DE1247016B

DE1247016B - Verfahren zur Herstellung von Schaumkoerpern aus Sulfitablauge

Info

Publication number: DE1247016B
Application number: DEK49026A
Authority: DE
Inventors: Oluf Walther Henry Klug
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1962-02-22
Filing date: 1963-02-22
Publication date: 1967-08-10
Also published as: DK107387C; GB989799A; FI40942B; US3313745A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl..

C08h

Deutsche KL: 39 b - 26/02

Nummer: 1 247 016

Aktenzeichen: K 49026 IV d/39 b

Anmeldetag: 22. Februar 1963

Auslegetag: 10. August 1967

Ein Verfahren zur Herstellung von Schaumkörpern aus Sulfitablauge ist bekannt; es besteht im wesentlichen darin, daß eine uneingedampfte Sulfitablauge durch Behandlung mit einer Säure, z. B. Schwefelsäure, oder durch Behandlung mit einem Ionenaustauschharz in der Η-Form, z. B. des PoIystyrolsulfonsäuretyps, von dem Kation befreit wird, wobei das an das Lignosulfonsäuremolekül gebundene Kation durch Wasserstoff ersetzt wird. Die behandelte Ablauge wird anschließend eingedampft und in Form eines trockenen Pulvers gebracht, das in Formen eingefüllt und auf eine Temperatur von etwa 150 bis 200° C erhitzt wird; das Pulver wird so durch frei werdendes SO₂ unter Bildung eines wasserunlöslichen Schaumkörpers aufgetrieben.

Zur Herstellung dieser Schaumkörper muß somit die Sulfitablauge zunächst mit einer Säure oder einem Ionenaustauschharz zur Entfernung des Kations behandelt, dann im Vakuum bis zur Trockenheit eingedampft und schließlich erhitzt werden.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Schaumkörpern aus Sulfitablauge, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein wäßriges Gemisch aus eingedampfter Sulfitablauge und einem, gegebenenfalls mit Melamin modifizierten, Harnstoff-Formaldehyd-Vorkondensat mit einem sauren Härter versetzt, das Gemisch, gegebenenfalls nach Zusatz eines hydrophobierenden Mittels, durch Rühren, Einblasen von Luft oder Zusatz eines Treibmittels verschäumt und anschließend nach Zusatz eines Füllstoffs bei Zimmertemperatur unter Formgebung aushärten läßt.

Im erfindungsgemäßen Verfahren kann man so vorgehen, daß 50 bis 90 Gewichtsprozent eines Gemisches aus 1 bis 3 Gewichtsteilen Sulfitablauge, bezogen auf die Trockensubstanz, in Form einer etwa 50°/(>igen wäßrigen Lösung und 1 Gewichtsteil, bezogen auf die Trockensubstanz eines Harnstoff-Formaldehyd-Vorkondensats, in Form einer etwa 5O°/oigen wäßrigen Lösung mit 2 bis 20 Gewichtsprozent eines sauren Härters, bezogen auf das Gewicht des Harnstoff-Formaldehyd-Vorkondensats, gemischt werden, anschließend das Gemisch in den Schaumzustand übergeführt und mit einem Füllstoff in einer Menge bis zum fünffachen Gewicht des Gemisches vermischt und das aufgeschäumte Gemisch gehärtet wird.

Die Härtung erfolgt bereits bei normaler Zimmertemperatur von 20 bis 25⁰C und in kurzer Zeit, welche in Minuten gemessen werden kann.

Die Aufschäumung kann durch mechanisches Rühren oder Einblasen von Luft bewirkt werden.

Verfahren zur Herstellung von Schaumkörpern
aus Sulfitablauge

Anmelder:

Oluf Walther Henry Klug, Boras (Schweden)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Wiemuth, Patentanwalt,
Düsseldorf-Oberkassel, Dominikanerstr. 37

Als Erfinder benannt:

Oluf Walther Henry Klug, Boras (Schweden)

Beanspruchte Priorität:

Schweden vom 22. Februar 1962 (1948)

so jedoch versetzt man das aufzuschäumende Gemisch vorzugsweise mit einem Treibmittel, z. B. calcinierter Soda, in einer Menge von beispielsweise 1 bis 8°/o des Gewichts des Gemisches, je nach dem erwünschten Porenvolumen bzw. der Rohdichte.

Das Harnstoff-Formaldehyd-Vorkondensat ist ein wasserlösliches Zwischenprodukt, das in Gegenwart eines sauren Härters oder Katalysators ausgehärtet wird. Als solcher wird beispielsweise Ameisensäure oder Phosphorsäure zugesetzt. Durch geeignete Wahl der Katalysatormenge ist es möglich, in einfacher Weise die erwünschte Härtungszeit einzustellen. Diese hängt im wesentlichen von der Geschwindigkeit ab, mit welcher die Masse aufgetrieben wird, somit auch von der zugesetzten Menge des Treibmittels, mittels der das Produkt die erwünschte Porosität erhalten soll. Wird eine allzu große Härtermenge zugesetzt, so hat das Treibmittel nicht genug Zeit zur Vollendung der Reaktion, und die entwickelten Gasbläschen können sich nicht ausreichend ausdehnen, bevor die Masse erstarrt ist, so daß das Produkt zu kompakt wird. Falls andererseits eine zu geringe Härtermenge zugesetzt wird, so kann es dazu kommen, daß die entwickelten Gasbläschen zu groß werden oder die Blasenstruktur zerplatzt, ehe die Masse erstarrt ist. Mit Rücksicht auf diese Erwägungen ist der zweckmäßig verwendbare Grenzbereich für den Härtezusatz etwa 2 bis 20%, bezogen auf das Gewicht des Harnstoff-Formaldehyd-Vorkondensats. Ein bevorzugter Bereich des Härterzusatzes ist 12 bis 15 °/o, bezogen auf das Gewicht des trockenen Harnstoff-Formaldehyd-Vorkondensats. Innerhalb dieser Grenzen kann der Härtezusatz variiert werden,

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um ein gewisses erwünschtes Porenvolumen zu ergeben. Es muß jedoch beachtet werden, daß der Gehalt der Sulfitablauge an unter anderem Ameisensäure und Essigsäure mit in Kauf genommen werden muß, so daß bei einem größeren Gewichtsverhältnis Sulfitablauge zu Härter die Menge des zuzusetzenden Härters herabgesetzt wird, und umgekehrt.

Im erfindungsgemäßen Verfahren können mit großem Vorteil Harnstoff-Formaldehyd-Vorkondensate verwendet werden, die in bekannter Weise mit Melamin modifiziert sind, zweckmäßig in einer Menge von 10 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf das Trockengewicht des Harnstoff-Formaldehyd-Vorkondensats.

Als Beispiel geeigneter Füllstoffe seien Holzspäne, Sägespäne, Holzmehl, Vermikulit, Diatomeenerde, Steinmehl, Bimssteinkies, Torfpulver und Torfschnitzel erwähnt.

Zur Verbesserung der hydrophoben Eigenschaften des fertigen Schaumkörpers, d. h. zur Herabsetzung seiner Wasserabsorption, kann man dem Schaumgemisch ein übliches hydrophobes Mittel, z. B. Wachse oder Silikonöle, d. h. Silioxane oder wasserunlösliche Stearate, wie Aluminiumstearat, in einer Menge von 0,5 bis 1,5% des Gewichts des Schaumgemisches beigeben.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schaumkörper zeigen viele hervorragende Eigenschaften, die sie für die Verwendung unter anderem als Baumaterial, wie Wandplatten, Wandverkleidung, Innenwände, Decken u. a., Wärmeisoliermaterial, Verpackungs- und Emballagematerial geeignet machen. Die Schaumkörper haben sich auch als schalldämpfendes Material ausgezeichnet bewährt, so daß es gerade aus diesem Grunde für Innenwände und Decken von Wohnhäusern verwenbar ist. Im Hinblick auf die organische Natur des Materials ist die Beständigkeit der Schaumkörper gegen anfangendes Feuer überraschend. Außerdem ist es gegen Fäulnispilze und andere Mikroorganismen beständig. Durch geeignete Abstimmung der Zusatzmengen an Härter und Treibmittel können Schaumkörper von Raumgewichten bis 0,05 kg/dm³ und mit einer niedrigen Wärmeleitungszahl wie 0,025 kcal/m ⁰C h, d. h. mit ausgezeichneten Wärmeisolationseigenschaften hergestellt werden. Der Schaumstoff kann unmittelbar in die Fertigform gebracht werden, indem man die Masse in einer Gießform der gewünschten Gestalt aufschäumen läßt.

Beispiel 1

Ein Schaumkörper wurde aus folgenden Bestandteilen hergestellt:

Modifiziertes Harnstoff-Formaldehyd-Harz, 5O°/oige wäßrige Lösung 1500 g

Sulfitablauge, eingedampft

auf 50 Gewichtsprozent 1500 g

Treibmittel (Kreide) 30 g

Wasser 100 g

Torf, gerieben, lufttrocken 15 g

Sägespäne 400 g

Ameisensäure, 85°/oig (Katalysator) .. 145 g

Das verwendete Harnstoffharz war mit 20% Melamin modifiziert, bezogen auf das Trockengewicht des .Harnstoffharzes. Die verwendete Sulfitablauge enthielt etwa 37% Lignin als Lignosulfonsäure und etwa 6% CaO.

Die Harnstoffharzlösung und die Sulfitablauge wurden vermischt und mit dem Treibmittel versetzt, worauf Schäumung erfolgte. Während des Schäumungsverfahrens wurde das Füllmittel, d. h. die Sägespäne und der Torf, zugesetzt. Der Wassergehalt des Füllmittels wurde bestimmt und die zuzusetzende

ίο Wassermenge dementsprechend geregelt, um die gewünschte Dichte und das gewünschte Porenvolumen zu erhalten. Das Gemisch wurde in Formen gegossen und bei Zimmertemperatur zur Schäumung gebracht. Infolge der zähen Konsistenz der Sulfitablauge blieb die aufgeschäumte Masse während des nach einigen Minuten einsetzenden Härtungsvorganges ausreichend stabil. Somit zerplatzten die entstandenen Blasen nicht, bevor die Aushärtung einsetzte. Nach beendigtem Härten wurden die Platten aus den Formen herausgenommen.

Proben der erhaltenen Platten zeigten folgende Eigenschaften:

Raumgewicht 0,38 kg/dm^s

Wärmeleitfähigkeit 0,063 kcal/m/⁰ C/h

Druckfestigkeit 28,3 kg/cm²

Biegezugfestigkeit 13,9 kg/cm²

Gewichtszunahme

bei Lagerung in Wasser 41 % Gewichtszunahme

bei Lagerung in f euchtigkeitsgesättigter Luft ... 2,2%

Die Druckfestigkeit wurde an aus den Platten herausgeschnittenen und durch Verkleben von zwei oder drei Schichten hergestellten Würfeln mit etwa 7 cm Kantenlänge bestimmt.

Die Wärmeleitfähigkeit wurde in einem Apparat gemäß D. L. Lang bei einer Mitteltemperatur von etwa + 10° C und mit einer Temperaturdifferenz über die Probe von etwa 20⁰C bestimmt. Im Zusammenhang mit der Prüfung wurde das Raumgewicht der Probe festgelegt.

Außerdem wurde die Beständigkeit des Materials gegen anfangendes Feuer wie folgt bestimmt: Die Platten wurden mit einem gegenseitigen Abstand von 5 cm aufgestellt, wobei die eine Platte auf den Boden aufgesetzt war, während sich die Unterkante der anderen Platte 125 cm über dem Boden befand.

Die Flamme eines Gasbrenners wurde gegen die Innenseite der Platte, die auf dem Boden war, gerichtet. Die Mündung des Brenners wurde 4 cm von der Wand angeordnet. Die freie Länge der Flamme betrug 20 cm und deren Temperatur an der Angriffsfläche etwa 900° C.

Während des Versuches wurde die Flamme so lange beibehalten, bis das Material der Prüfplatte selbsttätigt die Verbrennung unterhielt, jedoch höchstens 15 Minuten. Während des Versuches wurde die Neigung der Platten, sich zu entzünden oder das Feuer von dem Gasbrenner zu verbreiten, beobachtet. Die Prüfung, die 15 Minuten dauerte, zeigte, daß das Material nicht entzündet wurde und die Verbrennung nicht unterhalten werden konnte. Nach den Richtlinien, die für feuerschutzbehandeltes Holz oder anderes, ähnliches Material gelten, kann die untersuchte Probe als gegen anfangendes Feuer beständig bezeichnet werden.

Claims

5 6

_{Bei iel} 2 Gewichtszunahme

beiLagerung in f euchtig-

Aus demselben Gemisch wie im Beispiel 1, nur keitsgesättigter Luft

mit dem Unterschied, daß außerdem 30 g Alu- (17 Tage) 2,1%

miniumstearat als hydrophobierendes Mittel ein- 5

gemischt wurde, wurden Schaumkörper wie im Bei- Patentanspruch:
spiel 1 beschrieben hergestellt. Wie aus nachstehenden Versuchsergebnissen ersichtlich, zeigte das Pro- Verfahren zur Herstellung von Schaumkörpern dukt eine erheblich geringere Wasseraufnahme bei aus Sulfitablauge, dadurch gekennzeichseiner Lagerung in Wasser, was jedoch auf Kosten io net, daß man ein wäßriges Gemisch aus einder Festigkeitswerte erreicht wurde. gedämpfter Sulfitablauge und einem, gegebenen- _ . , η or ι /j feUs ^mit Melamin modifizierten, Harnstoff-

Raumgewicht 0,35kg/dm3 Formaldehyd-Vorkondensat mit einem sauren

Wärmeleitfähigkeit 0,051 kcal/m/⁰ C/h _{Härter ver}setzt, das Gemisch, gegebenenfalls

Druckfestigkeit 12,7 kg/cm² ₁₅ nach Zusatz eines hydrophobierenden Mittels,

Biegezugfestigkeit 5,6 kg/cm² durch Rühren, Einblasen von Luft oder Zusatz

Gewichtszunahme eines Treibmittels verschäumt und anschließend

bei Lagerung in Wasser nach Zusatz eines Füllstoffs bei Zimmertempera-

(7 Tage) 8% tür unter Formgebung aushärten läßt.

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