Schaumisoliermasse auf Nunstharzbasis. Poröse Massen auf gunstharzbasis sind schon fürverschiedene Zwecke vorgeschlagen worden. Als Isolierstoffe für gälte, Wärme oder Schall werden beispielsweise Schaum massen von sehr geringem Raumgewicht (D = etwa 0,01-0,1) auf der Basis von Phenol- und insbesondere von Harnstoffhar- zen verwendet.
Diese Massen besitzen den Nachteil einer zu geringen mechanischen Fe stigkeit, mangelnder Volumbeständigkeit und einer noch zu geringen Wasserbeständigkeit. Für Wärmeisolierungen, wie Isolierungen von Dampfleitungen, ist ihre mangelnde Wärme- beständigkeit störend.
Es wurde nun gefunden, dass. diese Män gel durch Verwendung der an sich bekann ten Melaminharze an Stelle der Phenol- oder Harnstoffharze behoben werden können. Die neuen Schaummassen besitzen, entsprechend den Eigenschaften der Melaminharze, verbes serte Beständigkeit gegenüber heissem Wasser und erhöhte Wärmebeständigkeit.
Die Mel- aminharz-Schaummaosen zeigen gegenüber den \bisher bekannten Schaummassen noch wei tere Vorzüge, die für ihre Verwendbarkeit in der Isoliertechnik von grosser Bedeutung sind und durchaus nicht zu erwarten waren: 1.
Die Volumenbeständigkeit verbessert sich wesentlich; das Wachsen und. Schwinden des Schaummaterials bei wechselnder Luft feuchtigkeit geht auf ungefähr die Hälfte des Wertes zurück, den die Harnstoff- Schaummassen aufweisen.
2. Die Wasserdampfabsorption bei wech selnder Luftfeuchtigkeit ist nur noch unge fähr halb so ,gross wie diejenige der Harn stoff-Schaummassen.
ä. Die mechanische Festigkeit steigt auf den doppelten bis mehrfachen Wert der jenigen der Harnstoff-Schaummassen.
4. Die Wasserbeständigkeit ist ebenfalls erheblich verbessert; in kochendem Wasser tritt kein Erweichen des Materials mehr auf und eine Deformierung beim Wiedertrocknen unterbleibt.
Diese überraschende Verbesserung der Schaummassen ermöglicht es also, die An wendungsgebiete der bekannten Harnstoff Schaummassen wesentlich besser zu er schliessen.
Die Herstellung der Melaminharz-Schaum- massen kann nach den verschiedensten an sich bekannten Methoden erfolgen, von denen das Verschäumen. von wässerigen oder wässerig- alkoholischen Melaminharzlösungen, welche vorteilhaft Härtung :mittel und/oder Schaum mittel enhalten, besonders geeignet ist. Es ge lingt damit auch leicht, S chäume von sehri,erin- gen Dichten, z. B. von 0,03-0,015 herzustellen.
Als Melaminharze kommen vor allem die in der französischen Patentschrift Nr. 811804 beschriebenen Harze in Frage, als Härtungs- mittel saure Substanzen und als Schaummit tel oberflächenaktive natürliche oder synthe tische Substanzen, welche ähnlich wie Sapo- nin mit Wasser stabile Schäume liefern.
Die Herstellung der Schäume gestaltet sich am einfachsten in der Weise, dass eine wässerige oder wässerig-alkoholische Mel- aminharzlösung in Gegenwart von Hä.rtungs- mittel und Schaummittel, z. B. mittels schnell laufender Rührer, verschäumt wird. Dabei vergrössert sich durch -das Einrühren von Luft oder von Gas das Volumen der Lösung auf das Vielfache, z. B. auf das 40fache des Volumens der wässerigen Lösung.
Das Ver- schäumen kann aber auch nach andern Me thoden erfolgen. Der Schaum wird in For men gefüllt, stehen gelassen, nachgetrocknet und gewünschtenfalls nachgehärtet. Um Riss- bildungen zu vermeiden, muss das Trocknen in zweckmässiger Weise erfolgen. Man trock net beispielsweise langsam oder unter An wendung einer feuchten Atmosphäre, damit die innern Partien das Wasser abgeben kön nen, bevor die äussern so schwinden, dass Risse entstehen. Man erhält weisse, äusserst leichte, aber im Verhältnis zu ihrer Dichte mechanisch überraschend feste Schaummas sen.
Sie können, wenn erwünscht, im Ver- laufe ihrer Herstellung oder nachträglich ge färbt werden. Ebenso können gewünschten falls Füllstoffe verschiedenster Art zugesetzt werden, z. B. Korkmehl oder -gries, Glas fasern, Papierpülpe, Asbestfasern oder Diato- meenerde. Die erfindungsgemässen Schaum massen können für Isolierzwecke in der Bau industrie, als Wärmeisolierung, als Isolie rung für Kühlschränke, Kühlhäuser usw., als Schallisolierung für Deckenverkleidungen und dergleichen Verwendung finden.
Die folgenden Ausführungen zeigen die wichtigsten Eigenschaften der neuen Schaum inassen im Vergleich zu den bekannten Schaummassen auf Harnstoffharzbasis.
Für einen Isolierwerkstoff ist sein Ver halten gegenüber der wechselnden Luftfeuch tigkeit von sehr grosser Wichtigkeit, da dieses Verhalten für allfällige Spalten- und Riss- bildung durch zu grosses Wachsen und Schwinden sowie für eine allfällige Ver schlechterung der Isolationswirkung durch übergrosse Absorption der Luftfeuchtigkeit verantwortlich ist.
Um diese Verhältnisse darzulegen, wurden die Vergleichsmateria lien, Schaummasse auf Harnstoff- und Mel- aminharzbasis, in Form von Platten von etwa. 1-2 cm Dicke je 24 Stunden bei Zim- inertemperatur ab-#vechslungsweise einer Luft atmosphäre von<B>100%</B> Feuchtigkeit und einer solchen von 10% Feuchtigkeit ausgesetzt.
In den folgenden Tabellen<I>A</I> und<I>B</I> sind die Er gebnisse für Harnstoffharz -Schaummasse (D = 0,015) und Melaminbarz-Schaummas- sen (D = 0,016 und D = 0,023) zusammen gestellt:
EMI0002.0056
<I>A. <SEP> Volumbeständigkeit</I>
<tb> (Wachsen <SEP> und <SEP> Schwinden <SEP> in <SEP> Prozenten <SEP> der <SEP> ursprünglichen <SEP> Länge)
<tb> Harnstoffbarzschaum <SEP> Melaminharzschaum
<tb> Probe <SEP> 1 <SEP> Probe <SEP> 2 <SEP> Probe <SEP> 1 <SEP> Probe <SEP> 2
<tb> Luftfeuchtigkeit <SEP> je <SEP> 24 <SEP> Stunden <SEP> bei <SEP> <B>100,%</B> <SEP> -f- <SEP> 0,285 <SEP> % <SEP> - <SEP> +0,42% <SEP> -E- <SEP> 0,55
<tb> <B>10% <SEP> -1.,23% <SEP> -0,76% <SEP> -0,83% <SEP> -0,83,%</B>
<tb> <B>100%</B> <SEP> -I- <SEP> <B>1,73%</B> <SEP> + <SEP> <B>1,725-%</B> <SEP> -i- <SEP> 0,84 <SEP> % <SEP> <B>+0"78%</B>
<tb> <B>10% <SEP> -1,70%</B> <SEP> -1,41% <SEP> - <SEP> 0,83 <SEP> % <SEP> <B>-0,66%</B>
<tb> <B>100%</B> <SEP> -E- <SEP> <B>1,73%</B> <SEP> +1,44% <SEP> +0,84% <SEP> <B>+0,67%</B>
<tb> <B>10%</B> <SEP> - <SEP> <B>-2,
07%</B> <SEP> - <SEP> <B>-0,77%</B>
<tb> mittlere <SEP> Längenänderung <SEP> (ohne <SEP> 1. <SEP> Wert) <SEP> 1,6 <SEP> % <SEP> 1,6f> <SEP> % <SEP> <B>0,8370</B> <SEP> 0,74 <SEP> %
EMI0003.0001
<I>B. <SEP> Wasserdampfabsorption</I>
<tb> (Gewichtsänderungen <SEP> durch <SEP> Wasseraufnahme <SEP> und <SEP> -abgabe <SEP> in <SEP> Prozenten <SEP> des <SEP> ursprüng lichen <SEP> Gewichtes)
<tb> Harnstoffharzschaum <SEP> Melaminharzschaum
<tb> Probe <SEP> 1 <SEP> Probe <SEP> 2 <SEP> Probe <SEP> 1 <SEP> Probe <SEP> 2
<tb> Luftfeuchtigkeit <SEP> je <SEP> 24 <SEP> Stunden <SEP> bei <SEP> <B>1</B>00 <SEP> % <SEP> -r <SEP> 2,35 <SEP> % <SEP> - <SEP> -I- <SEP> 3',5 <SEP> % <SEP> <B>+3,0%</B>
<tb> 101% <SEP> -4,90% <SEP> -2,15% <SEP> <B>--3"8%</B> <SEP> - <SEP> 3,9@%
<tb> 100% <SEP> + <SEP> <B>7,35%</B> <SEP> +5,45% <SEP> <B>+3,5% <SEP> +3,85,
%</B>
<tb> 10% <SEP> -7,45% <SEP> -5,20% <SEP> <B>-3,83% <SEP> -3"5%</B>
<tb> <B>1007,</B> <SEP> -E- <SEP> 6a80 <SEP> % <SEP> <B>+6,80%</B> <SEP> - <SEP> +3,4%
<tb> 10% <SEP> - <SEP> -735% <SEP> - <SEP> -3-,6@%
<tb> 100% <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> -f- <SEP> 3,2
<tb> mittlere <SEP> Gewichtsänderung <SEP> (ohne <SEP> 1. <SEP> Wert) <SEP> <B>6,62%</B> <SEP> 6,21% <SEP> <B>3'971%</B> <SEP> 3,57 Für die Brauchbarkeit eines Isolierstoffes ist ferner seine mechanische Festigkeit von entscheidender Bedeutung.
Die Ergebnisse der vergleichenden Prüfung von Harnstoff harz- und Melaminharzschaum sind in der nachfolgenden Tabelle C enthalten:
EMI0003.0008
<I>C. <SEP> Mechanische <SEP> Festigkeit</I>
<tb> (Druckfestigkeit <SEP> in <SEP> kg/cm')
<tb> Dichte <SEP> Scbaummasse <SEP> Harnstoff- <SEP> Melamin getrocknet <SEP> bei <SEP> harzschaum <SEP> harzschaum
<tb> 0,012 <SEP> 600 <SEP> - <SEP> 0,514 <SEP> kg/cm@
<tb> 0,015 <SEP> 200 <SEP> 0,404 <SEP> kg/cm2 <SEP> 0,016 <SEP> <B>1000</B> <SEP> 0,484 <SEP> 0,016 <SEP> 200 <SEP> - <SEP> 0,970 <SEP> "
<tb> 0,019 <SEP> 200 <SEP> - <SEP> 0,900 <SEP> "
<tb> 0,020 <SEP> <B>100.0</B> <SEP> - <SEP> 1,200 <SEP> "
<tb> 0,032 <SEP> 200 <SEP> - <SEP> 1,450 <SEP> "
<tb> 0,032 <SEP> 50<B>0</B> <SEP> - <SEP> 1,
740 <SEP> "
<tb> 0,038 <SEP> 201 <SEP> 0,810 <SEP> 0,041 <SEP> 1500 <SEP> 1,3.20 <SEP> 0,042 <SEP> 100<B>0</B> <SEP> - <SEP> 4,920 <SEP> "
<tb> 0,044 <SEP> 200 <SEP> - <SEP> 3,090
<tb> 0,055 <SEP> 200 <SEP> 1,110 <SEP> 0,055 <SEP> <B>1500</B> <SEP> 2,200 <SEP> 0,057 <SEP> 20.0 <SEP> - <SEP> 3,7<B>3</B>0,
<tb> 0,077 <SEP> 200 <SEP> - <SEP> 8,23<B>0</B> <SEP> " Die Melaminharzschäume besitzen also bei vergleichbarer Dichte ungefähr die doppelte Druckfestigkeit der Harnstoffharzs,chäume.
<I>D. Beständigkeit</I> gegenüber <I>kochendem</I> <I>Wasser</I> Wird Harnstoffharzschaum 10 Minuten lang in kochendem Wasser behandelt, so saugt er sieh mit Wasser völlig voll. Die Gewichtszunahme beträgt ungefähr 4500%. Beim nachfolgenden Trocknen tritt dann er hebliche Deformierung ein.
Bei gleicher Be handlung mit kochendem Wasser zeigt der Melaminharzschaum eine Gewichtszunahme von nur ungefähr 1000-1600 %. Beim Trock nen bleibt er praktisch unverändert; eine De formierung findet hier unerwarteterweise nicht statt. Es sind bereits poröse Gele auf der Basis von Melaminharzen bekannt, welche aber eine Dichte von 0,300-0,500 aufweisen und sieh .daher für den hier beschriebenen Zweck als Isoliermaterial nicht eignen.
Beispiel: 110 Gewichtsteile.Nlelaminharz werden in 220 Volumteilen lauwarmem Wasser gelöst, und die Lösung wird wieder auf<B>250</B> abge kühlt. Gegebenenfalls wird mit Ameisensäure gegen Lakmus neutral gestellt.
Eine zweite Lösung wird hergestellt durch Eintragen von 1,1 Gerichtsteilen des Natrium-disulfonates des N-Benzyl-,u-hepta- decyl-benzimidazols in 88 Volumteilen Was ser. Man kann aber auch ein anderes Schaum- mittel, z.
B. 2 Gewichtsteile einer butylierten Naphthalinsulfonsäure oder ihres Natrium- sa-lzes, verwenden. Unmittelbar vor Gebrauch werden zu dieser Lösung 2,2 Volumteile 85 %iger Ameisensäure zugefügt. Statt Amei sensäure können auch andere Säuren ange wendet werden.
Die zweite Lösung wird unter gutem Rüh ren in die Harzlösung eingegossen, und das Gemisch während 2-5 Minuten mit einem raschlaufenden Rührwerk mit Drahtschaum schläger zu Schaum gesehla,gen. Nach dieser Zeit ist der Schaum ziemlich fest, homogen und kann in Formen gebracht werden. Die Masse bleibt einige Stunden oder über Nacht sich selbst überlassen, wobei sie erstarrt. Dann wird sie aus der Form genommen und während längerer Zeit bei Raumtemperatur an der Luft trocknen gelassen.
Man erhält Schaummassen der in der Be schreibung erwähnten Eigenschaften, deren Dichte sieh leicht durch die Konzentration, Temperatur und eventuelle Zusätze der Lö sung -sowie durch die Dauer des Verschäu- mens und die Art der Schaunmapparatur kon trollieren lässt.
N achträgliehes Behandeln der Formstücke bei erhöhten Temperaturen, z. B. 40-150 oder .darüber, verbessert die mechanische Fe stigkeit der Masse noch erheblich.
Das in diesem Beispiel verwendete Mel- aminharz wird hergestellt, indem man 3 Mol Formaldehyd auf 1 Mol Melanin bei einem PH = 8,5-9 und bei Siedetemperatur einwir ken lässt, bis eine abgekühlte Probe beim Verdünnen mit 2-5 Volumen Wasser eine Fällung gibt, worauf die Lösung, gewünsch- tenfalls im Vakuum. getrocknet wird. Natür lich kann man auch die frisch hergestellte Kondensationslösung direkt. oder nach Ein stellung auf die gewünschte Konzentration verwenden.