberflächenaktiven Mitteln sein. Das oberflächenaktive Mittel wird im Rahmen der Erfindung in einer Menge eingesetzt, die ausreicht, um eine gute Emulsion zu bilden. Im allgemeinen beträgt die Menge des oberflächenaktiven Mittels etwa 0,1 bis etwa 10% des Gewichts der schäumbaren phenolischen Resol-Zusammensetzung. Typisch für die Menge des oberflächenaktiven Mittels sind etwa 1 bis etwa 6% des Gewichts der Zusammensetzung. Eine Menge des oberflächenaktiven Mittels von 2 bis 4 Gewichts-% der Zusammensetzung wird bevorzugt. The surfactant used in the foamable composition can be a single surfactant or a mixture of surfactants. The surfactant is used in the invention in an amount sufficient to form a good emulsion. Generally, the amount of surfactant is from about 0.1 to about 10% by weight of the foamable phenolic resole composition. Typical for the amount of surfactant is from about 1 to about 6% by weight of the composition. An amount of the surfactant of 2 to 4% by weight of the composition is preferred.
Das oberflächenaktive Mittel kann getrennt mit dem phenolischen Resol, dem Schäummittel und dem Katalysator vermischt werden, um eine schäumbare phenolische Resol-Zusammensetzung zu bilden oder es kann dem phenolischen Resol oder dem Schäummittel zugegeben werden, bevor die anderen Komponenten zugemischt werden. The surfactant can be mixed separately with the phenolic resole, the foaming agent and the catalyst to form a foamable phenolic resole composition, or it can be added to the phenolic resole or the foaming agent before the other components are mixed.
Stattdessen kann ein Teil des oberflächenaktiven Mittels mit dem phenolischen Resol vorvermischt und ein Teil mit dem Schäummittel vorvermischt werden. Es wird vorgezogen, etwa llz des oberflächenaktiven Mittels mit dem Fluorkohlenstoff-Schäummittel und 2ji mit dem phenolischen Resol vorzumischen. Instead, part of the surfactant can be premixed with the phenolic resole and part can be premixed with the foaming agent. It is preferred to premix about 11% of the surfactant with the fluorocarbon foaming agent and 2% with the phenolic resole.
Obgleich angenommen wird, dass Wasser die Hauptursache für die Perforationen in den Zellwänden ist und zu einem Aufbrechen der Zellwandungen beiträgt, ist die Anwesenheit von Wasser notwendig. Erstens ist es sehr schwer und teuer, ein phenolisches Resol herzustellen, das nur wenig oder kein Wasser enthält. Darüberhinaus sind phenolische Resole, die die Eigenschaften von den erfmdungsgemäss verwendeten Resolen besitzen, ohne Wasser nur sehr schwer zu handhaben. Sie sind sehr viskos und schwer zu schäumbaren Zusammensetzungen zu formulieren. Darüberhinaus ist es schwierig, die exotherme Reaktion ohne Wasser zu kontrollieren. Wasser ist demgemäss in der schäumbaren phenolischen Resol-Zusammensetzung erforderlich, um die Viskosität des phenolischen Resols und der schäumbaren phenolischen Resol-Zusammensetzung einzustellen, derart, dass sie für die Herstellung phenolischer Schäume günstig ist. Wasser ist weiterhin erwünscht, um Wärme aufzunehmen und dazu beizutragen, das exotherme Schäumen und Aushärten zu kontrollieren. Das meiste Wasser ist in dem wässrigen phenolischen Resol vorhanden, obgleich sehr geringe Mengen in dem Fluorkohlenstoff-Schäummittel oder in dem oberflächenaktiven Mittel toleriert werden können. Lediglich geringe Mengen können in dem wasserfreien Arylsulfon-säurekatalysator toleriert werden. Die schäumbare phenolische Resol-Zusammensetzung enthält mindestens etwa 5% Wasser. Eine Wasserkonzentration von mehr als 20% sollte vermieden werden, da selbst der bevorzugte Katalysator nicht genügend Wasser abstossen kann, um im wesentlichen Durchbrüche und Perforationen zu beseitigen, wenn dieser Wasserüberschuss ursprünglich in der schäumbaren Zusammensetzung vorhanden ist. Eine Menge von etwa 7 bis etwa 16 Gewichts-% wird bevorzugt. Wie vorstehend erwähnt, können begrenzte Wassermengen in dem Schäummittel, dem oberflächenaktiven Mittel oder dem Katalysator toleriert werden, wenn der phenolische Schaum Zellwände besitzt, die keine durch Wasser hervorgerufenen Perforationen oder Durchbrechungen aufweisen. Ausserdem ist es wichtig, dass das Wasser in dem wässrigen Resol gleichmässigmit dem Resol vermischt ist. Wenn das wässrige Resol Wasser enthält, das nicht gleichmässig mit dem Resol vermischt ist, können aufgebrochene Zellwände entstehen. Although it is believed that water is the main cause of perforations in the cell walls and contributes to the breakdown of the cell walls, the presence of water is necessary. First, it is very difficult and expensive to make a phenolic resole that contains little or no water. In addition, phenolic resoles which have the properties of the resoles used according to the invention are very difficult to handle without water. They are very viscous and difficult to formulate foamable compositions. In addition, it is difficult to control the exothermic reaction without water. Accordingly, water is required in the foamable phenolic resole composition to adjust the viscosity of the phenolic resole and the foamable phenolic resole composition such that it is beneficial for the manufacture of phenolic foams. Water is also desired to absorb heat and to help control exothermic foaming and curing. Most of the water is present in the aqueous phenolic resole, although very small amounts can be tolerated in the fluorocarbon foaming agent or in the surfactant. Only small amounts can be tolerated in the anhydrous arylsulfonic acid catalyst. The foamable phenolic resole composition contains at least about 5% water. A water concentration of more than 20% should be avoided since even the preferred catalyst cannot repel enough water to substantially eliminate breakthroughs and perforations when this excess water is originally present in the foamable composition. An amount of about 7 to about 16% by weight is preferred. As mentioned above, limited amounts of water can be tolerated in the foaming agent, surfactant, or catalyst if the phenolic foam has cell walls that have no perforations or perforations caused by water. It is also important that the water in the aqueous resole is evenly mixed with the resole. If the aqueous resol contains water that is not evenly mixed with the resol, broken cell walls can result.
Der Säurekatalysator-Bestandteil der schäumbaren phenolischen Resol-Zusammensetzung kann irgendeine starke organische oder anorganische Säure sein, d.h. mit einem pKa von weniger als etwa 2,0. Beispiele für starke anorganische Säuren sind Chlorwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure und Salpetersäure. Beispiele für starke organische Säuren sind Trichloressigsäure, Pigrinsäure, Benzol-sulfonsäure, Toluolsulfonsäure, Xylolsulfonsäure, Phenol-sulfonsäure, Methansulfonsäure, Ethansulfonsäure, Butan-sulfonsäure und dergleichen. Gemische mehrerer der vorstehend angegebenen Säuren können gleichfalls eingesetzt werden. The acid catalyst component of the foamable phenolic resole composition can be any strong organic or inorganic acid, i.e. with a pKa less than about 2.0. Examples of strong inorganic acids are hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid and nitric acid. Examples of strong organic acids are trichloroacetic acid, pigrinic acid, benzenesulfonic acid, toluenesulfonic acid, xylenesulfonic acid, phenolsulfonic acid, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, butanesulfonic acid and the like. Mixtures of several of the acids listed above can also be used.
Wie beschrieben, besteht ein Nachteil der bekannten phenolischen Schäume darin, dass kleine Perforationen in den Zellwänden vorhanden sind. Es wird angenommen, dass Wasser, insbesondere Wasser, das in dem Katalysator vorhanden ist, die Hauptursache für die Perforationen der Zellwände darstellt und ausserdem zu dem Aufbrechen der Zellwände beiträgt. Demgemäss sollen die verwendeten Säuren so wenig Wasser wie möglich enthalten. Die bevorzugten Katalysatoren sind bestimmte wasserfreie Arylsulfonsäuren. Von den wasserfreien Arylsulfonsäuren werden Toluolsulfonsäure und Xylolsulfonsäure bevorzugt, wobei Gemische dieser beiden ganz besonders bevorzugt sind. As described, a disadvantage of the known phenolic foams is that there are small perforations in the cell walls. It is believed that water, especially water present in the catalyst, is the primary cause of cell wall perforations and also contributes to cell wall breakage. Accordingly, the acids used should contain as little water as possible. The preferred catalysts are certain anhydrous aryl sulfonic acids. Of the anhydrous aryl sulfonic acids, toluenesulfonic acid and xylene sulfonic acid are preferred, mixtures of these two being very particularly preferred.
Die Menge des Säureaushärtungskatalysators in der schäumbaren phenolischen Resol-Zusammensetzung kann innerhalb eines relativ weiten Bereiches variieren. Eine praktische Grenze für die Menge des verwendeten Katalysators stellt die Menge dar, die zu einer Anstiegszeit von etwa 10 Sekunden bis 1 Minute und zu einer Aushärtungszeit von etwa 0,5 bis 5 Minuten führt. Im allgemeinen beträgt die Menge des Katalysators, bezogen auf den wasserfreien Katalysator, etwa 6 bis 20 Gewichts-% der schäumbaren Zusammensetzung, vorzugsweise etwa 12 bis 16 Gewichts-%. The amount of acid curing catalyst in the foamable phenolic resole composition can vary within a relatively wide range. A practical limit to the amount of catalyst used is the amount that results in a rise time of about 10 seconds to 1 minute and a curing time of about 0.5 to 5 minutes. In general, the amount of the catalyst, based on the anhydrous catalyst, is about 6 to 20% by weight of the foamable composition, preferably about 12 to 16% by weight.
Ausser dem wässrigen phenolischen Resol, dem Schäummittel, der wasserfreien Arylsulfonsäure und dem oberflächenaktiven Mittel, können die schäumbaren phenolischen Resol-Zusammensetzungen andere bekannte Stoffe in bekannten Mengen zu bekannten Zwecken enthalten. Beispiele für solche Wahlbestandteile sind folgende. Harnstoff und Resorzin können zugegeben werden, um freien Formaldehyd zu binden, im allgemeinen in einer Menge von 0,5 bis 5,0 Gewichts-%. Weichmacher, wie Triphenylphosphate, Dime-thylterephthalat oder Dimethylisophthalat können gleichfalls in Mengen von im wesentlichen etwa 0,5 bis 5 Ge-wichts-% zugegeben werden. Antiglühmittel, Mittel gegen In addition to the aqueous phenolic resole, the foaming agent, the anhydrous arylsulfonic acid and the surface-active agent, the foamable phenolic resole compositions can contain other known substances in known amounts for known purposes. Examples of such optional components are as follows. Urea and resorcinol can be added to bind free formaldehyde, generally in an amount of 0.5 to 5.0% by weight. Plasticizers, such as triphenyl phosphates, dimethyl terephthalate or dimethyl isophthalate, can also be added in amounts of essentially about 0.5 to 5% by weight. Anti-glow agent, agent against
10 10th
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
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35 35
40 40
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60 60
65 65
11 11
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Abplatzen und Mittel gegen Glimmen können auch in den üblichen Mengen von 0,5 bis 5 Gewichts-% zugegeben werden. Bevorzugte schäumbare phenolische Resol-Zusammen-setzungen enthalten etwa 3 Gewichts-% Harnstoff und etwa 3 Gewichts-% Weichmacher. Der Harnstoff und der Weichmacher werden vorzugsweise mit dem phenolischen Resol vorvermischt, bevor es mit den anderen Bestandteilen der schäumbaren phenolischen Resol-Zusammensetzung vermischt wird. Flaking and anti-glow agents can also be added in the usual amounts of 0.5 to 5% by weight. Preferred foamable phenolic resole compositions contain about 3% by weight of urea and about 3% by weight of plasticizer. The urea and plasticizer are preferably premixed with the phenolic resole before it is mixed with the other components of the foamable phenolic resole composition.
Die wässrigen phenolischen Resole eignen sich als Gies-serei-Bindemittel, Holzklebstoffe, Bindemittel für Sperrholz und Spanplatten sowie Formverbindungen mit geringer Schrumpfung. Besonders geeignet sind die wässrigen phenolischen Resole jedoch zur Herstellung von phenolischen Schaumwärmeisolierungen zu den verschiedensten Zwecken im Haushalt und in der Industrie. Besonders vorteilhaft ist die Erfindung für ein Verfahren zur Herstellung phenolischer Schäume mit hervorragenden Isoliereigenschaften aus schäumbaren Zusammensetzungen auf der Basis phenolischer Resole, die aus Phenol und Formaldehyd, insbesondere para-Formaldehyd, mit relativ niedrigen Kosten hergestellt werden. Der phenolische Schaum, der aus den erfmdungsgemäss verwendeten Resolen hergestellt wird, weist nicht nur einen guten Ausgangs-k-Wert, sondern auch eine gute Retention des k-Wertes auf, im Gegensatz zu den allgemein bekannten phenolischen Schäumen. Durch die erfindungsgemässen Resol-Zusammensetzungen wird also ein lang angestrebtes, bisher jedoch nicht realisierbares Ziel erreicht, nämlich die Herstellung eines phenolischen Schaumes, der sowohl einen guten Ausgangs-k-Wert wie eine gute Retention des k-Wertes besitzt, und zwar aus so einfachen phenolischen Resolen wie Phenolformaldehydresolen, wodurch ein wichtiger Fortschritt auf dem Gebiet der Phenolschäume erreicht wird. The aqueous phenolic resoles are suitable as foundry binders, wood adhesives, binders for plywood and chipboard as well as molded compounds with low shrinkage. However, the aqueous phenolic resoles are particularly suitable for the production of phenolic foam thermal insulation for a wide variety of purposes in the household and in industry. The invention is particularly advantageous for a process for the production of phenolic foams with excellent insulating properties from foamable compositions based on phenolic resoles, which are produced from phenol and formaldehyde, in particular para-formaldehyde, at relatively low costs. The phenolic foam, which is produced from the resols used according to the invention, not only has a good starting k value, but also a good retention of the k value, in contrast to the generally known phenolic foams. The resol compositions according to the invention thus achieve a long-sought, but not yet achievable goal, namely the production of a phenolic foam which has both a good starting k value and good retention of the k value, and from such simple ones phenolic resoles such as phenol formaldehyde resoles, making important progress in the field of phenolic foams.
Die Werte der zahlreichen Eigenschaften der phenolischen Resole und des daraus hergestellten phenolischen Schaums wurden, sofern nichts anderes angegeben ist, nach den folgenden Methoden bestimmt. The values of the numerous properties of the phenolic resoles and the phenolic foam produced therefrom were determined by the following methods, unless stated otherwise.
Die Viskosität, die hier als Blasenviskosität bezeichnet wird, wurde bei 25 °C mit einem Gardner-Holdt-Blasenvis-kositätsrohr nach ASTM D-1545-76 bestimmt und wird hier in Sekunden, Blasensekunden oder als Blasenviskosität bezeichnet. The viscosity, which is referred to here as bubble viscosity, was determined at 25 ° C. using a Gardner-Holdt bubble viscosity tube according to ASTM D-1545-76 and is referred to here in seconds, bubble seconds or as bubble viscosity.
Die Viskosität, die in Pas angegeben ist, wird unter Verwendung eines Brookfield-Viskosimeters, Modell RVF bestimmt. Die Messungen wurden durchgeführt, wenn das Resol eine Temperatur von 25 °C aufwies und es wurde eine Spindel gewählt, um eine Ablesung nahe dem mittleren Bereich von 20 Umdrehungen pro Minute zu erhalten. Eine Spindel der Nummer 5 wurde für die meisten Ablesungen verwendet (ASTM D-2196). The viscosity, expressed in Pas, is determined using a Brookfield viscometer, Model RVF. The measurements were made when the resole was at 25 ° C and a spindle was chosen to get a reading near the middle range of 20 revolutions per minute. A number 5 spindle was used for most readings (ASTM D-2196).
Der pH des Resols wurde unter Verwendung eines Fisher-Accument-pH-Meters, Modell 610 A, gemessen. Die pH-Sonde wurde mit pH-Standards vor jedem Gebrauch bei 4,0,7,0 und 10,0 eingestellt (ASTM E-70). The pH of the resol was measured using a Fisher Accument pH Meter, Model 610 A. The pH probe was adjusted to 4.0.7.0 and 10.0 with pH standards before each use (ASTM E-70).
Der Phenol-Gehalt in dem Resol wurde durch Infrarotspektroskopie bestimmt. Die Infrarotbestimmung wurde ausgeführt, indem ein einen Schreiber aufweisendes Infrarot-spektrofotometer mit einer Natriumchlorid-Optik (Perkin Elmer Modell Nr. 21), verschlossene Flüssigkeitsabsorp-tionszellen und ein Natriumchlorid-Fenster von 0,1 mm verwendet wurden. Die Methode bestand darin, die Infrarotabsorption einer Acetonlösung des phenolischen Resols bei 14,40 um zu messen. Der Phenol-Gehalt der Resol-Probe wurde bestimmt, indem die Absorption der Probe mit der Absorption von Standardlösungen mit bekannten Phenol-Gehalten, die unter identischen Bedingungen gemessen wurden, verglichen wurde. Diese Methode erwies sich bis auf einen Phenol-Gehalt von +0,14% als reproduzierbar. The phenol content in the resol was determined by infrared spectroscopy. Infrared determination was carried out using a recorder infrared spectrophotometer with sodium chloride optics (Perkin Elmer Model No. 21), sealed liquid absorption cells and a 0.1 mm sodium chloride window. The method was to measure the infrared absorption of an acetone solution of the phenolic resol at 14.40 µm. The phenol content of the resole sample was determined by comparing the absorption of the sample with the absorption of standard solutions with known phenol contents, which were measured under identical conditions. This method proved to be reproducible up to a phenol content of + 0.14%.
Der freie Formaldehyd-Gehalt in dem phenolischen Resol wurde nach der Hydroxylamin-hydrochlorid-Methode bestimmt. Die Methode besteht allgemein darin, die Resol-Probe in Methanol zu lösen, den pH auf den Bromphenol-Blau-Umschlagspunkt einzustellen und einen Überschuss an Hydroxylamin-hydrochlorid zuzugeben. Durch die Reaktion wird Chlorwasserstoffsäure freigesetzt, die mit einer Standard-Natriumhydroxid-Lösung titriert wird, um den gleichen Bromphenol-Blau-Umschlagspunkt zu erhalten. The free formaldehyde content in the phenolic resole was determined by the hydroxylamine hydrochloride method. The general method is to dissolve the resole sample in methanol, adjust the pH to the bromophenol blue transition point, and add excess hydroxylamine hydrochloride. The reaction releases hydrochloric acid, which is titrated with a standard sodium hydroxide solution in order to obtain the same bromophenol-blue transition point.
Es wird zunächst eine Resol-Probe auf 0,1 mg (im allgemeinen eine Probe von 1 — 3 Gramm) in einem 150 ml-Becherglas, das 10 ml Methanol enthält, ausgewogen. Das Gemisch wird gerührt, bis sich das Resol vollständig gelöst hat. Das Gewicht der Resol-Probe sollte so sein, dass mehr als 1/i des Hydroxylamin-hydrochlorids nach der Reaktion vollständig ist. Nachdem das Resol in Methanol gelöst worden ist, werden 10 ml destilliertes Wasser und 10 Tropfen Bromphenol-Blau-Indikator zugegeben. Der pH der Probenlösung wird eingestellt, indem 0,5 N Natriumhydroxid oder 0,5 N Schwefelsäure tropfenweise zugegeben werden, bis der Indikator gerade nach Blau umschlägt. Dann werden 25 ml Hydroxylamin-hydrochlorid-Lösung (ACS-Reinheit) in das Becherglas pipettiert und die Reaktion wird bei Raumtemperatur 15 Minuten fortschreiten gelassen. Dann wird die Lösung schnell mit 0,5 N Natriumhydroxid-Lösung nach der blauen Farbe titriert, auf die die Probenlösung vorher eingestellt worden ist. Die Probenlösung wird magnetisch während der Titration gerührt und die Rührgeschwindigkeit ist sehr gross, wenn der Umschlagspunkt erreicht wird. Gleichzeitig wird das gleiche Verfahren mit einer Leerprobe durchgeführt, wobei alle Bestandteile ausser der Resol-Probe verwendet werden. Der freie Formaldehyd der Probe wird dann wie folgt errechnet: A resole sample is first weighed to 0.1 mg (generally a sample of 1-3 grams) in a 150 ml beaker containing 10 ml of methanol. The mixture is stirred until the resol has completely dissolved. The weight of the resole sample should be such that more than 1/1 of the hydroxylamine hydrochloride is complete after the reaction. After the resol has been dissolved in methanol, 10 ml of distilled water and 10 drops of bromophenol blue indicator are added. The pH of the sample solution is adjusted by adding 0.5 N sodium hydroxide or 0.5 N sulfuric acid dropwise until the indicator changes to blue. Then 25 ml of hydroxylamine hydrochloride solution (ACS grade) are pipetted into the beaker and the reaction is allowed to proceed at room temperature for 15 minutes. Then the solution is quickly titrated with 0.5 N sodium hydroxide solution according to the blue color to which the sample solution has previously been adjusted. The sample solution is stirred magnetically during the titration and the stirring speed is very high when the transition point is reached. At the same time, the same procedure is carried out with an empty sample, all components except the resol sample being used. The free formaldehyde of the sample is then calculated as follows:
o/ r • c m u j (V,-V2) x N x 3,001 o / r • c m u j (V, -V2) x N x 3.001
% freier Formaldehyd = —- % free formaldehyde = —-
W W
worin wherein
Vi das zur Titration der Probe verwendete Volumen der 0,5 N-Natriumhydroxid-Lösung in ml, und Vi is the volume of the 0.5 N sodium hydroxide solution in ml used to titrate the sample, and
V2 das zur Titration der Leerprobe verwendete Volumen der 0,5 N-Natriumhydroxid-Lösung in ml bedeuten. V2 is the volume of the 0.5 N sodium hydroxide solution in ml used to titrate the blank sample.
N ist die Normalität der Natriumhydroxid-Lösung, N is the normality of the sodium hydroxide solution,
W ist das Gewicht der Resol-Probe in Gramm. W is the weight of the resol sample in grams.
Die Zahl 3,001 ist eine Konstante, um das Gramm-Äquivalentgewicht des Formaldehyds in Prozent umzurechnen. The number 3.001 is a constant to convert the gram equivalent weight of the formaldehyde in percent.
Weitere Einzelheiten dieses Verfahrens sind in Kline, G.M., «Analytical Chemistry of Polymers», High Polymers, Band II, Teil 1, Interscience Publishers, Inc. (1959) angegeben. Further details of this method are given in Kline, G.M., "Analytical Chemistry of Polymers", High Polymers, Volume II, Part 1, Interscience Publishers, Inc. (1959).
Der Wassergehalt der Resole wurde nach der Methode von Karl Fischer bestimmt, und zwar modifiziert, um den Endpunkt der Titration elektrometrisch zu bestimmen. Das verwendete Gerät war ein automatischer Karl-Fischer-Titra-tor, Aquatest II von Photovolt Corp., wobei das Gerät zusammengesetzt, gefüllt und elektrisch angeschlossen wurde entsprechend der Bedienungsanleitung des Herstellers. Eine geeignete Probe des Resols, wie sie in der nachstehenden Tabelle angegeben ist, wurde in eine saubere, trockene volu-mentrische Flasche eingewogen. Es werden 20 bis 50 ml trockenes Pyridin oder Methanol in die Flasche gegeben, die Flasche wird verschlossen und die Lösung wird sorgfaltig verrührt, bis sich die Resol-Probe vollständig gelöst hat. Die Lösung wird auf das jeweilige Volumen mit trockenen Pyri- The water content of the resols was determined using the Karl Fischer method, and modified to determine the end point of the titration electrometrically. The device used was an automatic Karl Fischer titrator, Aquatest II from Photovolt Corp., the device being assembled, filled and electrically connected in accordance with the manufacturer's operating instructions. A suitable sample of the resol, as shown in the table below, was weighed into a clean, dry volumetric bottle. 20 to 50 ml of dry pyridine or methanol are added to the bottle, the bottle is closed and the solution is stirred thoroughly until the resol sample has completely dissolved. The solution is made up to the respective volume with dry pyrite
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
662 577 662 577
12 12
din oder Methanol verdünnt, die Flasche wird mit einem Gummistopfen vom Manschettentyp verschlossen und dann geschüttelt, um die Lösung zu mischen. Diluted din or methanol, the bottle is sealed with a cuff type rubber stopper and then shaken to mix the solution.
Tabelle der bestimmten Probengrösse Table of the determined sample size
Resol-Gewicht (g) Endvolumen der Wasser (Gew.-%) Resole weight (g) final volume of water (wt .-%)
Probenlösung (ml) Sample solution (ml)
3-4 50 0,3-5 3-4 50 0.3-5
2-3 100 5-15 2-3 100 5-15
1-2 100 16-25 1-2 100 16-25
1 100 >25 1 100> 25
Unter Verwendung einer geeigneten trockenen Spritze und Nadel werden 1 bis 2 ml der Probe, die untersucht werden soll, in die Spritze gezogen und in einen Abfallbehälter entleert. Dieses Spülen wird einige Male wiederholt. Dann wird die Probe in die Spritze gezogen, bis das Volumen etwas über der gewünschten Kalibrierungsmarke hegt, worauf es auf die gewünschte Marke eingestellt wird. Die Nadel der Spritze wird mit einem Papiertuch gesäubert und die Nadel wird durch das Probenzugangsseptum eingeführt, bis sie unter der Oberfläche der Titrierlösung angeordnet ist. Die Probe wird dann in die Titrierlösung eingespritzt und die Spritze schnell herausgezogen. Die automatische Titration wird durchgeführt und die Ergebnisse werden aufgezeichnet, Using a suitable dry syringe and needle, draw 1 to 2 ml of the sample to be examined into the syringe and empty into a waste container. This rinsing is repeated a few times. The sample is then drawn into the syringe until the volume is slightly above the desired calibration mark, after which it is adjusted to the desired mark. The syringe needle is cleaned with a paper towel and the needle is inserted through the sample access septum until it is below the surface of the titration solution. The sample is then injected into the titration solution and the syringe is quickly withdrawn. The automatic titration is carried out and the results are recorded,
wenn die Titration beendet ist. In gleicher Weise wie vorstehend beschrieben, wird der Wassergehalt der Leerprobe bestimmt. Der Gewichtsprozentsatz des Wassers wird folgen-dermassen berechnet: when the titration is finished. In the same way as described above, the water content of the empty sample is determined. The weight percentage of water is calculated as follows:
(Ci—C2)— (Ci — C2) -
Wassergehali (Gew,%) - w x ^ Water content (wt.%) - w x ^
worin wherein
Ci die abgelesene Zahl, die die gesamte [im-Menge Wasser in der Analysenprobe wiedergibt, Ci is the number read off, which represents the total amount of water in the analysis sample,
C2 die abgelesene Zahl, die die gesamte nm-Menge Wasser in der Leerprobe wiedergibt, C2 the number read, which represents the total nm amount of water in the blank,
V2 das Volumen, auf das die gelöste Probe verdünnt worden ist, in ml, V2 the volume to which the dissolved sample has been diluted, in ml,
Vi das Volumen der titrierten Probe in ml und W das Gewicht der Resol-Probe in g bedeuten. Vi is the volume of the titrated sample in ml and W is the weight of the resol sample in g.
Weitere Einzelheiten dieses Verfahrens sind in Mitchell, J.Sr. and Smith, D.M., «Aquametry», Chemical Analysis Series, Band 5, Interscience Publishers Inc. (1948) beschrieben. Further details of this procedure can be found in Mitchell, J.Sr. and Smith, D.M., Aquametry, Chemical Analysis Series, Volume 5, Interscience Publishers Inc. (1948).
Das gewichtsmässige mittlere Molekulargewicht, das zahlenmässige mittlere Molekulargewicht und das Polydis-persionsvermögen der Resole wurde durch Gel-Permeations-Chromatografie bestimmt. Das verwendete Gerät war ein Gel-Permeations-Chromatograf von Waters Associates, Inc., der fünf in Reihe angeordnete Säulen aufweist (jede Säule weist eine Länge von 30,48 cm auf), die mit Styragel gefüllt sind. Die Porengrösse des Styragels wies folgende Reihenfolge auf: 1 Säule 1000"10 m, 2 Säulen 500"10 m, 2 Säulen 100~"10 m. Die Bestimmung erfolgte durch den diffe-rentiellen Brechungsindex (Differential-Refraktometer R401 von Waters). Das System wurde mit Tetrahydrofuran (THF) als Lösungsmittel und mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 2 ml/min betrieben. Die Resol-Probe, die etwa 220 bis 250 mg wiegt, wurde in 25 ml THF gelöst. Um Abweichungen durch Lösungsmittelverdampfung zu verhindern, wurden die Lösungen unter möglichst geringer Berührung mit Luft übergeführt und in verschlossenen Kolben gewogen. Der GPC wurde kalibriert, indem monodispergiertes Poly- The weight average molecular weight, the number average molecular weight and the polydispersibility of the resols were determined by gel permeation chromatography. The instrument used was a Waters Associates, Inc. gel permeation chromatograph that had five columns arranged in series (each column was 30.48 cm long) filled with Styragel. The pore size of the Styragel showed the following sequence: 1 column 1000 "10 m, 2 columns 500" 10 m, 2 columns 100 ~ "10 m. The determination was made by the differential refractive index (differential refractometer R401 from Waters) System was operated with tetrahydrofuran (THF) as solvent and at a flow rate of 2 ml / min. The resole sample, which weighs about 220 to 250 mg, was dissolved in 25 ml of THF. In order to prevent deviations due to solvent evaporation, the solutions transferred with the least possible contact with air and weighed in closed flasks. The GPC was calibrated by using monodispersed polymer
stryrol als Standard-Polymer verwendet wurde, gegenüber dem das Resol gemessen wurde. Die Kalibrierung wurde bei Raumtemperatur unter Verwendung von THF als Lösungs; mittel für Polystryrol durchgeführt. Die Ergebnisse der GPC wurden aufgezeichnet und erfasst mit einem Datenschreiber von Waters Associates (730 Data Modul), der sämtliche Berechnungen durchführte und die Endergebnisse der Analyse ausdruckte. Nähere Einzelheiten über die Betriebsweise sind in der Literatur von Waters beschrieben. Vergleiche auch Waters Veröffentlichung Nr. 82475 mit dem Titel «GPC, Data Réduction & the 730-150 C Combination» und Waters Technical Brief Nr. 102, «HPLC Column Performance Rating». Stryrene was used as the standard polymer against which the resol was measured. The calibration was carried out at room temperature using THF as a solution; carried out for polystyrene. The results of the GPC were recorded and recorded using a Waters Associates data recorder (730 Data Module), which performed all calculations and printed out the final results of the analysis. Further details on the mode of operation are described in the literature by Waters. Compare also Waters publication No. 82475 with the title "GPC, Data Reduction & the 730-150 C Combination" and Waters Technical Brief No. 102, "HPLC Column Performance Rating".
Die Kernproben ohne Deckschichten wurden verwendet, um die k-Faktoren nach der revidierten Norm ASTM C 518 zu messen. The core samples without top layers were used to measure the k-factors according to the revised standard ASTM C 518.
Die nachstehenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung. Teile und Prozentsätze beziehen sich auf das Gewicht, sofern nichts anderes angegeben ist. The following examples serve to further explain the invention. Parts and percentages are by weight unless otherwise specified.
Präparation 1 Preparation 1
Ein Phenolformaldehydresol mit einem Molverhältnis Formaldehyd zu Phenol von 2:1 wurde im Labor in einem 4-Literreaktor hergestellt, der mit einem Rückflusskühler, einem Thermoelement zur Ablesung der Temperatur in °C, einem Zufuhrtrichter, einem Luftrührer mit einem zweiblättrigen Propeller sowie mit einer Einrichtung zum Heizen (Mantel) und Kühlen (Eisbad) des Reaktors versehen war. Zunächst wurden 1434 g 90-%iges Phenol (13,73 Mol) ausgewogen und in den Reaktor gegeben. Dann wurden 1207 g schuppenförmiger, 91-%iger para-Formaldehyd (36,61 Mol) ausgewogen und in den Reaktor gegeben. Dieses Phenolformaldehyd-Gemisch wurde gerührt, wobei auf 78 °C erhitzt wurde. In der Zwischenzeit wurde eine 45-%ige wässrige KOH-Lösung hergestellt. Dann wurden 35,53 g der 45-%igen KOH-Lösung (0,285 Mol) zu 478,4 g des 90-%igen Phenols (4,58 Mol) gegeben und sorgfältig gemischt. Das KOH-Phenol-Gemisch wurde dann in den Zufuhrtrichter gegeben. Nachdem die Reaktortemperatur 78 °C erreicht hatte, wurde die KOH-Phenol-Lösung tropfenweise während eines Zeitraums von 150 Minuten zugegeben. Während dieses Zugabezeitraums wurde die Temperatur des Reaktors auf 78 bis 80 °C durch Erwärmen und/oder Kühlen des Reaktors eingestelltr*Während des frühen Stadiums der Zugabe war es erforderlich, den Reaktor gelegentlich zu kühlen, um die exotherme Reaktion unter Kontrolle zu halten. Auch wurde während des frühen Stadiums ein leichtes Gel gebildet, das während des Zugabezeitraums verschwand. Der Temperatur wurde besondere Aufmerksamkeit gewidmet, wenn das Gel vorhanden war, da der Wärmeübergang durch ein Gel langsam ist. A phenol formaldehyde resol with a molar ratio of formaldehyde to phenol of 2: 1 was produced in the laboratory in a 4 liter reactor equipped with a reflux condenser, a thermocouple for reading the temperature in ° C, a feed funnel, an air stirrer with a two-bladed propeller and a device was provided for heating (jacket) and cooling (ice bath) of the reactor. First, 1434 g of 90% phenol (13.73 mol) was weighed out and added to the reactor. Then 1207 g of flaky 91% para-formaldehyde (36.61 mol) was weighed out and added to the reactor. This phenol formaldehyde mixture was stirred while heating to 78 ° C. In the meantime, a 45% aqueous KOH solution was prepared. Then 35.53 g of the 45% KOH solution (0.285 mol) was added to 478.4 g of the 90% phenol (4.58 mol) and mixed thoroughly. The KOH-phenol mixture was then added to the feed funnel. After the reactor temperature reached 78 ° C, the KOH phenol solution was added dropwise over a period of 150 minutes. During this addition period, the temperature of the reactor was adjusted to 78-80 ° C by heating and / or cooling the reactor. During the early stage of the addition, it was necessary to cool the reactor occasionally to keep the exothermic reaction under control. Also, a light gel was formed during the early stage, which disappeared during the addition period. Particular attention was paid to temperature when the gel was present, since heat transfer through a gel is slow.
Nachdem das gesamte Phenol-KOH-Gemisch zugegeben worden war, wurde das Reaktionsgemisch auf 85 bis 88 °C erwärmt und auf dieser Temperatur gehalten. Die Blasenvis-kosität-Messungen wurden bei einer Temperatur von 25 °C in einem Gardner-Holdt-Blasenviskositätsrohr (ASTM D-1545-76) mit Proben des Reaktionsgemischs durchgeführt, die alle 30 Minuten entnommen wurden, nachdem die Temperatur 85 bis 88 °C erreicht hatte. Wenn eine Blasenviskosität von etwa 15 Sekunden erreicht war, wurde das Reaktionsgemisch allmählich abgekühlt (etwa 15 Minuten), und zwar auf eine Temperatur von etwa 68 bis 79 °C. Wenn diese Temperatur erreicht war, wurde sie aufrechterhalten, und es wurden weitere Blasenviskositäts-Messungen alle 30 Minuten durchgeführt, bis eine Blase von etwa 30 Sekunden erhalten wurde. Die Blasenviskositäten wurden dann alle 15 Minuten bestimmt, bis die Blasenviskosität etwa 60 Sekunden betrug. Bei einer Blasenviskosität von 60 Sekunden wurden After all of the phenol-KOH mixture had been added, the reaction mixture was heated to 85 to 88 ° C and held at this temperature. The bubble viscosity measurements were made at a temperature of 25 ° C in a Gardner-Holdt bubble viscosity tube (ASTM D-1545-76) with samples of the reaction mixture taken every 30 minutes after the temperature was 85 to 88 ° C had achieved. When a bubble viscosity of about 15 seconds was reached, the reaction mixture was gradually cooled (about 15 minutes) to a temperature of about 68 to 79 ° C. When this temperature was reached, it was maintained and further bubble viscosity measurements were made every 30 minutes until a bubble of about 30 seconds was obtained. The bubble viscosities were then determined every 15 minutes until the bubble viscosity was approximately 60 seconds. At a bubble viscosity of 60 seconds
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
13 13
662 577 662 577
14,57 g 90-%ige Ameisensäurelösung (0,285 Mol) in den Reaktor gegeben und das Reaktionsgemisch wurde auf 55 °C gekühlt. Wenn die Reaktortemperatur 55 °C erreicht hatte, wurden 190 g «Morflex» 1129 (Dimethylisophthalat) zugegeben und gelöst. Das Reaktionsgemisch wurde dann in einen Vorratsbehälter übergeführt und in einem Kühlschrank bis zur Verwendung aufbewahrt. Das erhaltene Resol hatte eine Brookfield-Viskosität von 6600*10~3 Pas bei 25 °C. Das Resol enthielt 1,9% freies Phenol, 3,6% freien Formaldehyd und 17,3% Wasser. Das gewichtsmässige mittlere Molekulargewicht betrug 981, das zahlenmässige mittlere Molekulargewicht 507 und das Polydispersionsvermögen 1,93. 14.57 g of 90% formic acid solution (0.285 mol) was added to the reactor and the reaction mixture was cooled to 55 ° C. When the reactor temperature had reached 55 ° C, 190 g of "Morflex" 1129 (dimethyl isophthalate) were added and dissolved. The reaction mixture was then transferred to a storage container and stored in a refrigerator until use. The resol obtained had a Brookfield viscosity of 6600 * 10 -3 Pas at 25 ° C. The resol contained 1.9% free phenol, 3.6% free formaldehyde and 17.3% water. The weight average molecular weight was 981, the number average molecular weight 507 and the polydispersibility 1.93.
Präparation 2 Preparation 2
Ein Phenolformaldehydresol mit einem Molverhältnis Formaldehyd zu Phenol von 2:1 wurde im industriellen Massstab in einem 3785-Literreaktor hergestellt, der mit einem Rückflusskühler, einem Thermoelement zur Temperaturablesung in °C, einer Einrichtung zur genauen Chemikalienzufuhr, einer Einrichtung zum Rühren des Gemischs und einer Einrichtung zum Erwärmen und Kühlen des Reak-tionsgemischs versehen war. A phenol formaldehyde resol with a 2: 1 molar ratio of formaldehyde to phenol was produced on an industrial scale in a 3785 liter reactor equipped with a reflux condenser, a thermocouple for temperature reading in ° C, a device for accurate chemical supply, a device for stirring the mixture and one Device for heating and cooling the reaction mixture was provided.
Zunächst wurden 1726,21 kg 90-%iges Phenol (16 542,3 Mol) in den Reaktor gegeben. Dann wurden unter Rühren 1453,08 kg flockenförmiger 91-%iger para-Formaldehyd (44 101,78 Mol) in den Reaktor gegeben. Das Phenolformal-dehyd-Gemisch wurde gerührt, wobei auf 78 °C erwärmt und diese Temperatur etwa 2 Stunden gehalten wurde. First, 1726.21 kg of 90% phenol (16 542.3 mol) was added to the reactor. Then 1453.08 kg of flaky 91% para-formaldehyde (44,101.78 mol) was added to the reactor with stirring. The phenol formal dehyde mixture was stirred, heating to 78 ° C and maintaining this temperature for about 2 hours.
In der Zwischenzeit wurde in einem Mischtank eine Lösung aus KOH und Phenol hergestellt, indem 576,71 kg 90-%iges Phenol (5514,14 Mol) und 42,84 kg 45-%ige KOH-Lösung (343,92 Mol) sorgfältig vermischt wurden. In the meantime, a solution of KOH and phenol was prepared in a mixing tank by carefully adding 576.71 kg of 90% phenol (5514.14 mol) and 42.84 kg of 45% KOH solution (343.92 mol) were mixed.
Nach 2 Stunden und bei einer Reaktorausgangstemperatur von 78 °C wurde die KOH-Phenol-Lösung dem Reaktor mit einer Geschwindigkeit von 3,401 bis 5,11 Liter pro Minute während eines Zeitraums von 2l/z Stunden zugegeben. Während dieses Zugabezeitraums wurde die Temperatur des Reaktors auf 78 bis 92 °C durch Erwärmen und/oder Kühlen des Reaktors oder vorübergehendes Unterbrechen der Phe-nol-KOH-Zugabe eingestellt. After 2 hours and at a reactor exit temperature of 78 ° C, the KOH-phenol solution was added to the reactor at a rate of 3.401 to 5.11 liters per minute over a period of 2l / z hours. During this addition period, the temperature of the reactor was adjusted to 78-92 ° C by heating and / or cooling the reactor or temporarily stopping the phenol-KOH addition.
Nachdem das gesamte Phenol-KOH-Gemisch zugegeben worden war, wurde das Reaktionsgemisch auf 85 bis 88 °C erwärmt und auf dieser Temperatur gehalten. Die Blasenvis-kositäts-Messung wurden bei einer Temperatur von 25 °C mit einem Gardner-Holdt-Blasenviskositätsrohr (ASTM D-1546-76) mit Proben des Reaktionsgemisches durchgeführt, die, nachdem die Temperatur 85 bis 88 °C erreicht hatte, alle 30 Minuten entnommen wurden. Wenn die Blasenviskosität etwa 15 Sekunden betrug, wurde das Reaktionsgemisch allmählich abgekühlt auf eine Temperatur von etwa 68 bis 79 °C. Wenn diese Temperatur erreicht war, wurden die Blasenviskositäten wiederum alle 15 Minuten bestimmt, bis eine Blase von etwa 30 Sek. erhalten wurde. Die Blasenviskositä-. ten wurden dann alle 15 Minuten bestimmt, bis eine Blase von etwa 60 Sekunden erhalten wurde. Bei einer Blasenviskosität von 60 Sekunden wurden 17,56 kg einer 90-%igen Ameisensäurelösung (343,90 Mol) zu dem Reaktor gegeben und das Reaktionsgemisch wurde auf 55 °C gekühlt. Wenn das Reaktionsgemisch 55 °C erreicht hatte, wurden 106,7 kg «Morflex» 1129 zugegeben und gelöst. Das Reaktionsgemisch wurde dann in einen Lagertank übergeführt und bis zu seiner Verwendung gekühlt aufbewahrt. Das erhaltene Resol hatte eine Brookfield-Viskosität von 7,400 Pas bei 25 °C. Das Resol enthielt 3,2% freies Phenol, 3,5% freien Formaldehyd und 14,6% Wasser. Das Resol hatte ein gewichtsmässiges mittleres Molekulargewicht von 1222, ein zahlenmässiges mittleres Molekulargewicht von 550 und eine Polydispersität von 2,22. After all of the phenol-KOH mixture had been added, the reaction mixture was heated to 85 to 88 ° C and held at this temperature. The bubble viscosity measurement was carried out at a temperature of 25 ° C with a Gardner-Holdt bubble viscosity tube (ASTM D-1546-76) with samples of the reaction mixture which, after the temperature had reached 85 to 88 ° C, every 30 Minutes have been removed. When the bubble viscosity was about 15 seconds, the reaction mixture was gradually cooled to a temperature of about 68 to 79 ° C. When this temperature was reached, the bubble viscosities were again determined every 15 minutes until a bubble of about 30 seconds was obtained. The bubble viscosity. were then determined every 15 minutes until a bubble of about 60 seconds was obtained. At a bubble viscosity of 60 seconds, 17.56 kg of a 90% formic acid solution (343.90 mol) was added to the reactor and the reaction mixture was cooled to 55 ° C. When the reaction mixture had reached 55 ° C., 106.7 kg of "Morflex" 1129 were added and dissolved. The reaction mixture was then transferred to a storage tank and kept refrigerated until used. The resol obtained had a Brookfield viscosity of 7,400 Pas at 25 ° C. The resol contained 3.2% free phenol, 3.5% free formaldehyde and 14.6% water. The resole had a weight average molecular weight of 1222, a number average molecular weight of 550 and a polydispersity of 2.22.
Präparation 3 Preparation 3
Ein Phenolformaldehydresol mit einem Molverhältnis Formaldehyd zu Phenol von 2:1 wurde im Labor nach einem bevorzugten Verfahren hergestellt, wobei ein 4-Literre-aktor verwendet wurde, der mit einem Rückflusskühler, einem Thermoelement zur Temperaturablesung in °C, einem Zugabetrichter, einem Luftrührer mit einem Doppelblattpropeller und einer Einrichtung zur Erwärmung (Mantel) und Kühlung (Eisbad) des Reaktors versehen war. Es wurden zunächst 2550 g 90-%iges Phenol (24,4 Mol) ausgewogen und in den Reaktor gegeben. Dann wurden 45,6 g 45-%ige KOH-Lösung (0,366 Mol) ausgewogen und in den Reaktor gegeben. Dieses Phenol-Katalysatorgemisch wurde gerührt, wobei es auf 78 °C erwärmt wurde. In der Zwischenzeit wurden 1610 g 91-%ige para-Formaldehyd-Flocken (48,8 Mol) ausgewogen. Wenn der Reaktor eine Temperatur von 78 °C erreicht hat, werden '/io der para-Formaldehyd-Flocken (161,0 g) dem Reaktor zugegeben. Diese schrittweise Zugabe des para-Formaldehyds wird in insgesamt 10 Schritten in einem Abstand von jeweils 10 Minuten mit jeweils im wesentlichen gleichen Mengen durchgeführt. Während des Zugabezeitraums wird die Temperatur auf 78 bis 82 °C aufrechterhalten. A phenol formaldehyde resol with a molar ratio of formaldehyde to phenol of 2: 1 was produced in the laboratory according to a preferred method, using a 4 liter reactor which was equipped with a reflux condenser, a thermocouple for temperature reading in ° C, an addition funnel and an air stirrer a double-blade propeller and a device for heating (jacket) and cooling (ice bath) of the reactor was provided. 2550 g of 90% phenol (24.4 mol) were initially weighed out and added to the reactor. Then 45.6 g of 45% KOH solution (0.366 mol) were weighed out and added to the reactor. This phenol-catalyst mixture was stirred while being heated to 78 ° C. In the meantime, 1610 g of 91% para-formaldehyde flakes (48.8 mol) were weighed out. When the reactor has reached a temperature of 78 ° C, the para-formaldehyde flakes (161.0 g) are added to the reactor. This stepwise addition of the para-formaldehyde is carried out in a total of 10 steps at intervals of 10 minutes each with essentially the same amounts. The temperature is maintained at 78 to 82 ° C during the addition period.
Nachdem der gesamte Formaldehyd zugegeben worden war, wurde das Reaktionsgemisch auf 85 bis 88 °C erwärmt und auf dieser Temperatur gehalten. Die Blasenviskositäten wurden bei einer Temperatur von 25 °C mit einem Gardner-Holdt-Blasenviskositätsrohr (ASTM D-1545-76) mit Proben des Reaktionsgemischs durchgeführt, die alle 30 Minuten genommen wurden, nachdem die Temperatur 85 bis 88 °C erreicht hatte. Wenn die Blasenviskosität etwa 15 Sekunden beträgt, wird das Reaktionsgemisch allmählich (ca. 15 Minuten) auf eine Temperatur von 78 °C abgekühlt. Wenn diese Temperatur erreicht worden war, wurden die Blasenviskositäten wiederum alle 15 Minuten bestimmt, bis eine Blase von etwa 60 Sekunden erhalten wurde. Bei einer Blasenviskosität von 60 Sekunden wurden 18,7 g einer 90-%igen Ameisensäurelösung (0,366 Mol) zu dem Reaktor gegeben und das Reaktionsgemisch auf 65 °C gekühlt. Wenn die Reaktionstemperatur 65 °C erreicht hatte, wurden 190 g «Morflex» 1129 (Dimethylisophthalat) zugegeben und gelöst. Das Reaktionsgemisch wurde dann in einen Vorratsbehälter übergeführt und in einem Kühlschrank bis zur Weiterverwendung aufbewahrt. Das gebildete Resol wies eine Brook-field-Viskosität von 6000*10 3 Pas bei 25 °C auf. Das Resol enthielt 2,3% freies Phenol, 3,4% freien Formaldehyd und 17,5 g Wasser. Das Resol besass ein gewichtsmässiges mittleres Molekulargewicht von 902, ein zahlenmässiges mittleres Molekulargewicht von 448 sowie eine Polydispersität von 2,01. After all of the formaldehyde had been added, the reaction mixture was heated to 85 to 88 ° C and held at this temperature. The bubble viscosities were carried out at a temperature of 25 ° C with a Gardner-Holdt bubble viscosity tube (ASTM D-1545-76) with samples of the reaction mixture taken every 30 minutes after the temperature reached 85-88 ° C. When the bubble viscosity is about 15 seconds, the reaction mixture is gradually cooled (about 15 minutes) to a temperature of 78 ° C. When this temperature was reached, the bubble viscosities were again determined every 15 minutes until a bubble of about 60 seconds was obtained. At a bubble viscosity of 60 seconds, 18.7 g of a 90% formic acid solution (0.366 mol) was added to the reactor and the reaction mixture was cooled to 65 ° C. When the reaction temperature reached 65 ° C, 190 g "Morflex" 1129 (dimethyl isophthalate) was added and dissolved. The reaction mixture was then transferred to a storage container and stored in a refrigerator until further use. The resol formed had a Brookfield viscosity of 6000 * 10 3 Pas at 25 ° C. The resol contained 2.3% free phenol, 3.4% free formaldehyde and 17.5 g water. The resole had a weight average molecular weight of 902, a number average molecular weight of 448 and a polydispersity of 2.01.
Präparation 4 Preparation 4
Ein Phenolformaldehydresol mit einem Molverhältnis Formaldehyd zu Phenol von 2:1 wurde im industriellen Massstab nach einem bevorzugten Verfahren hergestellt, wobei ein 22 710-Liter-Reaktor verwendet wurde, der mit einem Rückflusskühler, einem Thermoelement zur Temperaturablesung in °C, einer Einrichtung zur genauen Chemikalienzugabe, einer Einrichtung zum Rühren des Gemisches und einer Einrichtung zum Erwärmen und Abkühlen des Reaktionsgemischs versehen war. A phenol formaldehyde resol with a 2: 1 molar ratio of formaldehyde to phenol was produced on an industrial scale according to a preferred method using a 22 710 liter reactor equipped with a reflux condenser, a thermocouple for temperature reading in ° C, a device for accurate Chemical addition, a device for stirring the mixture and a device for heating and cooling the reaction mixture was provided.
Zunächst wurden 13 755 kg 90-%iges Phenol (131 700,8 Mol) in den Reaktor gegeben. Dann wurden unter Rühren 256,3 kg 45-%ige KOH-Lösung (2055,8 Mol) in den Reaktor gegeben. Das Gemisch wurde unter Erwärmen auf 78 °C gerührt. First, 13,755 kg of 90% phenol (131,700.8 moles) were added to the reactor. Then 256.3 kg of 45% KOH solution (2055.8 mol) were added to the reactor with stirring. The mixture was stirred while warming to 78 ° C.
In der Zwischenzeit wurden 8701 kg 91 - % ige para-Formaldehyd-Flocken (263 942,7 Mol) ausgewogen. In the meantime, 8701 kg of 91% para-formaldehyde flakes (263,942.7 mol) were weighed out.
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
662577 662577
14 14
Wenn, der Reaktor eine Temperatur von 78 °C erreicht hatte, wurden die para-Formaldehyd-Flocken mit im wesentlichen gleichmässiger Geschwindigkeit während eines Zeitraums von 3 Stunden in den Reaktor eindosiert. Während des Zugabezeitraums wurde die Reaktortemperatur auf 78 bis 82 °C eingestellt. When the reactor reached a temperature of 78 ° C, the para-formaldehyde flakes were metered into the reactor at a substantially uniform rate over a period of 3 hours. During the addition period, the reactor temperature was adjusted to 78 to 82 ° C.
Nachdem das gesamte para-Formaldehyd zugegeben worden war, wurde das Reaktionsgemisch auf 85 bis 88 °C erwärmt und auf dieser Temperatur gehalten. Die Blasenviskositäten wurden bei einer Temperatur von 25 °C mit einem Gardner-Holdt-Blasenviskositätsrohr (ASTM D-1576-76) mit Proben des Reaktionsgemischs durchgeführt, die alle 30 Minuten genommen wurden, nachdem die Temperatur 85 bis 88 °C erreicht hatte. Wenn die Blasenviskosität etwa 15 Sekunden betrug, wurde das Reaktionsgemisch auf eine Temperatur von etwa 78 °C gekühlt. Wenn diese Temperatur erreicht war, wurde sie aufrechterhalten, wobei erneut die Blasenviskositäten alle 15 Minuten bestimmt wurden, bis eine Blase von etwa 45 Sekunden erreicht wurde. Dann wurde auf eine Temperatur von 68 bis 70 °C abgekühlt und die Blasenviskositäten wurden anschliessend alle 15 Minuten bestimmt, bis eine Blase von etwa 60 Sekunden erreicht war. Bei einer Blasenviskosität von 60 Sekunden wurden 94,8 kg 90-%ige Ameisensäurelösung (1854,8 Mol) zu dem Reaktor gegeben und das Reaktionsgemisch wurde auf 55 °C gekühlt. Während das Reaktionsgemisch auf 55 °C gekühlt wurde, wurden 958,9 kg «Morflex» 1129 zugegeben und gelöst. Das Reaktionsgemisch wurde dann in einen Lagertank übergeführt und bis zur Weiterverwendung kühl aufbewahrt. Das erhaltene Resol hatte eine Brookfield-Viskosität von 8700-10"3 Pas bei 25 °C. Das Resol enthielt 3,7% freies Phenol, 2,92% freies Formaldehyd und 15,6% Wasser. Das Resol wies ein gewichtsmässiges mittleres Molekulargewicht von 1480, ein zahlenmässiges mittleres Molekulargewicht von 582 und eine Polydispersität von 2,55 auf. After all of the para-formaldehyde had been added, the reaction mixture was heated to 85-88 ° C and held at this temperature. The bubble viscosities were carried out at a temperature of 25 ° C with a Gardner-Holdt bubble viscosity tube (ASTM D-1576-76) with samples of the reaction mixture taken every 30 minutes after the temperature reached 85-88 ° C. When the bubble viscosity was about 15 seconds, the reaction mixture was cooled to a temperature of about 78 ° C. When this temperature was reached, it was maintained, again determining the bubble viscosities every 15 minutes until a bubble of about 45 seconds was reached. The mixture was then cooled to a temperature of 68 to 70 ° C. and the bubble viscosities were then determined every 15 minutes until a bubble of about 60 seconds was reached. At a bubble viscosity of 60 seconds, 94.8 kg of 90% formic acid solution (1854.8 mol) was added to the reactor and the reaction mixture was cooled to 55 ° C. While the reaction mixture was cooled to 55 ° C., 958.9 kg of “Morflex” 1129 were added and dissolved. The reaction mixture was then transferred to a storage tank and kept cool until further use. The resol obtained had a Brookfield viscosity of 8700-10 "3 Pas at 25 ° C. The resol contained 3.7% free phenol, 2.92% free formaldehyde and 15.6% water. The resol had a weight-average molecular weight of 1480, a number average molecular weight of 582 and a polydispersity of 2.55.
Präparation 5 Preparation 5
Es wurde ein phenolisches Resol mit einem Molverhält-nis Formaldehyd zu Phenol von 2:1 im Labor entsprechend der Präparation 3 hergestellt, abgesehen davon, dass die Reaktion beendet wurde, der pH eingestellt, «Morflex» 1129 zugegeben und die Resol-Lösung gekühlt wurde, wenn eine Blasenviskosität von 10 Sekunden erreicht war. A phenolic resole with a molar ratio of formaldehyde to phenol of 2: 1 was prepared in the laboratory in accordance with preparation 3, except that the reaction was ended, the pH was adjusted, "Morflex" 1129 was added and the resol solution was cooled when a bubble viscosity of 10 seconds was reached.
Das erhaltene Resol hatte eine Brookfield-Viskosität von 850* 10—3 Pas bei 25 °C. Das Resol enthielt 4,1% freies Phenol, 4,9% freien Formaldehyd und 14,0% Wasser. Das Resol wies ein gewichtsmässiges mittleres Molekulargewicht von 519, ein zahlenmässiges mittleres Molekulargewicht von 400 und eine Polydispersität von 1,26 auf. The resol obtained had a Brookfield viscosity of 850 * 10 -3 Pas at 25 ° C. The resole contained 4.1% free phenol, 4.9% free formaldehyde and 14.0% water. The resole had a weight average molecular weight of 519, a number average molecular weight of 400 and a polydispersity of 1.26.
Präparation 6 Preparation 6
Ein Phenolformaldehydresol mit einem Molverhältnis Formaldehyd zu Phenol von 2:1 wurde im Labor in einem 4-Liter-Reaktor hergestellt, der so ausgerüstet war, wie in den Präparationen 1 und 3 beschrieben. Es wurden zunächst 2550 g 90-%iges Phenol (24,4 Mol) ausgewogen und in den Reaktor gegeben. Dann wurden 1610 g 91-%iger para-Formaldehyd ausgewogen und in den Reaktor gegeben. Das Phenolformaldehyd-Gemisch wurde gerührt und auf 70 °C erwärmt. In der Zwischenzeit, während das Phenolformaldehyd-Gemisch erwärmt wurde, wurde eine 45-%ige KOH-Lösung hergestellt. Wenn die Temperatur 70 °C erreicht hatte, wurde '/ó der KOH-Lösung zugegeben (7,6 g, 0,061 Mol). Nach 10 Minuten wurde ein weiteres Sechstel der KOH-Lösung zugegeben. Der Rest der KOH-Lösung wurde in der gleichen Weise zugegeben, wobei das Reaktionsgemisch sich auf Rückflussbedingungen erwärmte und unter Rückfluss 30 A phenol formaldehyde resol with a molar ratio of formaldehyde to phenol of 2: 1 was produced in the laboratory in a 4 liter reactor equipped as described in preparations 1 and 3. 2550 g of 90% phenol (24.4 mol) were initially weighed out and added to the reactor. Then 1610 g of 91% para-formaldehyde were weighed out and added to the reactor. The phenol formaldehyde mixture was stirred and warmed to 70 ° C. In the meantime, while the phenol formaldehyde mixture was being heated, a 45% KOH solution was prepared. When the temperature reached 70 ° C, '/ ó was added to the KOH solution (7.6 g, 0.061 mol). After 10 minutes another sixth of the KOH solution was added. The rest of the KOH solution was added in the same manner, with the reaction mixture warming to reflux conditions and under reflux 30
Minuten gehalten wurde. Das Reaktionsgemisch wurde dann auf 78 °C gekühlt und bei dieser Temperatur zur Umsetzung gebracht, bis eine Blasenviskosität von 80 Sekunden erreicht war. Der pH wurde dann durch Zugabe von 18,7 g (0,336 Mol) einer 90-%igen Ameisensäure eingestellt. Die phenolische Resol-Lösung wurde dann auf 65 °C gekühlt und es wurden 190 g Morflex zugegeben, worauf die Lösung weiter auf 55 °C gekühlt wurde. Die Resol-Lösung wurde dann in einen Vorratsbehälter übergeführt und bis zur Weiterverwendung unter Kühlen aufbewahrt. Minutes. The reaction mixture was then cooled to 78 ° C and reacted at this temperature until a bubble viscosity of 80 seconds was reached. The pH was then adjusted by adding 18.7 g (0.336 mol) of a 90% formic acid. The phenolic resole solution was then cooled to 65 ° C and 190 g of Morflex was added and the solution was further cooled to 55 ° C. The resol solution was then transferred to a storage container and stored under cooling until further use.
Das erhaltene Resol wies eine Brookfield-Viskosität bei 25 °C von 7500-10-3 Pas auf. Das Resol enthielt 2,4% Phenol, 3,2% Formaldehyd und 15,8% Wasser. Das Resol wies ein gewichtsmässiges mittleres Molekulargewicht von 1055, ein zahlenmässiges mittleres Molekulargewicht von 534 und eine Polydispersität von 1,98 auf. The resol obtained had a Brookfield viscosity at 25 ° C of 7500-10-3 Pas. The resole contained 2.4% phenol, 3.2% formaldehyde and 15.8% water. The resole had a weight average molecular weight of 1055, a number average molecular weight of 534 and a polydispersity of 1.98.
Präparation 7 Ein Phenolformaldehydresol mit einem Molverhältnis Formaldehyd zu Phenol von 2:1 wurde im Labor hergestellt, wobei die Vorrichtung und das allgemeine Verfahren, wie es in den Präparationen 1 und 3 beschrieben ist, zur Anwendung kamen, jedoch mit folgenden Abänderungen. Preparation 7 A phenol formaldehyde resol with a 2: 1 molar ratio of formaldehyde to phenol was made in the laboratory using the device and general procedure described in Preparations 1 and 3, but with the following changes.
Zunächst wurden 1434 g 90-%iges Phenol (13,73 Mol) in den 4-Liter-Reaktor gegeben. Dann wurden 1207 g 91-%ige para-Formaldehyd-Flocken (36,31 Mol) in den Reaktor gegeben. Dieses Phenolforma^dehyd-Gemisch wurde gerührt und auf 78 °C erwärmt. In der Zwischenzeit wurde eine 45-%ige KOH-Lösung hergestellt und 35,53 g dieser 45-%igen KOH-Lösung (0,285 Mol) wurden zu 478 g 90-%igem Phenol (4,58 Mol) zugegeben und das KOH-Phenol-Gemisch wurde gemischt. Das KOH-Phenol-Gemisch wurde dann in den Zugabetrichter gegeben. Wenn das Phenolformaldehyd-Gemisch eine Temperatur von 78 °C erreicht hat, wurde das KOH-Phenol-Gemisch tropfenweise während 150 Minuten zugegeben. Die restliche Reaktion wurde entsprechend der Präparation 3 durchgeführt. First, 1434 g of 90% phenol (13.73 mol) was added to the 4 liter reactor. Then 1207 g of 91% para-formaldehyde flakes (36.31 mol) were added to the reactor. This phenol formaldehyde mixture was stirred and heated to 78 ° C. In the meantime, a 45% KOH solution was prepared and 35.53 g of this 45% KOH solution (0.285 mol) was added to 478 g 90% phenol (4.58 mol) and the KOH Phenol mixture was mixed. The KOH-phenol mixture was then added to the addition funnel. When the phenol-formaldehyde mixture reached a temperature of 78 ° C, the KOH-phenol mixture was added dropwise over 150 minutes. The remaining reaction was carried out according to preparation 3.
Das phenolische Resol wies eine Brookfield-Viskosität von 6000'10-3 Pas bei 25 °C auf. Das Resol enthielt 3,2% Phenol, 3,2% Formaldehyd und 15,1% Wasser. Das Resol wies ein gewichtsmässiges mittleres Molekulargewicht von 1156, ein zahlenmässiges mittleres Molekulargewicht von 543 und eine Polydispersität von 2,13 auf. The phenolic resole had a Brookfield viscosity of 6000'10-3 Pas at 25 ° C. The resole contained 3.2% phenol, 3.2% formaldehyde and 15.1% water. The resole had a weight average molecular weight of 1156, a number average molecular weight of 543 and a polydispersity of 2.13.
Präparation 8 Ein Phenolformaldehydresol wurde im Labor entsprechend dem Verfahren durchgeführt, das in Präparation 3 beschrieben ist, ausser dass das Molverhältnis von Formaldehyd zu Phenol 1,6:1 betrug. Preparation 8 A phenol formaldehyde resole was performed in the laboratory according to the procedure described in Preparation 3, except that the molar ratio of formaldehyde to phenol was 1.6: 1.
Das erhaltene phenolische Resol wies eine Brookfield-Viskosität von 6200"10~3 Pas bei 25 °C auf. Das Resol enthielt 1,5% Formaldehyd, 3,7% Phenol und 16% Wasser. Das Resol wies ein gewichtsmässiges mittleres Molekulargewicht von 1248, ein zahlenmässiges mittleres Molekulargewicht von 532,6 und eine Polydispersität von 2,36 auf. The phenolic resole obtained had a Brookfield viscosity of 6200 "10 -3 Pas at 25 ° C. The resol contained 1.5% formaldehyde, 3.7% phenol and 16% water. The resole had a weight average molecular weight of 1248 , a number average molecular weight of 532.6 and a polydispersity of 2.36.
Präparation 9 Ein Phenolformaldehydresol wurde im Labor entsprechend dem in Präparation 3 beschriebenen Verfahren hergestellt, wobei jedoch das Molverhältnis von Formaldehyd zu Phenol 2,4:1 betrug. Preparation 9 A phenol formaldehyde resole was prepared in the laboratory according to the procedure described in preparation 3, but the molar ratio of formaldehyde to phenol was 2.4: 1.
Das erhaltene phenolische Resol wies eine Brookfield-Viskosität von 6400*10~3 Pas bei 25 °C auf. Das Resol enthielt 6,7% Formaldehyd, 1,5% Phenol und 18,8% Wasser. Das Phenol wies ein gewichtsmässiges mittleres Molekulargewicht von 1030, ein zahlenmässiges mittleres Molekulargewicht von 561 und eine Polydispersität von 1,85 auf. The phenolic resole obtained had a Brookfield viscosity of 6400 * 10 -3 Pas at 25 ° C. The resol contained 6.7% formaldehyde, 1.5% phenol and 18.8% water. The phenol had a weight average molecular weight of 1030, a number average molecular weight of 561 and a polydispersity of 1.85.
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
15 15
662 577 662 577
Präparation 10 Ein Phenolformaldehydresol wurde im Labor nach dem Verfahren durchgeführt, das für Resol Nr. III in den US-Patentschriften 4 176 106 und 4 176 216 ab Spalte 29, Zeile 15 beschrieben ist. Preparation 10 A phenol formaldehyde resole was performed in the laboratory using the procedure described for Resole No. III in U.S. Patents 4,176,106 and 4,176,216 from column 29, line 15.
Das erhaltene phenolische Resol enthielt 7,3% Formaldehyd, 5,6% Phenol und 7,9% Wasser. Das Resol wies ein gewichtsmässiges mittleres Molekulargewicht von 688, ein zahlenmässiges mittleres Molekulargewicht von 440 und eine Polydispersität von 1,56 auf. The phenolic resole obtained contained 7.3% formaldehyde, 5.6% phenol and 7.9% water. The resole had a weight average molecular weight of 688, a number average molecular weight of 440 and a polydispersity of 1.56.
Präparation 11 Ein Phenolformaldehydresol wurde nach der Präparation 10 hergestellt. Nachdem das Resol hergestellt worden war, wurde der Wassergehalt auf 16% eingestellt. Anschliessend wurde das Resol auf 68 bis 70 °C erwärmt und diese Temperatur aufrechterhalten, bis eine Blasenviskosität von 80 Sekunden erreicht war. Preparation 11 A phenol formaldehyde resol was prepared after preparation 10. After the resole was made, the water content was adjusted to 16%. The resol was then heated to 68 to 70 ° C and this temperature was maintained until a bubble viscosity of 80 seconds was reached.
Das erhaltene Resol enthielt 5,4% Formaldehyd, 2,3% Phenol und 14,8% Wasser. Das Resol wies ein gewichtsmässiges mittleres Molekulargewicht von 882, ein zahlenmässiges mittleres Molekulargewicht von 515,8 und eine Polydispersität von 1,71 auf. The resol obtained contained 5.4% formaldehyde, 2.3% phenol and 14.8% water. The resole had a weight average molecular weight of 882, a number average molecular weight of 515.8 and a polydispersity of 1.71.
Präparation 12 Ein phenolisches Resol wurde entsprechend dem Beispiel 17 der US-Patentschrift 3 953 645 hergestellt. Preparation 12 A phenolic resole was made according to Example 17 of U.S. Patent 3,953,645.
Das erhaltene Resol wies 1,7% Formaldehyd, 8,8% Phenol und 10,8% Wasser auf. Das phenolische Resol hatte ein gewichtsmässiges mittleres Molekulargewicht von 2295, ein zahlenmässiges mittleres Molekulargewicht von 590 und eine Polydispersität von 3,89. The resol obtained had 1.7% formaldehyde, 8.8% phenol and 10.8% water. The phenolic resole had a weight average molecular weight of 2295, a number average molecular weight of 590 and a polydispersity of 3.89.
Beispiel 1 example 1
Ein phenolischer Schaum wurde im Labor hergestellt, wobei eine Laborform verwendet wurde, wie sie in den Figuren 1A und 1B dargestellt ist. Die Form wurde aus 1,27 cm dicken Aluminiumstangen für die Seiten und 0,64 cm dicken Aluminiumplatten für, oben und unten hergestellt und hatte als Innenabmessungen 23,8 l x 33,02 x 5,08 cm. Die Abmessungen der Form können geändert werden, beispielsweise durch 3,81 cm oder 7,62 cm breite Stangen anstelle der 5,08 cm Seiten. A phenolic foam was made in the laboratory using a laboratory mold as shown in Figures 1A and 1B. The mold was made from 1.27 cm thick aluminum bars for the sides and 0.64 cm thick aluminum plates for the top and bottom and had internal dimensions of 23.8 l x 33.02 x 5.08 cm. The dimensions of the shape can be changed, for example by 3.81 cm or 7.62 cm wide bars instead of the 5.08 cm sides.
Die Form wurde mit einem Entformungsmittel beschichtet und in einem 66 °C-Ofen vorerwärmt. Ein trockenes Stück Wellpappe von etwa 23,81 cm wurde in einem auf 66 °C erwärmten Ofen 10 bis 15 Minuten getrocknet. Während sich die Form und die Pappe in dem Ofen befanden, wurde die schäumbare phenolische Harz-Zusammensetzung folgendermassen hergestellt. Zunächst wurden 10 Teile (33,2 g) eines Fluorcarbon-Schäummittels aus einem 50/50 Gewichtsteile-Gemisch von «Freon» ll/«Freon» 113 (Trichlormonofluormethan/ 1,1,2-trichlor-1,2,2-trifluorethan) mit einem Hochgeschwindigkeits-Luftmischer (3000 Umdrehungen pro Minute) mit einem Teil (3,3 g) eines oberflächenaktiven Silikonmittels (Union Carbide L-7003) vorgemischt. Das Fluorkohlenstoff-Schäummittelgemisch wurde dann in ein Eisbad gegeben und auf 10 bis 19 °C gekühlt. Dann wurden 76,6 Teile (254,3 g) eines wässrigen phenolischen Resols, das gemäss der Präparation 1 hergestellt worden war, mit dem Hochgeschwindigkeits-Luftmischer mit 2,4 Teilen (8,0 g) des oberflächenaktiven Silikonmittels L-7003 vermischt. Das Fluorkohlenstoff-Schäummittel/oberflächenak-tive Mittel-Vorgeinisch wurde dann mit dem phenolischen Resol/oberflächenaktiven Mittel-Vorgemisch vermischt. Dieses Gemisch aus phenolischem Resol, Schäummittel und oberflächenaktiven Mittel wurde dann in einem Eisbad auf 10 bis 13 °C gekühlt. Dann wurden 10 Teile (33,2 g) eines The mold was coated with a mold release agent and preheated in a 66 ° C oven. A dry piece of corrugated cardboard of approximately 23.81 cm was dried in an oven heated to 66 ° C for 10-15 minutes. With the mold and cardboard in the oven, the foamable phenolic resin composition was prepared as follows. First, 10 parts (33.2 g) of a fluorocarbon foaming agent from a 50/50 part by weight mixture of "Freon" ll / "Freon" 113 (trichloromonofluoromethane / 1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoroethane ) premixed with a high speed air mixer (3000 rpm) with a portion (3.3 g) of a silicone surfactant (Union Carbide L-7003). The fluorocarbon foaming agent mixture was then placed in an ice bath and cooled to 10-19 ° C. Then 76.6 parts (254.3 g) of an aqueous phenolic resole prepared in accordance with Preparation 1 were mixed with the high speed air mixer with 2.4 parts (8.0 g) of the silicone surfactant L-7003. The fluorocarbon foaming agent / surfactant premix was then mixed with the phenolic resole / surfactant premix. This mixture of phenolic resole, foaming agent and surfactant was then cooled to 10 to 13 ° C in an ice bath. Then 10 parts (33.2 g) of one
Gemischs aus wasserfreier Toluolsulfonsäure und wasserfreier Xylolsulfonsäure (Ultra-TX-Säure von Witco Chemical) in einer Spritze ausgewogen und auf 4,4 bis 7,2 C gekühlt. Die Pappe und die Form wurden dann aus dem Ofen genommen. Der wasserfreie Arylsulfonsäurekatalysator wurde dann mit dem Gemisch aus dem phenolischen Resol, dem Schäummittel und dem oberflächenaktiven Mittel bei einer hohen Tourenzahl 10 bis 15 Sekunden gemischt. Dann wurden 210 g der endgültigen schäumbaren phenolischen Resol-Zusammensetzung sofort auf die Platte in der S-Form, wie sie in Figur 1B gezeigt ist, gegossen. Die Pappe wurde dann über die Oberseite des schäumbaren Gemischs geklappt und sofort in die Form gegeben. Die Form wurde geschlossen, wobei alle Zwingen an Ort und Stelle gebracht und angezogen wurden. Die Form mit der schäumbaren Zusammensetzung wurde dann 4 Minuten in einen auf 66 °C erwärmten Ofen gegeben. Nach dem Herausnehmen aus dem Ofen wurde der Schaum von der Form genommen und gewogen. Der Schaum wurde 24 Stunden stehengelassen, bevor Proben zur Bestimmung der Schaumeigenschaften abgeschnitten wurden. Mixture of anhydrous toluenesulfonic acid and anhydrous xylene sulfonic acid (Ultra-TX acid from Witco Chemical) weighed in a syringe and cooled to 4.4 to 7.2 C. The cardboard and mold were then removed from the oven. The anhydrous arylsulfonic acid catalyst was then mixed with the mixture of the phenolic resole, the foaming agent and the surfactant at a high speed for 10 to 15 seconds. Then 210 g of the final foamable phenolic resole composition was immediately poured onto the S-shaped plate as shown in Figure 1B. The cardboard was then folded over the top of the foamable mixture and immediately placed in the mold. The mold was closed with all clamps brought in place and tightened. The mold with the foamable composition was then placed in an oven heated to 66 ° C for 4 minutes. After removal from the oven, the foam was removed from the mold and weighed. The foam was left to stand for 24 hours before samples were cut to determine foam properties.
Der ausgehärtete Schaum enthielt 100% geschlossene Zellen und zwar gemessen unter Verwendung eines Luft-pycnometers nach dem Test ASTM D-2856-70 und wies eine Dichte von etwa 52 kg/cm3 auf. Der Schaum besass einen Ausgangs-k-Wert von 0,135 vor der Gleichgewichtseinstellung. Das SEM des Schaums ist in Figur 6 gezeigt. Das SEM zeigt, dass die Zellwände des Schaums im wesentlichen keine Durchbrechungen, Perforationen oder Risse aufweisen und dass die Zellwände dick sind. The cured foam contained 100% closed cells, measured using an air pycnometer according to ASTM D-2856-70, and had a density of approximately 52 kg / cm 3. The foam had an initial k value of 0.135 prior to equilibrium. The SEM of the foam is shown in Figure 6. The SEM shows that the cell walls of the foam have essentially no perforations, perforations or cracks and that the cell walls are thick.
Die k-Werte des Schaumes nach dem Altern sind in der Tabelle I angegeben und veranschaulichen auch, dass der phenolische Schaum das Schäummittel einschliesst und das Schäummittel dauerhaft zurückhält. Die Zellwände sind demgemäss dick und weisen im wesentlichen keine Durchbrechungen, Perforationen oder Risse auf. The k values of the foam after aging are given in Table I and also illustrate that the phenolic foam includes the foaming agent and permanently retains the foaming agent. The cell walls are accordingly thick and have essentially no openings, perforations or cracks.
Tabelle I Table I
Alter k-Wert Old k value
10 Tage 0,123 10 days 0.123
30 Tage 0,122 30 days 0.122
90 Tage 0,113 90 days 0.113
120 Tage 0,113 120 days 0.113
280 Tage 0,118 280 days 0.118
Beispiel 2 Example 2
Eine phenolische Resol-Charge wurde hergestellt, indem 74,6 Teile des nach Präparation 2 hergestellten phenolischen Resols mit 2,4 Teilen eines oberflächenaktiven Silikonmittels L-7003 vermischt wurden. A phenolic resole batch was prepared by mixing 74.6 parts of the phenolic resole prepared in Preparation 2 with 2.4 parts of a silicone surfactant L-7003.
Als Katalysator wurde ein wasserfreies Toluolsulfon-säure/Xylolsulfonsäure-Gemisch (Ultra-TX-Katalysator von Witco Chemical) verwendet. An anhydrous toluenesulfonic acid / xylenesulfonic acid mixture (Ultra-TX catalyst from Witco Chemical) was used as the catalyst.
Die zugegebene phenolische Resol-Zusammensetzung, der Katalysator und ein zugesetztes Fluorkohlenstoff-Schäummittel, das 6 Teile l,l,2-Trichlor-l,2,2-trifluorethan, 6 Teile Trichlormonofluormethan und ein Teil L-7003-ober-flächenaktives Silikonmittel enthielt, wurden separat zugegeben und in einer Verteilungseinrichtung der phenolischen Schaumanlage, wie sie in Figur 2 schematisch dargestellt ist, vermischt. The added phenolic resole composition, the catalyst and an added fluorocarbon foaming agent containing 6 parts 1, 1, 2-trichlor-1, 2,2-trifluoroethane, 6 parts trichloromonofluoromethane and 1 part L-7003 surfactant silicone agent , were added separately and mixed in a distribution device of the phenolic foam installation, as is shown schematically in FIG. 2.
Die zugegebene phenolische Resol-Zusammensetzung, der Katalysator und die zugegebene Schäummittelzusammensetzung wurden auf einer Temperatur von 9,4 bis 12,2 °C, 0,5 bis 8,2 °C bzw. — 3 bis +1,1 °C vor dem Vermischen in der Verteilungseinrichtung aufbewahrt. The added phenolic resole composition, the catalyst and the added foaming agent composition were at a temperature of 9.4 to 12.2 ° C, 0.5 to 8.2 ° C and - 3 to +1.1 ° C before Mixing kept in the distribution facility.
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
662 577 662 577
16 16
Die schäumbare Zusammensetzung wurde bei einer Temperatur von etwa 30 °C kontinuierlich 6 Stunden auf eine untere Deckschicht aus einer aluminiumbeschichteten Pappe, die mit dem unteren Förderer bewegt wird, aufgetragen. The foamable composition was continuously applied at a temperature of about 30 ° C for 6 hours on a lower cover layer made of an aluminum-coated cardboard, which is moved with the lower conveyor.
Eine obere Deckschicht aus dem gleichen Material und Seitenpapiere aus polyethylenbeschichtetem Kraftpapier wurden der Anlage unmittelbar vor den Aushärtungsausneh-mungen zugeführt, wie in Figuren 2 und 3 dargestellt. An upper cover layer made of the same material and side papers made of polyethylene-coated kraft paper were fed to the system immediately before the curing recesses, as shown in FIGS. 2 and 3.
Die relativen Mengen des zugegebenen Resols, Katalysators und Schäummittels in der schäumbaren Zusammensetzung werden 8mal innerhalb von insgesamt 6 Stunden gemessen und sind in der nachstehenden Tabelle wiedergegeben. The relative amounts of the resol, catalyst and foaming agent added in the foamable composition are measured 8 times within a total of 6 hours and are shown in the table below.
Tabelle!! Table!!
Nr. No.
Verstrichene Gesamtzeit Total time elapsed
Teile zugegebenes * Resols Parts of added * resol
Teile Parts
Katalysator catalyst
Teile zugegebenes Schäummittel Parts of added foaming agent
1. 1.
15 min 15 minutes
76 76
12,8 12.8
11,2 11.2
2. 2nd
45 min 45 min
76 76
13,0 13.0
11,0 11.0
3. 3rd
61 min 61 min
76 76
13,0 13.0
11,0 11.0
4. 4th
101 min 101 min
76 76
13,8 13.8
10,2 10.2
5. 5.
170 min 170 min
76 76
13,6 13.6
10,4 10.4
6. 6.
255 min 255 min
76 76
13,8 13.8
10,2 10.2
7. 7.
315 min 315 min
76 76
13,8 13.8
10,2 10.2
8. 8th.
360 min 360 min
76 76
13,8' 13.8 '
10,2 10.2
Die schäumbare Zusammensetzung wurde auf das untere Deckschichtmaterial aufgebracht, wobei die Geschwindigkeit des Förderers so eingestellt wurde, dass, wenn der Schaum so expandierte, dass er im wesentlichen die Aushärtungsausnehmung ausfüllt, eine weitere Expansion verhindert ist und ein Druck innerhalb der Aushärtungsausnehmung erzeugt wurde. The foamable composition was applied to the bottom liner material, the speed of the conveyor being adjusted so that when the foam expanded to substantially fill the curing recess, further expansion was prevented and pressure was generated within the curing recess.
Eine Druckmessung, die in der Aushärtungsausnehmung alle 30 Minuten während des Versuchs etwa in einem 3/4-Ab-stand vom Einlass der Aushärtungsausnehmung durchgeführt wurde, ergab einen Druck, den der Schaum in der Ausnehmung erzeugte von 27 600 bis 48 400 Pa. Temperaturmessungen des Schaums unmittelbar nach dem Austritt aus der Aushärtungsausnehmung wurden 4mal während des Versuchs durchgeführt, wobei die Temperaturen zwischen 72 und82°C lagen. A pressure measurement, which was carried out in the curing recess every 30 minutes during the experiment approximately at a 3/4 distance from the inlet of the curing recess, showed a pressure which the foam in the recess generated from 27 600 to 48 400 Pa. Temperature measurements of the foam immediately after exiting the curing recess were carried out 4 times during the test, the temperatures being between 72 and 82 ° C.
Es wurden Proben des Schaumprodukts jede Stunde genommen. Die Ausgangs-k-Werte, die k-Werte nach dem Altern und die Kerndichten der Schaumproben sind in der Tabelle III angegeben. Figur 7 stellt eine Abtastelektronen-Mikrofotografie (SEM) des phenolischen Schaumes, der nach diesem Beispiel hergestellt worden ist, dar. Die SEM zeigt deutlich, dass die Zellwände im wesentlichen frei von Durchbrechungen, Perforationen und Rissen sind. Dies wird auch durch die k-Wert-Daten nach der Tabelle III bestätigt: Samples of the foam product were taken every hour. The starting k values, the k values after aging and the core densities of the foam samples are given in Table III. Figure 7 is a scanning electron microphotograph (SEM) of the phenolic foam made according to this example. The SEM clearly shows that the cell walls are essentially free of perforations, perforations and cracks. This is also confirmed by the k-value data according to Table III:
Tabelle III Table III
Probe Nr. Sample No.
Ausgangs- Output
k-Wert nach k value after
Kerndichte Core density
k-Wert k value
45 Tagen kg/m3 45 days kg / m3
1 1
0,161 0.161
0,118 0.118
4,233 4,233
2 2nd
0,158 0.158
0,114 0.114
4,154 4,154
3 3rd
0,164 0.164
0,115 0.115
4,508 4,508
4 4th
0,160 0.160
0,114 0.114
4,197 4,197
5 5
0,171 0.171
0,115 0.115
4,598 4,598
6 6
0,168 0.168
0,121 0.121
4,598 4,598
Die Probe Nr. 1 wurde nach einem Zeitraum von einem Jahr überprüft und es stellte sich heraus, dass sie immer noch einen k-Wert von 0,118 aufwies. Sample # 1 was checked after a period of one year and was found to still have a k-value of 0.118.
Vergleichsbeispiel 1 Comparative Example 1
Ein phenolischer Schaum wurde im Laboratorium in einem kleinen Massstab wie folgt hergestellt. A phenolic foam was made in the laboratory on a small scale as follows.
Zunächst wurden 10 Teile (33,2 g) eines Fluorkohlen-stoff-Schäummittels aus einem 50/50 Gewichtsteilegemisch von «Freon» ll/«Freon» 113 (Trichlormonofhiprmethan/ l,l,2-Trichlor-l,2,2-trifluorethan) mit einem Hochgeschwin-digkeits-Luftrührer (3000 Umdrehungen pro Minute) mit einem Teil (3,3 g) eines oberflächenaktiven Silikonmittels (Union Carbide L-7003) vorgemischt. Das Fluorkohlenstoff-Schäummittelgemisch wurde in ein Eisbad gegeben und auf 10 bis 13 °C gekühlt. Dann wurden 221 g des nach Präparation 1 hergestellten phenolischen Resols mit dem Hoch-geschwindigkeits-Luftrührer mit 2,4 Teilen (8,0 g) des oberflächenaktiven Silikonmittels L-7003 in einer Blechbüchse vermischt. Das Fluorkohlenstoff-Schäummittel/oberflächen-aktives Mittel-Vorgemisch wurde dann mit dem phenolischen Resol/oberflächenaktiven Mittel-Vorgemisch vermischt. Dieses Gemisch aus phenolischem Resol, Schäummittel und oberflächenaktiven Mittel wurde in einem Eisbad auf 10 bis 13 °C gekühlt. Dann wurden 66 g eines Katalysa-torgemischs aus Phenolsulfonsäure und Methansulfonsäure in einem Gewichtsverhältnis von 5/3, das 33 Gewichts-% Wasser enthielt, in einem Becherglas ausgewogen und auf 4,4 bis 7,2 °C gekühlt. Der Säurekatalysator wurde dann in der Dose mit dem Gemisch aus phenolischem Resol, Schäummittel und oberflächenaktiven Mittel bei einer hohen Tourenzahl 10 bis 15 Sekunden gemischt. Die Dose mit der schäumbaren Zusammensetzung wurde dann in einen auf 66 °C erwärmten Ofen vier Minuten gegeben. Nach dem Herausnehmen aus dem Ofen wurde der Schaum 24 Stunden stehengelassen, bevor Proben zur Bestimmung der Schaumeigenschaften abgeschnitten wurden. Der Schaum dieses Beispiels ist in Figur 8 dargestellt. First, 10 parts (33.2 g) of a fluorocarbon foaming agent from a 50/50 parts by weight mixture of "Freon" ll / "Freon" 113 (trichloromonofhiprmethane / l, l, 2-trichloro-l, 2,2-trifluoroethane ) premixed with a high-speed air stirrer (3000 revolutions per minute) with a part (3.3 g) of a surface-active silicone agent (Union Carbide L-7003). The fluorocarbon foaming agent mixture was placed in an ice bath and cooled to 10 to 13 ° C. Then 221 g of the phenolic resole prepared according to preparation 1 were mixed with 2.4 parts (8.0 g) of the surface-active silicone agent L-7003 in a tin can using the high-speed air stirrer. The fluorocarbon foaming agent / surfactant premix was then mixed with the phenolic resole / surfactant premix. This mixture of phenolic resole, foaming agent and surface-active agent was cooled to 10 to 13 ° C. in an ice bath. Then 66 g of a catalyst mixture of phenolsulfonic acid and methanesulfonic acid in a weight ratio of 5/3, which contained 33% by weight of water, were weighed out in a beaker and cooled to 4.4 to 7.2 ° C. The acid catalyst was then canned with the mixture of phenolic resole, foaming agent and surfactant at a high speed for 10-15 seconds. The can with the foamable composition was then placed in an oven heated to 66 ° C for four minutes. After removal from the oven, the foam was left to stand for 24 hours before cutting samples to determine foam properties. The foam of this example is shown in Figure 8.
Die SEM zeigt deutlich, dass die Zellwände zahlreiche Perforationen aufweisen. Darüberhinaus verdeutlicht die SEM die Notwendigkeit der Herstellung des phenolischen Schaums in einer im wesentlichen geschlossenen Form, die in der Lage ist, dem durch die schäumende Zusammensetzung . ausgeübten Druck standzuhalten, da die meisten Zellwände des Schaums aufgebrochen sind. Der Ausgangs-k-Wert dieses Schaums betrug 0,22, was gleichfalls zeigt, dass die Zellwände aufgebrochen waren und/oder Perforationen enthielten, da kein Fluorkohlenstoffmittel in dem Schaum zurückgehalten wurde. The SEM clearly shows that the cell walls have numerous perforations. Furthermore, the SEM illustrates the need to produce the phenolic foam in a substantially closed form that is capable of doing so due to the foaming composition. withstand the pressure exerted since most of the cell walls of the foam are broken. The starting k value of this foam was 0.22, which also shows that the cell walls were broken and / or contained perforations since no fluorocarbon was retained in the foam.
Beispiel 3 Example 3
Ein phenolischer Schaum wurde in einem Labor unter Verwendung einer Laborform, wie sie in Figuren 1A und 1B gezeigt ist, hergestellt. Die Form bestand aus 1,27 cm dicken Aluminiumstangen an den Seiten und 0,64 cm dicken Aluminiumplatten an der Ober- und der Unterseite und wies Innenabmessungen von 23,81 x 33,02 x 5,08 cm auf. A phenolic foam was made in a laboratory using a laboratory mold as shown in Figures 1A and 1B. The shape consisted of 1.27 cm thick aluminum bars on the sides and 0.64 cm thick aluminum plates on the top and bottom and had internal dimensions of 23.81 x 33.02 x 5.08 cm.
Die Form war mit einem Entformungsmittel beschichtet und wurde in einem auf 66 °C erwärmten Ofen vorgewärmt. Ein Stück aus trockener Wellpappe mit 23,81 x 71,12 cm wurde in einem auf 66 °C erwärmten Ofen 10 bis 15 Minuten getrocknet. Während die Form und die Wellpappe in dem Ofen waren, wurde die schäumbare phenolische Harzzusammensetzung folgendermassen hergestellt. Zunächst wurden 10 Teile (33,2 g) eines 50/50-Gewichtsteilegemischs aus «Freon» ll/«Freon» 113 (Trichlormonofluormethan/1,1,2-Trichlor-l,2,2-trifluorethan) als Schäummittel mit einem Hochgeschwindigkeits-Luftrührer (3000 Umdrehungen pro Minute) mit einem Teil (3,3 g) eines oberflächenaktiven Silikonmittels (Union Carbide L-5340) vorgemischt. Dieses Fluorkohlenstoff-Schäummittelgemisch wurde in ein Eisbad gegeben und auf 10 bis 13 °C gekühlt. Dann wurden 71,6 The mold was coated with a mold release agent and was preheated in an oven heated to 66 ° C. A piece of dry corrugated cardboard measuring 23.81 x 71.12 cm was dried in an oven heated to 66 ° C for 10 to 15 minutes. While the mold and corrugated board were in the oven, the foamable phenolic resin composition was made as follows. First, 10 parts (33.2 g) of a 50/50 parts by weight mixture of "Freon" ll / "Freon" 113 (trichloromonofluoromethane / 1,1,2-trichloro-l, 2,2-trifluoroethane) were used as foaming agents at high speed - Air stirrer (3000 revolutions per minute) premixed with a part (3.3 g) of a surface-active silicone agent (Union Carbide L-5340). This fluorocarbon foaming agent mixture was placed in an ice bath and cooled to 10 to 13 ° C. Then 71.6
s s
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
17 17th
662 577 662 577
Teile (237,8 g) des wässrigen phenolischen Resols nach Präparation 3 mit dem Hochgeschwindigkeits-Luftrührer mit 2,4 Teilen (8,0 g) des oberflächenaktiven Silikonmittels L-5340 und drei Teilen (10 g) Harnstoff vermischt. Das Vorge-misch aus dem Fluorkohlenstoff-Schäummittel und dem oberflächenaktiven Mittel wurde dann mit dem Vorgemisch aus dem phenolischen Resol und dem oberflächenaktiven Mittel vermischt. Dieses Gemisch aus phenolischem Resol, Schäummittel und oberflächenaktivem Mittel wurde in einem Eisbad auf 10 bis 13 °C gekühlt. Dann wurden 12 Teile (39,8 g) einer wasserfreien Arylsulfonsäure, die 65 Gewichts-% Toluolsulfonsäure und 35 Gewichts-% Xylolsulfonsäure enthielt, mit einer Spritze ausgewogen und auf 4,4 bis 7,2 °C gekühlt. Die Pappe und die Form wurden dann aus dem Ofen genommen. Das Gemisch aus wasserfreier Toluol/ Xylol-Sulfonsäure wurde dann mit dem Gemisch aus phenolischem Resol, Schäummittel und oberflächenaktivem Mittel bei einer hohen Tourenzahl 10 bis 15 Sekunden gemischt. Dann wurden 210 g der endgültigen schäumbaren phenolischen Resol-Zusammensetzung sofort auf die Pappe in S-Form, wie in Figur 1B dargestellt, gegossen. Die Pappe wurde über die Oberseite des schäumbaren Gemischs geklappt und sofort in die Form gegeben. Die Form wurde geschlossen, wobei alle Zwingen an Ort und Stelle gebracht und angezogen wurden. Die Form mit der schäumbaren Zusammensetzung wurde vier Minuten in einen 66 °C erwärmten Ofen gegeben. Nach dem Herausnehmen aus dem Ofen wurde der Schaum aus der Form genommen und gewogen. Der Schaum wurde 24 Stunden lang stehengelassen, bevor Proben zur Bestimmung der Schaumeigenschaften abgeschnitten wurden. Parts (237.8 g) of the aqueous phenolic resol according to Preparation 3 were mixed with the high-speed air stirrer with 2.4 parts (8.0 g) of the surface-active silicone agent L-5340 and three parts (10 g) of urea. The premix of the fluorocarbon foaming agent and the surfactant was then mixed with the premix of the phenolic resole and the surfactant. This mixture of phenolic resole, foaming agent and surfactant was cooled to 10 to 13 ° C in an ice bath. Then 12 parts (39.8 g) of an anhydrous aryl sulfonic acid containing 65% by weight of toluenesulfonic acid and 35% by weight of xylene sulfonic acid were weighed out with a syringe and cooled to 4.4 to 7.2 ° C. The cardboard and mold were then removed from the oven. The mixture of anhydrous toluene / xylene sulfonic acid was then mixed with the mixture of phenolic resole, foaming agent and surface-active agent at a high number of turns for 10 to 15 seconds. Then 210 g of the final foamable phenolic resole composition was immediately poured onto the S-shaped cardboard as shown in Figure 1B. The cardboard was folded over the top of the foamable mixture and immediately placed in the mold. The mold was closed with all clamps brought in place and tightened. The mold with the foamable composition was placed in a 66 ° C oven for four minutes. After removal from the oven, the foam was removed from the mold and weighed. The foam was left to stand for 24 hours before samples were cut to determine foam properties.
Der ausgehärtete Schaum enthielt 100% geschlossene Zellen, gemessen unter Verwendung eines Luftpycnometers nach der Testnorm ASTM D-2856-70, und wies eine Dichte von etwa 52 kg/cm3 auf. Der Schaum wies einen Ausgangs-k-Wert von 0,14 vor der Gleichgewichtseinstellung auf. Die SEM dieses Schaumes ist in Figur 9 gezeigt. Die SEM zeigt deutlich, dass die Zellwände dick sind und keine Durchbrechungen, Risse oder Perforationen aufweisen. Dies ist auch aus den k-Wertdaten ersichtlich, die zeigen, dass das Fluorkohlenstoff-Schäummittel in den Zellen eingeschlossen ist. The cured foam contained 100% closed cells, measured using an air pynometer according to the test standard ASTM D-2856-70, and had a density of approximately 52 kg / cm 3. The foam had an initial k value of 0.14 before equilibrium. The SEM of this foam is shown in Figure 9. The SEM clearly shows that the cell walls are thick and have no openings, cracks or perforations. This is also evident from the k-value data, which show that the fluorocarbon foaming agent is trapped in the cells.
Die k-Werte des Schaums nach dem Altern sind in der nachstehenden Tabelle wiedergegeben und zeigen, dass das Schäummittel in den Schaum eingeschlossen ist. The k values of the foam after aging are shown in the table below and show that the foaming agent is included in the foam.
Alter k-Wert Old k value
10 Tage 0,117 10 days 0.117
30 Tage 0,117 30 days 0.117
60 Tage 0,118 60 days 0.118
90 Tage 0,114 90 days 0.114
150 Tage 0,117 150 days 0.117
Beispiel 4 • Example 4 •
Ein phenolischer Schaum wurde entsprechend dem im Beispiel 3 beschriebenen Verfahren hergestellt, abgesehen davon, dass das phenolische Resol, das verwendet wurde, das phenolische Resol war, das nach Präparation 4 hergestellt worden war. A phenolic foam was made according to the procedure described in Example 3, except that the phenolic resole that was used was the phenolic resole that was made after Preparation 4.
Die SEM dieses Schaumes ist in Figur 10 wiedergegeben. Die SEM zeigt, dass die Zellwände keine Risse, Perforationen und Durchbrechungen aufweisen. Der Ausgangs-k-Wert dieses Schaumes betrug 0,120. The SEM of this foam is shown in Figure 10. The SEM shows that the cell walls have no cracks, perforations or perforations. The starting k value of this foam was 0.120.
Vergleichsbeispiel 2 Comparative Example 2
Ein phenolischer Schaum wurde entsprechend dem Verfahren, das im Beispiel 3 angegeben ist, hergestellt, abgesehen davon, dass das phenolische Resol, das verwendet wurde, das phenolische Resol der Präparation 5 war. A phenolic foam was made according to the procedure outlined in Example 3, except that the phenolic resole used was Preparation 5 phenolic resole.
Die SEM dieses Schaums ist in Figur 11 gezeigt. Die SEM zeigt, dass einige der Zellwände aufgebrochen und einige der Zellwände dünn und gerissen sind. Dieses Beispiel verdeutlicht die Notwendigkeit eines Resols mit den oben definierten Molekulargewichtseigenschaften. Der Schaum wies einen Ausgangs-k-Wert von 0,22 auf. The SEM of this foam is shown in Figure 11. The SEM shows that some of the cell walls are broken and some of the cell walls are thin and cracked. This example illustrates the need for a resol with the molecular weight properties defined above. The foam had an initial k value of 0.22.
Beispiel 5 Example 5
Ein phenolischer Schaum wurde entsprechend dem im Beispiel 3 beschriebenen Verfahren hergestellt, ausser dass das phenolische Resol, das verwendet wurde, das phenolische Resol der Präparation 6 war. A phenolic foam was made according to the procedure described in Example 3, except that the phenolic resole that was used was the phenolic resole of Preparation 6.
Die SEM dieses Schaums ist in Figur 12 gezeigt. Die SEM zeigt, dass die Zellwände im wesentlichen keine Risse, Durchbrechungen und Perforationen aufweisen. Der Schaum wies einen Ausgangs-k-Wert von 0,138 und einen k-Wert nach 90 Tagen von 0,138 auf. The SEM of this foam is shown in Figure 12. The SEM shows that the cell walls have essentially no cracks, perforations and perforations. The foam had an initial k value of 0.138 and a k value after 90 days of 0.138.
Beispiel 6 Example 6
Ein phenolischer Schaum wurde entsprechend dem im Beispiel 3 beschriebenen Verfahren hergestellt, ausser dass das phenolische Resol, das verwendet wurde, das phenolische Resol der Präparation 7 war. A phenolic foam was made according to the procedure described in Example 3, except that the phenolic resole used was the phenolic resole of Preparation 7.
Die SEM dieses Schaumes ist in Figur 13 wiedergegeben. Die SEM zeigt, dass die Zellwände keine Risse, Durchbrechungen und Perforationen enthielten. Der Schaum hatte einen k-Wert nach 180 Tagen von 0,118, was klar zeigt, dass das Schäummittel in dem Schaum eingeschlossen war. The SEM of this foam is shown in Figure 13. The SEM shows that the cell walls did not contain any cracks, breakthroughs and perforations. The foam had a k value of 0.118 after 180 days, which clearly shows that the foaming agent was included in the foam.
Vergleichsbeispiel 3 Comparative Example 3
Ein phenolischer Schaum wurde entsprechend dem im Beispiel 3 beschriebenen Verfahren hergestellt, ausser dass das phenolische Resol, das verwendet wurde, das phenolische Resol der Präparation 8 war. A phenolic foam was made according to the procedure described in Example 3, except that the phenolic resole used was the phenolic resole of Preparation 8.
Die SEM dieses Schaumes ist in Figur 14 gezeigt. Die SEM zeigt, dass zahlreiche Zellwände aufgebrochen oder dünn und zerrissen waren. Der Schaum wies einen Ausgangs-k-Wert von 0,22 auf. The SEM of this foam is shown in Figure 14. The SEM shows that numerous cell walls were broken or thin and torn. The foam had an initial k value of 0.22.
Vergleichsbeispiel 4 Comparative Example 4
Ein phenolischer Schaum wurde hergestellt entsprechend dem im Beispiel 3 beschriebenen Verfahren, ausser dass das phenolische Resol, das verwendet wurde, das phenolische Resol der Präparation 9 war. A phenolic foam was made according to the procedure described in Example 3, except that the phenolic resole used was the phenolic resole of Preparation 9.
Die SEM dieses Schaumes ist in Figur 15 dargestellt. Die SEM zeigt zahlreiche aufgebrochene Zellwände. Der Schaum wies einen Ausgangs-k-Wert von 0,26 und einen k-Wert nach 30 Tagen von 0,224 auf. The SEM of this foam is shown in Figure 15. The SEM shows numerous broken cell walls. The foam had an initial k value of 0.26 and a k value after 30 days of 0.224.
Vergleichsbeispiel 5 Comparative Example 5
Ein phenolischer Schaum wurde entsprechend dem im Beispiel 3 beschriebenen Verfahren hergestellt, ausser dass das phenolische Resol, das verwendet wurde, das phenolische Resol der Präparation 10 war. A phenolic foam was made according to the procedure described in Example 3, except that the phenolic resole used was the phenolic resole of Preparation 10.
Die SEM dieses Schaumes ist in Figur 16 dargestellt. Die SEM zeigt, dass zahlreiche Zellwände aufgebrochen waren, obgleich eine geschlossene Form verwendet worden war. The SEM of this foam is shown in Figure 16. SEM shows that numerous cell walls had broken open, although a closed form was used.
Dies verdeutlicht die Notwendigkeit der Verwendung eines Resols mit Molekulargewichten und einer Dispersität wie oben definiert, um einen Schaum zu erhalten, der keine Durchbrechungen aufweist, auch wenn eine geschlossene Form verwendet wird. Dieser Schaum weist einen Ausgangs-k-Wert von 0,22 auf. This illustrates the need to use a resole with molecular weights and dispersity as defined above to obtain a foam that has no perforations, even if a closed shape is used. This foam has an initial k value of 0.22.
Beispiel 6 Example 6
Ein phenolischer Schaum wurde entsprechend dem im Beispiel 3 beschriebenen Verfahren hergestellt, ausser dass A phenolic foam was made according to the procedure described in Example 3, except that
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
662577 662577
18 18th
das phenolische Resol, das verwendet wurde, das phenolische Resol der Präparation 11 war. the phenolic resole used was preparation 11 phenolic resole.
Die SEM dieses Schaumes ist in Figur 17 gezeigt. Die SEM zeigt, dass die Zellwände keine Risse, Durchbrechungen und Perforationen aufweisen. Der Schaum besitzt einen Ausgangs-k-Wert von 0,127 und einen k-Wert nach 30 Tagen von 0,118. Dieses Beispiel verdeutlicht, dass das Verfahren der Resol-Herstellung nicht von Bedeutung ist, sofern die erforderlichen Molekulargewichte und das erforderliche Polydispersionsvermögen erhalten werden. The SEM of this foam is shown in Figure 17. The SEM shows that the cell walls have no cracks, breakthroughs and perforations. The foam has an initial k value of 0.127 and a k value after 30 days of 0.118. This example shows that the process of resol production is not important as long as the required molecular weights and the required polydispersibility are obtained.
Vergleichsbeispiel 6 Comparative Example 6
Ein phenolischer Schaum wurde entsprechend dem im Beispiel 3 beschriebenen Verfahren hergestellt, ausser dass das phenolische Resol, das verwendet wurde, das phenolische Resol der Präparation 12 war. A phenolic foam was made according to the procedure described in Example 3, except that the phenolic resole used was the phenolic resole of Preparation 12.
Die SEM dieses Schaumes ist in Figur 18 wiedergegeben. Die SEM zeigt, dass die meisten Zellwände aufgebrochen sind. Der Schaum wies einen Ausgangs-k-Wert von 0,25 auf. Dieses Beispiel verdeutlicht die Notwendigkeit der Verwendung eines primären Phenols bei der Herstellung des Phenolformaldehydresols. The SEM of this foam is shown in Figure 18. The SEM shows that most of the cell walls have broken open. The foam had an initial k value of 0.25. This example illustrates the need to use a primary phenol in the manufacture of the phenol formaldehyde resol.
Beispiel 7 Example 7
Ein phenolisches Resol wurde entsprechend der Präparation 2 hergestellt, ausser dass die Reaktion unterbrochen wurde, wenn eine Blasenviskosität von 80 Sekunden erreicht worden war. Dieses Resol wies 15,1% Wasser, 3,1% Formaldehyd und 3,2% Phenol auf. Das Resol hatte ein gewichtsmässiges mittleres Molekulargewicht von 1504, ein zahlenmässiges mittleres Molekulargewicht von 591 und eine Polydispersität von 2,55. A phenolic resole was prepared according to Preparation 2, except that the reaction was stopped when a bubble viscosity of 80 seconds was reached. This resole had 15.1% water, 3.1% formaldehyde and 3.2% phenol. The resole had a weight average molecular weight of 1504, a number average molecular weight of 591 and a polydispersity of 2.55.
Der Schaum wurde aus diesem Resol nach dem Verfahren, das im Beispiel 3 beschrieben ist, hergestellt. The foam was made from this resole according to the procedure described in Example 3.
Die SEM dieses Schaumes ist in Figur 19 gezeigt. Die SEM zeigt, dass sämtliche Zellwände keine Risse, Durchbrechungen und Perforationen aufweisen. Dieses Beispiel veranschaulicht, dass es wünschenswert ist, die bevorzugten Resole einzusetzen. Dieser Schaum weist einen Ausgangs-k-Wert von 0,121 auf. The SEM of this foam is shown in Figure 19. The SEM shows that all cell walls have no cracks, openings or perforations. This example illustrates that it is desirable to use the preferred resoles. This foam has an initial k value of 0.121.
Vergleichsbeispiel 7 Comparative Example 7
Ein phenolischer Schaum wird im Labor unter Verwendung einer Laborform, wie sie in den Figuren 1A und 1B dargestellt ist, hergestellt. Die Form ist aus 1,27 cm dicken Aluminiumstangen für die Seiten und 0,64 cm dicken Aluminiumplatten für die Ober- und Unterseite hergestellt und weist Innenabmessungen von 23,81 x 33,02 x 5,08 cm auf. Das bei diesem Beispiel verwendete phenolische Resol stellt ein im Handel erhältliches phenolisches Resol der Firma Georgia Pacific dar, das unter der Bezeichnung GP-X-2014/ 945 verkauft wird. Dieses Resol wird mit einem Wassergehalt von 7% erhalten. Es wurden weitere 5 Gewichts-% Wasser zugegeben, um ein Resol mit einem Wassergehalt von 12 Gewichts-% zu erhalten. Dieses Harz wies ein gewichtsmässiges mittleres Molekulargewicht von 674, ein zahlenmässiges mittleres Molekulargewicht von 398,5 und eine Polydispersität von 1,69 auf. Die Form wurde mit einem Entformungsmittel beschichtet und in einem auf 66 °C erwärmten Ofen vorerwärmt. Ein Stück trockene Wellpappe von etwa 23,81 x 71,12 cm wurde in einem auf 66 °C erwärmten Ofen 10 bis 15 Minuten getrocknet. Während die Form und die Pappe in dem Ofen getrocknet wurden, wurde die schäumbare phenolische Harzzusammensetzung folgendermassen hergestellt. Zunächst wurden 10 Teile (33,2 g) eines 50/50-Gewichtsteilegemischs aus «Freon» ll/«Freon» 113 (Trichlormonofluormethan/l,l,2-Trichlor-l,2,2-trifluor-ethan) als Fluorkohlenstoff-Schäummittel mit einem Hoch-geschwindigkeits-Luftrührer (3000 Umdrehungen pro Minute) mit einem Teil (3,3 g) eines oberflächenaktiven Silikonmittels (Union Carbide L-7003) vorgemischt. Das Fluorkohlenstoff-Schäummittelgemisch wurde in ein Eisbad gegeben und auf 10 bis 13 °C gekühlt. Dann wurden 76,6 Teile (254,3 g) des phenolischen Resols mit dem Hochgeschwin-digkeits-Luftrührer mit 2,4 Teilen (8,0 g) des oberflächenaktiven Silikonmittels L-7003 vermischt. Das Vorgemisch aus Fluorkohlenstoff-Schäummittel und oberflächenaktivem Mittel wurde dann mit dem Vorgemisch aus dem Phenolre-sol und dem oberflächenaktiven Mittel vermischt. Dieses Gemisch aus Phenolresol, Schäummittel und oberflächenaktivem Mittel wird in einem Eisbad auf 10 bis 13 °C gekühlt. Dann werden 10 Teile eines wasserfreien Gemischs aus To-luolsulfon/Xylolsulfonsäure (Ultra-TX-Säure von Witco Chemical) in einer Spritze ausgewogen und auf 4,4 bis 7,2 °C gekühlt. Die Pappe und die Form werden dann aus dem Ofen genommen. Der wasserfreie Arylsulfonsäurekatalysa-tor wird dann mit dem Gemisch aus phenolischem Resol, Schäummittel und oberflächenaktivem Mittel mit einer hohen Tourenzahl 10 bis 15 Sekunden gemischt. Dann werden 210 g der endgültigen schäumbaren phenolischen Resol-Zusammensetzung sofort auf die Pappe in S-Form, wie in Figur 1B dargestellt, gegossen. Die Pappe wird über die Oberseite des schäumbaren Gemischs geklappt und das Ganze sofort in die Form gegeben. Die Form wird geschlossen, wobei alle Zwingen an Ort und Stelle gebracht und angezogen werden. Die Form mit der schäumbaren Zusammensetzung wird vier Minuten in einen auf 66 °C erwärmten Ofen gegeben. Nach dem Herausnehmen aus dem Ofen wird der Schaum aus der Form genommen und gewogen. Der Schaum wird 24 Stunden stehengelassen, bevor Proben zur Bestimmung der Schaumeigenschaften abgeschnitten werden. Der Schaum besitzt einen k-Wert von 0,22. Eine Ab-tastelektronen-Mikrofotografie dieses phenolischen Schaums ist in Figur 20 dargestellt. Die SEM zeigt, dass der Schaum Zellwände aufweist, die im wesentlichen keine Perforationen besitzen. Die SEM zeigt jedoch auch, dass zahlreiche Zellwände aufgebrochen oder sehr dünn und mit Rissen versehen sind. Dieses Beispiel verdeutlicht die Notwendigkeit der Verwendung von Resolen, die ein höheres Molekulargewicht entsprechend der Erfindung aufweisen. A phenolic foam is made in the laboratory using a laboratory mold as shown in Figures 1A and 1B. The shape is made from 1.27 cm thick aluminum bars for the sides and 0.64 cm thick aluminum plates for the top and bottom and has internal dimensions of 23.81 x 33.02 x 5.08 cm. The phenolic resole used in this example is a commercially available phenolic resole from Georgia Pacific, which is sold under the name GP-X-2014/945. This resol is obtained with a water content of 7%. A further 5% by weight of water was added to obtain a resol with a water content of 12% by weight. This resin had a weight average molecular weight of 674, a number average molecular weight of 398.5 and a polydispersity of 1.69. The mold was coated with a mold release agent and preheated in an oven heated to 66 ° C. A piece of dry corrugated cardboard measuring approximately 23.81 x 71.12 cm was dried in an oven heated to 66 ° C for 10-15 minutes. While the mold and cardboard were being dried in the oven, the foamable phenolic resin composition was prepared as follows. First, 10 parts (33.2 g) of a 50/50 by weight mixture of "Freon" ll / "Freon" 113 (trichloromonofluoromethane / l, l, 2-trichloro-l, 2,2-trifluoroethane) were used as fluorocarbon Foaming agent premixed with a high speed air stirrer (3000 rpm) with a portion (3.3 g) of a surface active silicone agent (Union Carbide L-7003). The fluorocarbon foaming agent mixture was placed in an ice bath and cooled to 10 to 13 ° C. Then 76.6 parts (254.3 g) of the phenolic resole was mixed with the high speed air stirrer with 2.4 parts (8.0 g) of the silicone surfactant L-7003. The fluorocarbon foaming agent and surfactant premix was then mixed with the phenolic sol and surfactant premix. This mixture of phenol resol, foaming agent and surface-active agent is cooled to 10 to 13 ° C. in an ice bath. Then 10 parts of an anhydrous mixture of toluenesulfone / xylenesulfonic acid (Ultra-TX acid from Witco Chemical) are weighed out in a syringe and cooled to 4.4 to 7.2 ° C. The cardboard and mold are then removed from the oven. The anhydrous arylsulfonic acid catalyst is then mixed with the mixture of phenolic resole, foaming agent and surface-active agent with a high number of turns for 10 to 15 seconds. Then 210 g of the final foamable phenolic resole composition is immediately poured onto the S-shaped cardboard as shown in Figure 1B. The cardboard is folded over the top of the foamable mixture and the whole thing is immediately placed in the mold. The form is closed, with all clamps being brought in place and tightened. The mold with the foamable composition is placed in an oven heated to 66 ° C for four minutes. After removal from the oven, the foam is removed from the mold and weighed. The foam is left to stand for 24 hours before samples are cut to determine foam properties. The foam has a k-value of 0.22. A scanning electron microphotograph of this phenolic foam is shown in Figure 20. The SEM shows that the foam has cell walls that have essentially no perforations. However, SEM also shows that numerous cell walls are broken or very thin and cracked. This example illustrates the need to use resols that have a higher molecular weight in accordance with the invention.
Vergleichsbeispiel 8 Comparative Example 8
Ein phenolischer Schaum wurde entsprechend dem Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, ausser dass das Resol entsprechend der Präparation 4 hergestellt wurde und ein Verhältnis der Bestandteile entsprechend dem Beispiel 4 vorlag. A phenolic foam was made according to Comparative Example 1, except that the resole was made according to Preparation 4 and there was a ratio of the ingredients according to Example 4.
Die SEM dieses Schaumes ist in 200-facher Vergrösse-rung in Figur 21 und in 400-facher Vergrösserung in Figur 22 wiedergegeben. Die Figuren 21 und 22 zeigen, dass die Zellwände durchbrochen sind. Dieses Beispiel zeigt die Notwendigkeit einer im wesentlichen geschlossenen Form, um ein Durchbrechen der Zellwände zu verhindern. Ein Vergleich dieser SEM mit den anderen SEM, insbesondere Figuren 11,16 und 20 zeigt gleichfalls den Unterschied beim Durchbrechen, das durch Fehlen eines Gegendrucks hervorgerufen wird und beim Durchbrechen, das durch ein zu reaktives Resol hervorgerufen wird, wenn Druck angewendet wird. The SEM of this foam is shown in 200 times magnification in FIG. 21 and in 400 times magnification in FIG. 22. Figures 21 and 22 show that the cell walls are broken. This example demonstrates the need for a substantially closed shape to prevent cell wall breakthrough. A comparison of this SEM with the other SEM, in particular FIGS. 11, 16 and 20, likewise shows the difference in breakdown caused by the lack of back pressure and breakdown caused by a resol that is too reactive when pressure is applied.
s s
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US4478958A (en) * | 1981-07-10 | 1984-10-23 | Kopper Company, Inc. | Method for preparing phenolic foams using anhydrous aryl sulfonic acid catalysts |
FI73445C (en) * | 1982-07-09 | 1987-10-09 | Koppers Co Inc | FENOLFORMALDEHYDRESOLER FOER FRAMSTAELLNING AV FENOLSKUM. |
FI80896C (en) * | 1984-05-25 | 1990-08-10 | Bp Chem Int Ltd | FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV FENOLSKUM. |
GR851704B (en) * | 1984-07-12 | 1985-11-26 | Insulboard Pty Ltd | |
US4882364A (en) * | 1987-08-28 | 1989-11-21 | Fiberglas Canada Inc. | Process for manufacturing closed cell phenolic foams |
EP1095970B1 (en) | 1998-07-03 | 2005-03-16 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Phenolic foam |
US12091521B2 (en) | 2018-10-01 | 2024-09-17 | Bakelite Gmbh | Compositions for producing foamed materials |
KR102529929B1 (en) * | 2021-10-26 | 2023-05-08 | 현대제철 주식회사 | System and method for manufacturing composite material |
Family Cites Families (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3271331A (en) * | 1963-10-10 | 1966-09-06 | Union Carbide Corp | Phenolic foams stabilized by siloxane-oxyalkylene copolymers |
US3389094A (en) * | 1963-10-10 | 1968-06-18 | Union Carbide Corp | Foaming phenol-formaldehyde resins with fluorocarbons |
FR1462228A (en) * | 1965-07-08 | 1966-04-15 | Saint Gobain | Process for obtaining foams of phenolic resins |
US3385010A (en) * | 1966-03-25 | 1968-05-28 | Norton Co | Abrasive disc |
US3823103A (en) * | 1971-07-21 | 1974-07-09 | Union Carbide Corp | Aqueous dispersions based on heathardenable phenolic resins containing a gum mixture stabilizing agent |
US3876620A (en) * | 1973-04-26 | 1975-04-08 | Celotex Corp | Process of preparing phenolic-aldehyde polymer using o-cresol |
US3821337A (en) * | 1973-05-07 | 1974-06-28 | Exxon Research Engineering Co | Process for controlled curing of foams |
FR2292733A1 (en) * | 1974-11-27 | 1976-06-25 | Rhone Poulenc Ind | PERFECTION OF THE PROCESS FOR MANUFACTURING FORMO-PHENOLIC FOAMS |
US3968300A (en) * | 1975-02-24 | 1976-07-06 | The Celotex Corporation | Phenolic polymer, related products and processes thereof |
US4033910A (en) * | 1975-09-26 | 1977-07-05 | Union Carbide Corporation | Methyl formate as an adjuvant in phenolic foam formation |
US4133931A (en) * | 1976-05-19 | 1979-01-09 | The Celotex Corporation | Closed cell phenolic foam |
US4122045A (en) * | 1976-05-24 | 1978-10-24 | Armstrong Cork Company | Non-punking non-corrosive phenolic foam containing sodium tetraborate |
US4303758A (en) * | 1976-06-07 | 1981-12-01 | Gusmer Frederick E | Method of preparing closed cell phenol-aldehyde foam and the closed cell foam thus prepared |
US4018725A (en) * | 1976-08-09 | 1977-04-19 | H. H. Robertson Company | Phenolic foam products and method of making the same |
US4075139A (en) * | 1977-02-22 | 1978-02-21 | The Upjohn Company | Process of making a cured resole foam and product produced therefrom |
US4219623A (en) * | 1977-07-26 | 1980-08-26 | Reichhold Limited | Phenol formaldehyde resin foams |
US4176106A (en) * | 1977-07-28 | 1979-11-27 | Union Carbide Corporation | Phenol/formaldehyde resoles and cellular products derived therefrom |
US4207400A (en) * | 1977-11-16 | 1980-06-10 | Monsanto Company | Foamable resole resin composition |
US4202945A (en) * | 1979-04-03 | 1980-05-13 | Leinhardt Franklyn J | Phenolic foam materials and method of making same |
GB2078228B (en) * | 1980-06-24 | 1984-02-22 | Coal Industry Patents Ltd | Phenol-formaldehyde foams |
US4423163A (en) * | 1980-10-09 | 1983-12-27 | Koppers Company, Inc. | Method of producing phenolic foam using pressure and foam produced by the method |
CA1160389A (en) * | 1980-11-17 | 1984-01-10 | Shui-Tung Chiu | Liquid phenolic resin composition and method for waferboard manufacture |
JPS58125371A (en) * | 1982-01-22 | 1983-07-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Control device for weaving welding machine |
FI73445C (en) * | 1982-07-09 | 1987-10-09 | Koppers Co Inc | FENOLFORMALDEHYDRESOLER FOER FRAMSTAELLNING AV FENOLSKUM. |
-
1983
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PFA | Name/firm changed |
Owner name: BEAZER MATERIALS AND SERVICES INC. |
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PUE | Assignment |
Owner name: THERMAL PRODUCTS INTERNATIONAL |
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PL | Patent ceased | ||
PL | Patent ceased |