DE2355597A1 - Verfahren zur herstellung von formteilen mit zellstruktur - Google Patents

Description

Dr. Günther Will 61 Darmstadt,' den 6. Nov. 1973

Zimmerstrasse 11

Verfahren zur Herstellung von Formteilen mit Zellstruktur Zusatz zu Patent ν ... (Patentanmeldung P 23 01 851. 1)

Für die verschiedensten Gebiete werden Kunststoffe als Formteile bevorzugt verwendet. Sie lassen sich einfacher in Serie herstellen und weisen hinsichtlich ihrer Festigkeit eine Reihe Vorzüge auf. Vielfach stehen jedoch die Entflammbarkeit und Brennbarkeit dieser für den betreff enden Anwendungszweck an sich geeigneten Kunststoffe einer solchen Verwendung entgegen. So sind beispielsweise bei Materialien, die als Baustoffe und zur Innenausstattung von Räumen verwendet werden, nicht nur die Entflammbarkeit an sich, sondern das Verhalten während eines Brandes gegen auftretende Strahlungshitze, das Löschverhalten, die Temperaturleitfähigkeit, insbesondere bei höheren Temperaturen über 600/800° C von Bedeutung. Es hat deshalb nicht an Versuchen gefehlt, solche brennbaren Kunststoffe flammfest auszurüsten. Bevorzugt werden dazu Halogen-, Phosphor- und Antimon-Verbindungen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß bei einer Anzahl Kunststoffen viele dieser flammhemmenden Komponenten an die Oberfläche des Formteils emigrieren und von dort durch mechanische Einwirkungen entfernt werden. Dadurch ergibt sich eine ständige Verarmung des Kunststoffs an Flammschutzkomponente bei entsprechendem Wiederansteigen der Brennbarkeit des Kunststoffs.

Insbesondere bei verschäumten Kunststoffen ergeben sich nicht unerhebliche Schwierigkeiten, die Produkte und daraus hergestellte Formteile den Forderungen anzupassen, die an flamm-

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feste Kunststoffe, insbesondere bei ihrer Verwendung als Baumaterial, gestellt werden.

Nach einem aus der deutschen Offenlegungs schrift 1 544 857 bekannten Verfahren werden unbrennbare, schalldämpfende Bau- oder Konstruktionselemente in der Weise hergestellt, daß eine Wasser-in-Öl-Emulsion von Styrol und/oder Methacrylsäureester und/oder Vinylester mit einem Mindestgehalt von 25 % Wasser auspolymerisiert wird. Die Unbrennbarkeit wird dadurch erreicht, daß das Emulsionswasser in dem Form- oder Konstruktionselement weitgehend verbleibt und auf Dauer gehalten wird. Hierzu wird empfohlen, die äußeren Flächen der Elemente mit Metall- oder Verbundfolien aus Metall-Papier-Kunststoff abzudecken. Das Wasser kann in den aus der Emulsion erzeugten Elementen auch durch Zusatz hydrophiler Verbindungen gehalten werden. In der Veröffentlichung wird auch auf die Möglichkeit hingewiesen, die Entflammbarkeit solcher Formelemente durch den zusätzlichen Einsatz von flammhemmenden Komponenten wie z. B. Phosphor- und Halogenverbindungen nachhaltiger zu mindern. Nach diesem bekannten Verfahren wird erreicht, daß die Brennbarkeit der danach erzeugten Elemente erheblich herabgesetzt wird und bei Beflammung die Temperatur nur langsam ansteigt. Vergleichsweise weist eine 5, 5 mm starke Platte, hergestellt aus einer Emulsion mit ungesättigtem Polyester und einem Wassergehalt von ca. 80 Gew. %, die mit einer 0, 1 mm starken Aluminiumfolie beschichtet ist und mit einer Gebläseflamme (1150° C) erhitzt wird, auf der Rückseite nach 3 Minuten eine Temperatur von 9.0° C auf, während an einer Asbestplatte

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gleicher Dicke nach 2 Minuten bereits eine Temperatur von 450° C gemessen wird. Allerdings schützt die Aluminiumfolie die Kunststoffplatte zunächst vor der Hitzeeinwirkung. Es ist jedoch nicht zu vermeiden, daß aus den Formteilen, die nach diesem vorbekannten Verfahren hergestellt worden sind, das Wasser langsam entweicht. Damit verbunden sind ein Nachschwinden und ein Verzug der Formteile sowie ein der entwichenen Wasse.rmenge entsprechender Verlust an Flammf e stigkeit.

Entwässerte ausgehärtete Emulsionen oder Emulsions schäume, wie sie nachfolgend genannt werden sollen, lassen sich aufgrund der sehr großen Oberfläche mit den üblichen Mitteln nicht ausreichend gegen Flammeinwirkung schützen.

Es wurde daher nach Möglichkeiten gesucht, die Flammfestigkeit von Emulsionsschäumen derart einzustellen, daß die daraus bestehenden Formteile selbst hohen Brandtemperaturen widerstehen und diese Schutz wirkung mit fallender Dichte der Emulsionsschäume nicht nachläßt.

Es wurde ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen mit
Zellstruktur durch Polymerisation bzw. Aushärtung von Emulsionen von 25 bis 90 Gew. -Teilen Wasser in 75 bis 10 Gew. Teilen eines polymerisierbaren bzw. härtbaren und im wesentlichen flüssigen Gemisches in Gegenwart von Katalysatoren
und gegebenenfalls Emulgatoren, Netzmitteln, Beschleunigern, Inhibitoren, vernetzenden Verbindungen, Weichmachern, Füll- und Farbstoffen bei normaler oder erhöhter Temperatur unter Formgebung nach Patent ......... (Patentanmeldung P 23 01 851. 1)

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gefunden. Insbesondere wird hierzu die Emulsion zunächst auf einen Dispersionsgrad, der in einem für die betreffende Emulsion charakteristischen Bereich liegt, eingestellt und danach unter Formgebung und Aufrechterhaltung von wenigstens 90 % des mit der Wasser-in-Öl-Emulsion vorgegebenen Gesamtvolumens polymerisiert bzw. ausgehärtet, wobei der charakteristische Bereich des Dispersionsgrades vom Beginn der Dispergierung mit zunehmender Verteilung der dispergierten Phase bis zum Beginn des stabilen Dispergierungszustandes reicht, in dem die ruhende Emulsion unter dem Einfluß der Polymerisations- bzw. Härtungsreaktion die Phasenstruktur nicht mehr ändert oder durch Phasenwechsel zerfällt.

Danach werden in der Emulsion

1. mindestens 5-30 Gew. % oder mehr eines nicht brennbaren anorganischen Stoffes oder Stoffgemisches in feinster Verteilung gelöst oder in Pulverform mit durchschnittlicher Konrgröße von nicht über 5Ou , Durchmesser gleichmäßig verteilt und

2. die Emulsion in ihrem Dispersionsgrad so eingestellt, daß nach Aushärtung bzw. Polymerisation das eingebrachte Wasser durch Trocknen, vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 15 und 50° C, zu entfernen ist und in dem Polymerisat nach der Trocknung ein nicht gebundener Wasserrest von maximal 8-10 Vol. %, vorzugsweise 0-5 Vol. %, verbleibt.

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Die Trocknung kann selbstverständlich auch bei Temperaturen über 50° C, dann jedoch in einem Zeitraum von wenigen Stunden erfolgen.

Zur Herstellung der Emulsionsschäume nach dem Verfahren der Erfindung ist an sich jeder polymerisierbar bzw. härtbare und mit Wasser emulgierbare flüssige Stoff geeignet. Als solche kommen infra ge: Monomere, bevorzugte Gemische aus Harzen und Monomeren mit relativ niedrigem Molekulargewicht, gegebenenfalls vermischt mit damit copolymerisierenden organischen Flüssigkeiten. Diese Monomeren sollen im Molekül wenigstens eine olefinische Doppelbindung, wie beispielsweise CH₂ = C< oder R-CH =· C< oder -CO-CH=CH-CO-enthalten. Solche Verbindungen sind unter anderem solche, die an einem aromatischen Kern gebundene Vinyl- oder oc-Alkylvinyl-Gruppen aufweisen, wie beispielsweise Styrol, Dinivylbenzol, Trivinylbenzol, Methylstyrole, otf-Methylvinylbenzol. Weiterhin gehören zu den geeigneten Verbindungen auch Ester und Äther des Vinylalkohole, wie beispielsweise Vinylacetat, Divinylphthalat, Divinylmaleat, Vinylbutyläther, Divinyläthandioläther, sowie Ester der Acryl- bzw. Methacrylsäure, wie beispielsweise Äthylacrylat, 1, 2-Propandioldiacrylat, Methylmethacrylat, Äthylmethacrylat,' Äthandiolmethacrylat, Buten-2-diol-l, 4-dimethacrylat, Cyclohexylmethacrylat oder Maleinate, wie Diäthylmaleinat und Fumarsäureester. Auch olefinisch ungesättigte Halogenkohlenwasserstoffe oder ungesättigte organische Cyanide, wie beispielsweise Vinylidenchlorid, Allylchlorid, Chloropren, Acrylnitril sowie ungesättigte aliphatische Alkohole, wie beispielsweise Isopren, und Äther und Ester des Allyl-· oder Methallyl alkohole, wie beispielsweise Diallylphthalat,

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Methallylmethylfumarat, 1, 2, 3-Tri-(allyloxi)-propan, Di allyl di glycol car bonat und Diallylmaleat. Diese und andere geeignete Ausgangsmaterialien sind im wesentlichen in der US-Patentschrift Re 27.444, in der deutschen Patentschrift 1 137 554 beschrieben. Mit diesen flüssigen Monomeren können auch gasförmige oder feste Monomeren vermischt werden, sofern sie, wie beispielsweise Butadien, Vinylchlorid, Vinylnaphthalin, Vinylcarbenzol und dergleichen, mit dem flüssigen Monomeren ein flüssiges Gemisch ergeben.

Das Monomere bzw. Monomerengemisch dient ggf. außerdem dem Harzbestandteil als Lösungs- bzw. Verdünnungsmittel. Dieser Harzbestandteil kann ein hochmolekulares Homo- oder Copolymerisat sein, daß mit dem Monomeren bzw. Monomerengemisch zu copolymerisieren vermag. Neben ungesättigten Polyestern sind hierfür auch Copolymerisate aus Styrol und Butadien geeignet. Besonders bewährt haben sich ungesättigte Polyester,¹ die durch Kondensation von zweiwertigen Alkoholen, wie beispielsweise Äthandiol, 1, 2-Propandiol, 1, 3-Propandiol, Diäthylenglycol, 1-Allyl-2, 3-hydroxypropandiol einerseits mit einer ^0-äthylenisch ungesättigten Dicarbonsäure, wie beispielsweise Maleinsäure, Fumarsäure und dergleichen erhalten werden. Außerdem können die ungesättigten Polyester noch andere zwei- und mehrwertige Carbonsäuren enthalten, wie beispielsweise Endomethylentetrahydrophthalsäure, Tetrahydrophthalsäure, Phthalsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Propionsäure, Benzoltricarbonsäure,' Benzoltetracarbonsäure, oder auch andere unterwerti ge Alkohole, wie Benzylalkohol, 1,2-Di-(allyloxi)-3-propanol-Glycerol, Pentaerythrit, sowie Hydroxycarbonsäuren, wie beispielsweise 4-Hydroxymethalcyclohexan-

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carbonsäure. Auch diese Substanzen sind im wesentlichen aus der US-Patentschrift Re 27. 444 sowie aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 046 575 und aus den deutschen Auslegeschriften 1 024 654, 1 067 210 und 1 081 222 bekannt. In Verbindung mit selbstemulgierenden Polyestern sind auch Epoxidverbindungen mit mehr als einer Epoxidverbindung als polymerisierbare Phase brauchbar,' wie in der deutschen Offenlegungss ehr if ti 495 843 angegeben ist.*

Besonders vorteilhaft werden ungesättigte, mit Vinylmonomeren mischpolymerisierende Polyester verwendet, die in einem Gemisch aus Styrol und Methacrylsäuremethylester im Gewichtsverhältnis 1:4 bis 4:1 gelöst sind. Anstelle des Methacrylsäuremethylesters kann auch eine monomere Vinylverbindung verwendet werden, deren Löslichkeit für Wasser gleich oder höher ist als bei Methacrylsäuremethylester.

Außerdem können der Emulsion noch Polymere von hohem Molekulargewicht zugesetzt werden, die mit dem Monomeren nicht copolymer!sieren. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um Polymerisate des Styrols, Vinylchlorids,¹ Ester der Methacrylsäure und gegebenenfalls ungesättigte Polyester,¹ die mit Monomeren, wie beispielsweise Styrol, Methylmethacrylat usw. mischpolymerisierbar sind.

Um eine Emulsion vom Typ Wasser-in-Öl zu emulgieren, können Emulgatoren eingesetzt werden, die Wasser-in-Öl-Emulsionen zu bilden vermögen, deren Moleküle aus hydrophoben und hydrophilen Anteilen bestehen, die einzeln oder im Gemisch verwendet werden können. Bewährt haben sich insbesondere Emulgatoren, die gelöst in dem monomeren Anteil der Wasser-in-Öl-Emulsion in Gegenwart von Wasser teilweise

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abgeschieden werden. Die Eignung solcher Emulgatoren ist durch einen einfachen Versuch nachweisbar. Hierzu werden 5-10 Gew. % der zu prüfenden Emulgatoren bzw. des Emulgatorengemischs in den Monomeren des zu polymer!sierenden bzw. härtbaren Anteils der Emulsion gelöst und zu etwa 10 cm dieser Lösung einige Tropfen Wasser zugesetzt. Bei den besonders wirksamen Emulgatoren kommt es mit Einbringen des Wassers zu einer sichtbaren Abscheidung.

Als niedrigmolekulare Wasser-in-Öl-Emulgatoren sind z.B. Ester höherer Fettsäuren mit mehrwertigen Alkoholen, Amide höherer Fettsäuren, Salze von Alkylsulfonsäuren brauchbar. Aus der Velzahl der hochmolekularen Verbindungen haben sich Polymerisate bzw. Polykondensate bewährt, die völlig oder nahezu wasserunlöslich sind und hydrophile Gruppen, wie beispielsweise Carboxyl-,' Carboxylat-, Carboxamid-, Hydroxylgruppen, Ester- bzw. Äthergruppierungen, Amino-, Ammonium, Sulfonsäure- und/oder Sulfoxidreste enthalten. Derartige Emulgatoren sind beispielsweise in der deutschen Patentschrift 1 301 511 beschrieben. Mit gleichem Erfolg können Copolymerisate mit einer Säurezahl zwischen 8 und 12 eingesetzt werden, die aus einer polymerisierbaren Carbonsäure, wie beispielsweise Acrylsäure einerseits und Styrol andererseits bestehen und bei denen die freien Carboxylgruppen ganz oder teilweise mit organischen oder anorganischen Basen neutralisiert sind. Es können auch Polymerisate bzw. Copolymerisate des Styrole, Methylmethacrylats oder des Vinylacetats als Emulgator eingesetzt werden, wenn diese Polymerisate bzw. Copolymerisate im Emulsionspolymerisations-Verfahren in Gegenwart von Per Sulfaten erzeugt worden sind und demzufolge

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Sulfonsäurereste enthalten. Auch gesättigte und ungesättigte Polyester können als Emulgator wirksam sein,' insbesondere, wenn sie mit Alkalien zu einem Teil oder vollständig verseift worden sind oder wenn sie eine ausreichende Zahl von freien Hydroxyl gruppen enthalten. Diese Emulgatoren sind beispielsweise in der deutschen Au sie ge schrift 1 199 982 oder in der deutschen Patentschrift 1 267 845 näher beschrieben. Hierbei kann es sich um die gleichen Polyester handeln, die auch als Harzbestandteil des Harz-Monomeren-Gemisches verwendet werden. Ebenso lassen sich Pfropf-Mischpolymerisate, die in Gegenwart von Polyalkylenoxiden aus Styrol erzeugt werden können und beispielsweise in der deutschen Au sie ge schrift 1 169 671 beschrieben sind, als Emulgatoren einsetzen. Auch filmbildende Polymere, wie beispielsweise Cyclokautschuk oder Mischpolymerisate von Vinylverbindungen mit einem 8 C-Atome aufweisenden Rest, die in der deutschen Auslegeschrift 1 148 382 beschrieben sind, können als Emulgatoren verwendet werden. Ferner können als Emulgatoren hydrophobe Polymerisationsprodukte organischer Verbindungen eingesetzt werden, die vorzugsweise 0, 5 - 60 Gew. % an Oxiäthylengruppen als hydrophile Komponente enthalten. Vorzugsweise kann sich der hydrophobe Anteil dieser Emulgatoren aus Polyoxipropylen zusammensetzen und soll dann ein Molgewicht von über 600 aufweisen. Auch Mischpolymerisate mit einem Gesamtmolgewicht von über 800,' die zu 90 - 200 Gew. % aus Polyoxipropylen glycol und zu 10 bis 80 Gew. % aus Polyoxiäthylenglycol bestehen, sind geeignete Emulgatoren, wie aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 495 227 bekannt ist,- Weitere geeignete Emulgatoren sind in den deutschen Offenlegungsschriften 2 046 575 und 1 928 026 beschrieben. Die Wirksamkeit der in der organischen

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Phase löslichen Emulgatoren kann durch wasserlösliche, niedermolekulare, organische Verbindungen gesteigert werden, ' die sowohl einen hydrophilen als auch einen hydrophoben Anteil enthalten. Verbindungen dieser Art sind insbesondere Alkohol, organische Säuren, Äther, Ketone, Netzmittel und dergleichen. Selbstverständlich können die vorgenannten Emulgatoren einzeln oder im Gemisch eingesetzt werden. Die Menge des zu verwendenden Emulgators bzw. Emulgatorgemisches ist nach dem gewünschten Dispersionsgrad der Emulsion einzustellen, sie liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0, 05 bis 10, 0 Gew. %. In 75 - 10 Gew. -Teilen dieses polymerisierbaren Gemische werden dann 25 - 90 Gew. -Teile Wasser emulgiert. Um das Wasser in der organischen Phase zu verteilen, können gebräuchliche Rührwerke, Dissolver oder dergleichen Vorrichtungen eingesetzt werden.

Um die polymerisierbaren bzw. aushärtbaren Anteile dieser Emulsion zu polymerisieren bzw. auszuhärten, werden der Emulsion Katalysatoren und Acceleratoren zugesetzt. Diese Katalysatoren können,' wie beispielsweise Alkali, Formaldehyd, Sulfoxylate, Persulfate,¹ Wasser stoff peroxid, · Natriumhydrogensulfit oder Kobaltchlorid, was serlöslich sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit,¹ Katalysatoren bzw. Acceleratoren, die wie beispielsweise Benzoylperoxid, Lauroylperoxid, Äthylmethylketonperoxid,¹ Cyclohexanonperoxid,' Azodiisobuttersäurenitril,' N, N-diisopropyl-p-toluidin, ■ tertiäre Amine, wie Dirne thylparatolui din, Dimethyl- bzw. Diäthylanilin, und Cobaltnaphthenat in der polymerisierbaren Phase löslich sind,' zu verwenden. In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, neben einem in Wasser löslichen Katalysator bzw. Accelerator auch einen solchen zu verwenden, der in der zu polymerisierenden

Phase löslich ist. Diese katalytisch wirksamen Substanzen

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sollen in Mengen von 0,1 - 10 %,' bezogen auf das Gesamtgewicht der Emulsion,' dieser zugesetzt werden. Weiterhin können dieser Emulsion auch Inhibitoren, ζ. Β. 4-Äthyl-Brenzkatechin,' 3-Methyl-Brenzkatechin,' tertiäres Butyl-Brenzkatechin, I Toluhydrochinon,' Hydrochinen,' 2-, 5-Di-Terz-Butylchinon, ■ P-Benzochinon,'· Weichmacher, Füll- und Farbstoffe zugesetzt werden.

" Bei der Emulgierung des Wassers in der polymerisierbaren Phase wird die Emulsion zunächst auf einen Dispersionsgrad eingestellt, der in dem für die betreffende Emulsion charakteristischen Bereich liegt. Anschließend wir der polymerisierbare Anteil der Emulsion in an sich bekannter Weise unter Form gebung ausgehärtet und das entstandene Formteil gegebenenfalls getrocknet,' wie es in der deutschen Patentschrift (Patentanmeldung P 23 01 851. 1) beschrieben ist.

Für das Verfahren der Erfindung und die danach hergestellten Formteile ist es wesentlich, 1 daß ein möglichst feiner offenporiger Schaum entsteht mit einem durchschnittlichen Zelldurchmesser von nicht über 50 Ji,' vorzugsweise unter 20 u, erzeugt wird, in dem die Flamm Schutzkomponente gelöst oder als feinteiliger Feststoff in gleichmäßiger Verteilung enthalten ist. Diese Flammschutzmittel bauen offenbar bei erhöhten Temperaturen mit dem Kunststoff zusammen eine Sperrschicht auf, die auch bei Temperaturen über 800° C beständig ist und ein Ausbreiten der Flamme und damit des Brandes verhindert. Für die Bildung einer so beständigen Sperrschicht scheint die außerordentlich feinporöse Materialstruktur des offenporigen Emulsions schaum s ebenfalls wesentlich zu sein.

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Während halogenhaltige organische Verbindungen auch zusammen mit Antimontrioxid als Flamm Schutzkomponente in Emulsions schäumen kaum einen Flammschutz bieten, wird mit den erfindungsgemäß als Sperrschichtbildner einzusetzenden anorganischen Stoffen selbst in geringen Mengen eine Wirkung erhalten, die den Einsatz gleicher Mittel bei porenfreien Kunststoffen übertrifft. Als Sperrschichtbildner und Flamm Schutzkomponenten können erfindungs gemäß anorganische Verbindungen eingesetzt werden,¹ die bei höheren Temperaturen Wasser abspalten,' die beispielsweise Wasserglas in Form von Natrium- bzw. Kalium-Di- und Tri-Silikat, Calciumsulfat,¹ vorteilhaft als Dihydrat,' Silikate wie Magnesium-, Aluminium-Silikat, Borverbindungen wie Borax, Aluminiumhydroxid, Asbest oder Salze,'die mehr oder weniger Wasser in Form von Kristallwasser gebunden enthalten, das sie bei höheren Temperaturen abgeben. Ebenfalls gute Flammschutzwirkung wird mit nicht brennbaren anorganischen Stoffen erreicht, die bei Beflammung Kohlendioxid abspalten,' wie beispielsweise Calciumcarbonate Kreide und dergleichen. Diese Flamm schutzkomponenten können in Form einer wässrigen Lösung oder als pulverige Feststoffe in die Emulsion eingebracht werden.

Zusätzlich lassen sich Verbindungen einsetzen, die bei höheren Temperaturen flammhemmende Gase wie Stickstoff,' CC« , SC" abspalten/z. B. Natirumbikarbonat,⁽ Amoniumphosphat, Amoniumsulfat. Die letztgenannten Verbindungen sollten jedoch nur mit den bevorzugt einzusetzenden Flamm Schutzkomponenten, die bei Be flammung des Emulsionsschaumes gut isolierende Sperrschicht bilden, verwendet werden.

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Auch Verbindungen,■ wie beispielsweise Paraformaldehyd,' Harnstoff,¹ Phosphate,' Dicyandiamid,' Phosphorsäureester des Pentaerytrits, die bei höheren Temperaturen (220-300° C) sich zu flammhemmenden Dämm schichten aufblähen,¹ können eingesetzt werden. Die Dämmschichtbildner lassen sich auch als Lacke oder Lösungen zur Imprägnierung auf die fertigen Formteile auftragen,' während die erfindungsgemäß zu verwendenden anderen Flamm Schutzkomponenten als Sperrschichtbildner vor der Aushärtung in die Emulsion eingetragen werden.

Selbst mit geringen Mengen an vorgenannten sperrschichtbildenden Flamm Schutzkomponenten, beispielsweise von 5 20 Gew. %, bezogen auf die Emulsion wird ein hervorragender Flammschutz auch bei hohen Temperaturen über 1000° C erhalten.

Die erfindungsgemäß hergestellten flammfesten Formteile haben außerdem den Vorzug,¹ daß sie sich mit Wasser leicht löschen lassen und sich unter Einwirkung von hohen Temperaturen kaum verziehen. Eine derartige Widerstandsfähigkeit gegen Brändeinwirkung war nicht vorauszusehen, da mit gleichen Mitteln bei kompakten Harzen eine gleiche Wirkung kaum erzielt wird.

Der er findung s ge maß zu verwendenden Emulsion vom Typ Wasser-in-Öl können nach einer bevorzugten Variante des Verfahrens der Erfindung auch faserige Stoffe und/oder leichte Füllstoffe auch gröberer Körnung zugesetzt werden. Bewährt haben sich Kunst- und Schaum stoffe, I die sich in der Emulsion nicht lösen oder durch Anlösen oder Quellen nicht zerfallen,

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in Form kleinster,' gegebenenfalls blähfähiger Partikel,¹ Hohl-Kugeln, Vollkugeln,¹ sowie Füllstoffe mit gegebenenfalls größeren Teilchengrößen, wie beispielsweise aus Polyurethanen,' Melamin-,' Harnstoff-, Formaldehyd-, Phenol-, Epoxid-Harzen,· Polyamiden,' PVC, Polyvinylidenchlorid, '■ Acrylnitril,* Polymethacrylat u. a., oder aus geblähten anorganischen Stoffen, wie beispielsweise Glas,' Perliten,¹ Vermikuliten,' Schlacke, Bims. , Aber auch schwere Zuschlagstoffe wie Quarz, Kies, Asbest sind geeignet. Die vorerwähnten zusätzlichen Füll- oder Zuschlagstoffe können in Form von Fasern die mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Biegefestigkeit der erfindungsgemäß erzeugten Formteile erheblich anheben.

Es ist auch möglich, die verschiedensten Zuschlag- und Füllstoffe kombiniert zu verwenden, um die Dichte und die mechanischen Eigenschaften wie Druckfestigkeit, Biegefestigkeit der erfindungsgemäß erzeugten Formteile zu variieren.

Die Füll- bzw. Zuschlagstoffe können in so grober Körnung (z. B. 10-30 mm und mehr Durchmesser) eingesetzt werden, daß die Wasser-in-Öl-Emulsion, die bereits die anorganischen Flamm Schutzkomponenten enthält,' in die Zwischenräume der Zuschlagstoffe eingefüllt werden kann, wobei diese Emulsion zusätzlich noch Zuschlagstoffe in feiner, schlupffähiger Körnung (0, 05-2 mm Durchmesser) enthalten kann.

Für die Durchführung des Verfahrens und die damit angestrebten Wirkungen ist weiterhin die Entfernung des Wassers innerhalb kurzer Zeit wichtig. Untersuchungen haben ergeben,

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daß das Endechwindungsmaß bei Emulsionsschäumen erst dann erreicht ist, wenn ca. 75 - 85 % des eingebrachten Wassers entfernt sind.

Ein höherer Wassergehalt des aus Emulsions schaum bestehenden und nach der Erfindung erzeugten Formteils beeinträchtigt die gute Isolierwirkung des porösen Materials gegen Wärme und damit auch die Standfestigkeit dieses Materials bei höheren Temperaturen.

Emulsionswasser, das in dem Produkt verbleibt oder sehr langsam entweicht,' deutet darauf hin, daß das Wasser aus geschlossenen Zellen hinausdiffundieren muß. Gerade dieser Zustand führt durch unregelmäßige Trocknung a) zum Verzug und b) unter Flammeinwirkung zu starker Rißbildung. Es entstehen Öffnungen, durch die die Flammen durchschlagen.

Überwiegend geschlossenporiges Material nimmt nach Herausdiffundieren des Wassers kaum Feuchtigkeit an. Bei offenporigen Emulsionsschäumen läßt sich die für den Flammschutz vorteilhafte Restfeuchtigkeit durch Mitverwendung hygroskopischer Stoffe und solcher, die Wasser physikalisch gebunden enthalten,' das bei hohen Temperaturen abgegeben wird, unter Berücksichtigung der Luftfeuchtigkeit einstellen und erhalten. Bei Hitzeeinwirkung kann der Wasserdampf aus den offenen Poren entweichen, ohne daß darin ein Druck auf gebaut wird. Offenporige Schäume lassen sich während eines Brandes oder bei Brandgefahr mit Wasser auffüllen,¹ so daß zusätzliche Löschund Brandschutz-Effekte erhalten werden. Das Wasser trocknet ohne Schaden rasch wieder heraus. Auch eine Imprägnierung mit Flamm Schutzmitteln kann vorgenommen werden.

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Nach der Erfindung ist es daher erforderlich, die Struktur des Materials so einzustellen, daß eine ungehinderte Trocknung erfolgen kann und das Wasser nicht gezwungen ist, durch Zellwände hindurchzudiffundieren, d. h. die Offenporigkeit muß ausreichend garantiert sein. Dies kann einmal durch die Geschwindigkeit des Trocknungsprozesses selbst, ebenso wie durch Prüfung auf Durchlaß von Flüssigkeiten und Gasen, aber auch hilfsweise durch die Absorptionsgeschwindigkeit von Flüssigkeiten, z.B. im Tropfenabsorptionstest, geprüft werden. Für die nach dem Verfahren hergestellten flammfesten Formmassen, Formteile und Konstruktionselemente ist daher zu fordern, daß sie einen möglichst geringen Wassergehalt nach der Trocknung aufweisen, vorzugsweise nicht mehr als 0-5 %, der sich zumeist auch durch die Luftfeuchtigkeit von selbst einstellt.

Die Einstellung der Offenporigkeit des aus einer Wasser-in-Öl-Emulsion ausgehärteten Endproduktes läßt sich vorteilhaft dadurch erreichen,' daß die Emulsion vorzugsweise mit feinverteilten Flamm Schutzmitteln in ihrem Dispersionsgrad gegebenenfalls unter Verwendung von Emulgiermitteln, der mechanischen Feinverteilung über den Rührer, durch die Tourenzahl und Rührzeit der Emulsion so eingestellt wird, daß in der gewünschten Zeit nach der Aushärtung der erforderliche Trocknungsgrad erhalten wird. Gleichzeitig werden damit auch die mechanischen Eigenschaften eingestellt, die von dem Porenvolumen, der Strukturfeinheit und dem Verhältnis zwischen offenen und geschlossenen Zellen abhängig sind.

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Der erforderliche Dispersionsgrad kann in einfacher Weise nach einem neuen Verfahren dadurch ermittelt werden, daß die Viskosität der Emulsion einerseits mit ihrer Stabilität während der Aushärtung und der Entwässerbarkeit des ausgehärteten Produkte andererseits in Beziehung gesetzt werden, wie dies in dem deutschen Patent ......... (deutsche Patentanmeldung P 23 Ol 851. 1) offenbart ist.

Mit etwa sechs Testversuchen läßt sich eine Kurve ermitteln, aus der eindeutig der Dispersionsgrad zu ersehen ist, indem die Emulsion eingestellt werden muß, um nach der Aushärtung das fertige Formteil kurzfristig zu entwässern.

Hierzu werden etwa sechs Proben der Wasser-in-Öl-Emulsion mit steigender Viscosität, die durch Erhöhung der Tourenzahl, Rühr zeit, Temperatur, aber auch mit den Emulgiermitteln eingestellt werden kann,"bei sonst gleichen Ansatzbedingungen ausgehärtet. Von diesen sechs ausgehärteten Proben wird das Naß gewicht und die Entwässerung durch Trocknung bei einer Temperatur von 23° C unter Belüftung festgestellt. Das Verfahren kann auch abgekürzt werden, indem kurz nach der Aushärtung und nach Absaugen des Wassers mit Unterdruck der Gewichtsverlust bestimmt wird. Wird der prozentuale Gewichtsverlust bzw. Wasserverlust zur Viscosität in Beziehung gesetzt, so entsteht eine Kurve, aus der die am besten geeignete Viscosität bestimmt werden kann,' die einerseits zu einem ausreichend festen,' andererseits zu einem rasch trocknenden Produkt führt.

Das Verhältnis zwischen offenen und geschlossenen Poren läßt sich auch wie oben angeführt durch die Geschwindigkeit und

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Menge der Auf nähme von Flüssigkeiten (Wasser, Alkohol) in Probekörpern leicht ermitteln.

Zu berücksichtigen ist,¹ daß Zusätze von Flamm Schutzmitteln und Füllstoffen die Wasser-in-Öl-Emulsion erheblich in ihrem Verhalten ändern können. Eine Emulsion,' die nach der Härtung eine ausreichende Trocknungsgeschwindigkeit bzw. Offenporo sität besitzt,' kann durch Füllstoffzusätze zu einem fast ge schlossenen Zeil system fuhren. Die Einstellung des Dispersionsgrades sollte daher möglichst mit diesen Zusätzen erfolgen.

In der folgenden Abbildung werden anhand einer graphischen Darstellung die Veränderungen der Trocknungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Viscosität dargestellt. Es ist klar zu erkennen,' daß die Eigenschaften der ausgehärteten Produkte mit der Einstellung des Dispersionsgrades vorbestimmt werden.

Die in Figur 1 graphisch dargestellten Werte werden mit einer Wasser-in-Öl-Emulsion, bestehend aus 45 Gew. Teilen eines ungesättigten Polyestergießharzes und 55 Gew. Teilen Wasser, erhalten. Bei den Versuchen wurde jeweils die Viscosität geändert und das dazugehörende Probestück durch Absaugen entwässert. Der nach Absaugen festgestellte prozentuale Wasser verlust ist zur Viscosität vor der Aushärtung in Beziehung ge setzt. Die Veränderung des Wasserverlustes im Zusammen hang mit der Viscosität hängt mit der Stabilität der Emulsion während der Aushärtung zusammen. Die Offenporigkeit läßt sich,'wie deutlich erkennbar,' über den Dispersionsgrad einstellen, wie dies in dem deutschen Patent (deutsche

Patentanmeldung P 23 Ol 851. 1) beschrieben ist. Der Disper-

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sionsgrad wird in einem noch günstigen Trocknungsbereich zwischen 1500-200 cP eingestellt,¹ da in diesem Bereich die mechanischen Werte wieder ansteigen.

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Die nach dem neuen Verfahren hergestellten Formmassen und Formkörper erreichen bei niedrigen Dichten ab ca. 0,'15 eine Flammfestigkeit und mechanische Eigenschaften, die nicht annähernd zu erwarten waren.

So hat beispielsweise eine erfindungsgemäß erzeugte 4 cm starke Platte, die aus einer Emulsion mit einem Wassergehalt von 60 %, einem styrol-modifizierten Polyesterharz und 34 Vol. % Bläh glas (1-5 mm Körnung) hergestellt ist,' eine Dichte nach der Trocknung von 0, 38. Im Vergleich mit einem entsprechenden und nach vorbekanntem Verfahren aus geblähtem Polystyrol und Zement und einem mit Polyester schaum und Blähglas hergestellten Material ergeben sich folgende Festigkeit s werte:

Material

_n. Druck- Biege- Wärme-. festigkeit festigkeit leitzahl _ kp/qcm kp/qcm /C

Polystyrol ge	0,3	3
schäumt/Zement	0,5	15
Polyester ge
schäumt/	0,37	32
Bläh glas
Emulsion s schaum /	0,37	60
Bläh glas

30

0,1 0,15

0, 06 0, 047

Bei direkter Beüammung der senkrecht aufgestellten vorer wähnten Emulsions schaumplatte mit einem Butanbrenner, der auf der Plattenoberfläche 1600° C erzeugt, wird erst nach 55 Minuten auf der Rückseite der Platte mit einem Thermoelement

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eine Temperatur von 140° C gemessen. Dabei ist festzustellen, daß die aus Einsparungsgründen verwendeten Füllmittel die Temperaturleitung nicht unwesentlich zum Nachteil der Flammfestigkeit begünstigen.

Die günstigen Ergebnisse des erfindungsgemäß erzeugten Emulsions schaum s sind offenbar dadurch zu erklären, daß. aufgrund der Strukturfeinheit der ausgehärteten Emulsion mit Entweichen des Wassers eine ausgezeichnete Temperaturisolierung erreicht wird, die sich auch bei höheren Temperaturen kaum ändert.

Die geringfügige Änderung der Wärmeleitzahl (kcal/m · h · C) bei steigenden Temperaturen ergibt sich aus der nachfolgenden Tabelle:

0°C 20°C 60°C

Emulsions schaum ohne Füllstoff,' 0,047 0,048 0,049 Dichte 0, 3

Emulsionsschaum mit Füllstoff 0,0475 0,0485 0,05 (geblähtes Mineral), -

Harz : Füllstoff =1:1,
Dichte 0,35

Damit wird ersichtlich,' daß die Veränderung der Wärmeleitzahl geringer ist,'als dies für konventionelle Isolier schäume wie beispielsweise aus Polystyrol bekannt ist.

Zur näheren Kennzeichnung der Eigenschaften unter Flammeinwirkung werden im folgenden vergleichende Versuche aufgeführt, wobei die erfindungsgemäß zu verwendenden Flammschutzkomponenten kompakten Harzen und Emulsion· schäum en zugesetzt werden.

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Wie schon erwähnt, wird bei Durchführung des Verfahrens der Erfindung durch Einstellung des Dispersionsgrades der Anteil an offenen Zellen im ausgehärteten Produkt vorbestimmt und er ermöglicht, daß 75 - 85 % des mit der Emulsion eingebrachten Wassers in möglichst kurzer Zeit ohne Aufwand zu entfernen sind. Damit wird die für den Flammschutz der erfindungsgemäßen Produkte offenbar notwendige offene Zellstruktur erhalten und in dem erfindungsgemäß erzeugten Formteil auch die Einstellung des Restwassers unter Berücksichtigung der Luftfeuchtigkeit, Zusatz von hygroskopischen Stoffen und solchen Zusätzen, die Wasser physikalisch gebunden enthalten, auf eine Menge von vorzugsweise zwischen 0 und 5 %, maximal 14 %, bezogen auf das Volumen, gewährleistet.

Der vorteilhafte Restwassergehalt variiert je nach Dichte und Brennbarkeit des Materials und seinem Gehalt an Füllstoffen.

Von Vorteil ist es, wenn bei.der Durchführung des Verfahrens der Erfindung Emulgiermittel und Maßnahmen berücksichtigt werden, die zu offenporösen Schäumen führen und in dem US-Patent Re 27. 444, in dem US-Patent 373. 487 und in den belgischen Patenten 785. 091 und 741. 308 beschrieben sind.

In diesen Veröffentlichungen sind jedoch nicht die Maßnahmen angegeben, die zu einem geringen Wasserrest in dem getrockneten Produkt führen. In den folgenden Untersuchungen wird daher, ausgehend von drei Rezepturen für Emulsions schäume, zunächst die Einstellung des geringen Wassergehalts im Endprodukt über den Dispersionsgrad vorgenommen. In der folgenden Tabelle wird die Zusammensetzung des Ansatzes für die Emulsions schäume aufgeführt und mit der angegebenen

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Viscosität der Wert ermittelt, der eine entsprechende Entwässerung und Offenporigkeit des Produkts mit den eingebrachten Flamm Schutzmitteln gewährleistet.

Die Zusammensetzung der Proben variiert lediglich in der Menge des zugegebenen Wassers zur Emulsion, in der Viscosität und in den verschiedenen,' im Brandtest geprüften Flamm Schutzmitteln. Die Herstellung der Proben geschieht in bekannter Weise. Die polymerisierbaren Anteile des Ansatzes und der darin lösliche Zusatz - ohne Beschleunigerwerden mit Wasser zur Wasser-in-Öl-Emulsion angesetzt. Der fertigen Wasser-in-Öl-Emulsion, dem Wasser oder dem Harz wird wahlweise das Flammschutzmittel zugegeben, zum Schluß das Peroxid mit den Füllstoff en eingerührt. Die Emulsion wird in einem Polyäthylenbehälter 7x7x3 cm vergossen und ausgehärtet. Vor Entnahme des Gießlings wird das Naßgewicht ermittelt und die Probe bis zur Gewichtskonstanz bei 23° C getrocknet. Es werden der Restwassergehalt bestimmt und der Brandtest durchgeführt. Bei dem Brandtest (s. Tabelle 2) wird die Probe senkrecht eingespannt und mit einem Butanbrenner im rechten Winkel beflammt, der in seinem hellblauen Flammkern eine Temperatur von 1600 C erzeugt. Der Flammkern von 1600° C wird auf die Oberfläche des Prüfkörpers so ausgerichtet, daß an dieser Stelle auf einer Fläche mit einem Durchmesser von ca. 15 - 20 mm eine Temperatur von ca. 1600° C entsteht. Auf der Rückseite des Probeteils wird über eine Bohrung im Abstand von 10 mm vom Flammkern entfernt die Temperatur mit einem Thermoelement während einer Zeit von 5 Minuten verfolgt. Zusätzlich wird die durch die BefLammung entstandene Tiefe der Brandmulde im Zentrum nach Entfernen der verkohlten Anteile gemessen.

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Tabelle Nr.

cn ο co

Versuchs-Nr.	1	2	3-13	X	15	16	17	18	19
Harz	UP 1	UP 2	UP 1	X	X	X	X	X	X
Polymere	80	90	80		X	X	X	X	X
Monomere				X
Benzoyl - Pe roxidpaste mit Gew. % B enzoylpe roxid	MMA	Styr.	MMA	X	X	X	X	X	X
Beschleuniger Dime thyl-p-tolui din	20	10	20	X	X	X	X	X	X
Inhibitoren	3,0	3,0	3,0	X	X	X	X	X	X
Emulgator	0,3	0,3	0,3	X	X	X	X	X	X
Kondensationsprodukt aus Propylen- u. Äthylenglycol	C 10	C 10	C 10		X	X	X	X	X
Wasser	P 123			X
Rührzeit in see.	1,5	1,0	1,5	125	X	X	X	X	X
Emulsionstemperatur in C°	125	125	125	180	150	200	300	125	X
Viscosität in cP	150	180	150	23	180	180	210	180	X
Gel. Zeit in Minuten	25	23	23	2600	24	24	24	23	X
1500	1600	1800	5	2800	3800	3500	1800	X
12	5,5	6	5	6	5	5,5	6

In Tabelle l werden nachfolgend erläuterte Abkürzungen verwendet: .

UP = Ungesättigte 1. Handelsübliches Produkt aus Malein-Polyesterharze - „ ■ . ■ —* und Phthalsäureanhydrid und Propylen-

glycol;

Styrolgehalt 35 %, Viscosität 650-100 eP bei 20° C, Säurezahl unter 30 = UP 1 2. Handelsübliches Polyestergießharz auf Hetsäurebasis;

Typ 1110 nach DIN 14946,' Chlor gehalt 27 %, Säurezahl max. 30, Styrolgehalt 25 % = UP 2

Polymere

1. - Polymethacrylsäuremethylester (Suspensionspolymerisat aus ca. 95 % MMA und 5 % Acrylsäurebutylester); Korngröße ca. 20 -5Ou= PM

Monomere

1. Styrol = St

2. Methacrylsäuremethylester = MMA

3. Acrylnitril = AN

4. Acrylsäurebutylester = ASB

5. Äthylenglycoldimethacrylat = EGM

Peroxide

1. Benzoylperoxid 50 %ig = BP

Be s chleunige r

1. Dimethyl-p-Toluidin 50 %ig = DMT

Inhibitor

1. C 10 (Hersteller Oxido)

Emulgator 1. Plüronic 123 (Hersteller Wyandott):

Kondensationsprodukt aus Propylen- und Äthylenglycol = P 123

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Tabelle Nr. 2

BRANDTEST

Probe Nr.	cn	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	(O	O
Temperatur der Rück- 1'	<=> co Verwendetes Flamm schutz- 00 mittel	100	20.	35	48	40	30	35	33	32	23	20	30	24		J\
seit«, gemessen nach: _t	*"■* Gew. Anteil d. Flammschuts- o mittels auf 100 Gew. Teile CjO Emulsion	-	' 30	100	100	100	50	-57	44	43	28	25	45	27		JD
3'		IM	100	-	m	-	68	73	55	55	34	33	50	34
4·	Gew.d. Vers.Körpers nass	-		m	-		77	82	65	60	43	42	58	45
5'	Gew. d. Vers. Körpers η. 48 St.			m	m		80	87	75	65	62	50	66	53
	Gew. d. Vers. Körpers trocken
Tiefe der Brandxnulde nach Entfernung der verkohlten Schicht in mm χ * mehr al« 10 mm	Restwasser bei Durchführung des Brandtests in Gew. %	X	X	X	X	X	6	4,5	6	7	8	5	9	7,5
-	Sb3O3	Bläh, ton	Quarz 2»3mm	Foam· aus T mm	Perlit 10-100/	Krei- de	Krei de	Al.N« silika	Na- di •ilika			Borax NaDi. silikat
-	1.33	18,9	286	40	22,8	249;	22	22	.10	22	'7	10
165	170	184	275	110	115	271	147	143	170	170	148	170
124	110	135	245	85	85	250	120	115	133	135	115	135
82	85	110	238	65	68	235	112	95	92	95	93	88
4, 24	3,0	8,0	5,0	4,0	4,5	3,0	16	10	5	5,8	IZ	1,8

Tabelle Nr. 2

20 χ 33 χ 4 cm

cn

co

ro

co

Probe Nr.	3·	14	15	16	17	Min.	18	19	■ ■
Temperatur der Rück- 1'	4·	30	30	36	30	10·	24	25
seite, gerne ssen nach:	5·	37	40	55	40	20·	25	25
	46	55	65	45	30'	35	38
	65	58	70	50	40·	50	49
Tiefe der Brandmulde nach Entfernung der verkohlten Schicht in mm χ = mehr als 10 mm	100	65	75	60	50'	85	90	OJ
					55·	140	140	Ul-
Ve τ wendete s Flamm Schutz mittel								CD
Gew. Anteil d. Flamm Schutz mittels auf 100 Gew. Teile Emulsion	10	6	6	6		35	35
Bläh glas, Körnung 10-20 mm auf 100 Vol. Teile Emulsion
Gew. d. Vers. Körpers nass	AU- hydrox	Al,- hydrox	AU- hydrox,	AU- hydroa		Borax NaSiU 1:5	AU- hydrox
Gew. d. Vers. Körpers n. 48 St.	10	22	20	20
Gew. d. Vers. Körpers trocken						200 Vol. Ί	200 VoUT
Rest-Wasser bei Durchführung des Brandtests in Gew. %	146	170	170	200		2400	2500
82	98	65	60		1800	1750
80	67,3	85	90		1150	1175
3, 5	1,3	5,8	5,0		5	6

2 3 5 B 5 9 7

Mit den danach durchgeführten Versuchen sollen beispielhaft das Vorgehen nach der Erfindung und die mit dem neuen Verfahren erreichten Ergebnisse erläutert werden.

Bei dem Versuch 1 enthält die Probe keinerlei Flammschutz. Die Probe fängt insgesamt sofort nach Beflammung an zu brennen und bereits nach 1 Minute ist durch die Probe ein 3, 5 cm breites Loch durchgebrannt. Der Versuch wird unterbrochen. Die Probe hat Dreiviertel ihres Gewichts verloren.

Versuch 2 wurde mit einem chlorierten handelsüblichen Polyesterharz, Chlor-Paraffin-Gehalt 20 %, und unter Zusatz von Antimontrioxid 5 % hergestellt. Nach etwas über 2 Minuten ist die Probe durchgebrannt.

Bei den Versuchen 3-5 wird das Verhalten des Materials bei Verwendung von Füllstoffen mit gröberer Körnung demonstriert, nämlich mit Quarz (Durchmesser 2-3 mm), Blähton(Durchmesser 2-3 mm) und Borsilikatglas (Durchmesser 1 mm). Auch diese Proben befriedigen nicht, da sie insgesamt auf der Fläche anfangen zu brennen und nach kurzer Zeit die Maximai-Temperatur von 100 C auf der Rückseite erreicht ist.

Eine eindeutige Verbesserung wird nun jedoch mit Perlit und Kreide erreicht, wobei für Perlit ein Gemisch aus sehr feinen Anteilen, Korn-Durchmesser ca. 40 yu, und gröberen Anteilen bis zu 2 mm verwendet wurde.

Versuche 3-8 erhielten unter folgenden Gesichtspunkten die Zusätze. Es wird davon ausgegangen, daß bei dem Flammschutz

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die Verteilungsverhältnisse zwischen den flammschätzenden und brennenden Stoffen von Bedeutung sind. Die Zusätze in den vorgenannten Versuchen 3-8 wurden daher in Volumenanteilen vorgenommen, und zwar jeweils auf einen Volumenanteil Emulsion wurden zwei Volumenanteile des Füllstoffs zugesetzt. Die Proben 3-5 mit groben Füllstoffen fangen auf der gesamten Fläche sofort an zu brennen, die Temperatur von 100 C wird nach kurzer Zeit auf der Rückseite erreicht. Deutlich unterscheiden sich hiervon die mit feineren Füllstoffen versehenen Proben 6,'7 und 8 mit Perlit und Kreide. Hier ist ein deutlich wirksamer Flammschutz bereits festzustellen. Das Gemisch aus fein- und gröberteiligem Perlit erfüllt bereits die für die Durchführung des Verfahrens erforderlichen Bedingungen, ebenso auch die Kreide. -

In den Versuchen 9-13 wird der Brandschutz mit verschiedenen Silikaten und Borax nachgewiesen. Es zeigt sich, daß die auf der Rückseite gemessene Temperatur langsam und mäßig ansteigt. Die Tiefe der Brandmulde liegt zwischen 5 und 9 mm. Über dem Brandherd breitet sich eine mehr oder weniger feste, isolierende Schicht aus, die nach Beseitigung eine einwandfreie Beschaffenheit des mit der Flamme behandelten Materials erkennen läßt. Die Versuche 14-17 werden mit steigender Konzentration an Flamm Schutzmitteln und steigendem Porenvolumen vorgenommen und es zeigt sich, daß der Flammschutz auch bei niedrigeren Dichten nicht nachläßt, sondern eher zunimmt. Bei den Versuchen 18 und 19 wird der Flamm wider stand an 4 cm starken Platten geprüft, die aus einer Emulsion mit 55 % Wasser und ungesättigtem Polyestergießharz unter Verwendungeines Silikatgemisches (Versuch 18) und Aluminiumhydroxid (Versuch 19).und Blähglas (Korndurchmesser 20 - 30 mm) hergestellt wurden. Das Volumenverhältnis zwischen dem Füllstoff und der mit Flamm Schutzmitteln versehenen Emulsion beträgt 1 : 2.

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Über den Versuch 1-9 wurde bereits des näheren in der voraufgegangenen Beschreibung berichtet.

Bei beiden Versuchen wird erst nach 55 - 58 Minuten in einer Entfernung von.4 cm vom Temperaturmaximum der Gegenseite eine Temperatur von 140 C gemessen. Dabei ist diese Höchsttemperatur nach der Zeit von ca. 55 - 58 Minuten auf der Rückseite auf die unmittelbare Einwirkung des Brenners auf einen Kreis von einem Durchmesser von etwa 25 mm beschränkt. Die Temperatur fällt in der Umgebung rasch auf 60-70 C und erreicht etwa 30 C in Entfernung von 6 cm vom Brandherd auf der Rückseite. Das Teil ist bis auf die direkte Flammeinwirkung durch den Brenner unbeschädigt. Die Tiefe der Brandmulde ist 35 mm. Bei dem Versuch 19 kam nach 60 Minuten die Flamme auf der Rückseite durch, während beim Versuch 18 die Rückseite völlig unbeschädigt blieb.

Zum Herabsetzen der Entflammbarkeit an sich können die gleichen Mittel mit höherer Konzentration eingesetzt werden, wobei dies auf bestimmte Teile oder Flächen beschränkt sein kann. Neben einer zusätzlichen Oberflächenimprägnierung kann durch höhere Konzentration der Flammschutzmittel in der Oberfläche oder nachträgliches Beschichten die EntfLammbarkeit unterbunden werden. Dabei kann man sich auch und mit Vorteil wasserbindender Trockenmittel bedienen, z. B. durch Zusatz geringer Mengen hygroskopischer Salze wie Calciumchlorid, Lithium chlorid, Glycerin, höheren Alkoholen, Glykolen, Kohlenhydraten, Zellulose, Stoffe, die durch Luftfeuchtigkeit sich mit Wasser anreichern. Die dadurch entstehende geringfügige Wasseranreicherung beeinträchtigt die Isolierfähigkeit

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des Materials und die Trocknung kaum oder gar nicht. Der Feuchtigkeitsgehalt kann damit sehr genau eingestellt werden und ein Maximum auch bei niedrigen durchschnittlichen Luftfeuchtigkeitsgraden von 25 - 30 % erhalten bleiben.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Formteile mit Zellstruktur erhalten, deren Porenvolumen 25 - 85 Vol. % betragen und deren Poren zum überwiegenden Teil offen sind. Diese Formteile sind gekennzeichnet durch einen Gehalt an nicht-brennbaren anorganischen Verbindungen in Mengen von 5 - 20 Gew. % - bezogen auf das Gewicht des Formteils - und einem Re st was sergehalt von maximal 8 - 14 Vol. %, vorzugsweise 0 - 5 Vol. %, - bezogen auf das Gesamtvolumen des Formteils. Durch entsprechende Formgebung können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sämtliche bautechnische Elemente erzeugt werden, die im Baugewerbe verwendet werden. So ist es beispielsweise möglich, nach dem Verfahren der Erfindung die zur Erstellung von Wänden notwendigen Formteile, wie beispielsweise Wandplatten, ziegelähnliche Körper verschiedenster Ausformung und Dimensionen, Wandverkleidungselemente, Stützen, Träger, Verstärkungen, Tür- und Fensterrahmen, Türplatten und dergleichen, herstellen. Ebenso lassen sich für Bauzwecke Verschalungen, einzelne Schalungselemente, Schalungssteine und stützende Elemente, die z. B. mit Glasfasern verstärkt sind, anfertigen. Entsprechend dem Verfahren der Erfindung können die umgekehrten Emulsionen auch zum Ausgießen von bautechnisch bedingten Hohlräumen oder als Estrichmassen Verwendung finden. Das Verfahren der Erfindung läßt sich ebenfalls durchführen, wenn die umgekehrten Emulsionen auf rauhe Wände oder solche, die mit einem Trägerbelag, wie beispiels-

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weise Faserstoffplatten oder Rippenstreckmetall versehen sind, aufgespritzt und dann ausgehärtet werden. Gemäß dem Verfahren der Erfindung können auch Träger für Öl- und Wassertanke sowie für Badewannen und ähnliche Vorrichtungen erzeugt werden. Weiterhin ist es möglich, nach dem Verfahren der Erfindung Rohrummantelungen, Isolierschichten und ganze Isolierwände bzw. -formteile herzustellen.

Aber auch Möbel, Möbelteile, Innenausstattungen von Wohnungen, wie beispielsweise Paneele, Borde, Bilderrahmen, Vorrichtungen zum Aufhängen von Gardinen können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gefertigt werden. Das erfindungagemäße Verfahren gibt weiterhin die Möglichkeiten zur Herstellung von Formteilen, die zur Ausstattung von Großräumen als Teile für die industrielle Fertigung, wie beispielsweise Gehäuse, Unterkunftsprovisorien und Dachabdeckungen in den verschiedensten Einsatzbereichen verwendet werden können.

Da sich die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formteile der Erfindung bei Beflammung als praktisch unbrennbar erweisen, können diese Formteile auch als sogenannte Brandschutz wan de oder -mauern sowie als Brandschutztüren eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäßen Materialien haben darüber hinaus den wesentlichen Vorteil, daß sie weitgehend witterungsbeständig sind und der Fäulnis nicht unterliegen. Durch ihr relativ hohes Porenvolumen und ihren geringen Gehalt an freiem Wasser sind die erfindungsgemäß erzeugten Formteile im Vergleich zu einem porösen Formteil, dessen Poren vollständig mit Wasser gefüllt

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sind, sehr leicht land zeigen praktisch kein Machschwinden. Die erfindxmgsgemäßen Formteile- können vielmehr als ausgesprochen formtreu bezeichnet werden, Selbst unter den extremen Bedingungen eines Femexstotrms bewahren die erfindungsgemäßen

Formteile ihre Form über längere Zeit.

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Claims (8)

1. Patentansprüche

   Verfahren zur Herstellung von Formteilen mit Zellstruktur durch Polymerisation bzw. Aushärten von Emulsionen von 25 - 90 Gew. Teilen Wasser in 75 - 10 Gew. Teilen eines polymer! sie rbaren bzw. härtbaren und im wesentlichen flüssigen Harz-Monomeren-Gemisches in Gegenwart von Katalysatoren und gegebenenfalls Emulgatoren, Netzmitteln, Beschleunigern, Inhibitoren, vernetzenden Verbindungen, Weichmachern, Füllstoffen und Farbstoffen bei normaler oder erhöhter Temperatur unter Form gebung nach Patent (Patentanmeldung P 23 01 851.1), dadurch gekennzeichnet, daß in der Emulsion mindestens 5 - 20 Gew. % eines nicht-brennbaren anorganischen Stoffes oder Stoff gemisches in feinster Verteilung gelöst bzw. in Pulverform mit durchecnnittlidien Korngrößen von nicht über 50 ^i Durchmesser gleichmäßig verteilt und die Emulsion in ihrem Dispersionsgrad so eingestellt wird, daß nach der Polymerisation bzw. dem Aushärten das eingebrachte Wasser durch Trocknen leicht zu entfernen ist und in dem Polymerisat ein Rest an nicht gebundenem Wasser von maximal 8-14 Vol. %, vorzugsweise von 0-5 Vol. %, verbleibt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als nicht-brennbare anorganische Stoffe bzw. Stoffgemische solche eingesetzt werden, die bei höherer Temperatur Wasser abspalten.
3. 3. Verfahren nach Ansprüchen 1-2, dadurch gekennzeichnet,

   daß als nicht-brennbare anorganische Stoffe bzw. Stoffgemische solche eingesetzt werden, die bei Beflammurig Kohlendioxid abspalten, - *

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4. 4. Verfahren nach Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den nicht-brennbaren anorganischen Stoffen bzw. Stoffgemischen Verbindungen eingesetzt werden, die bei höheren Temperaturen flammhemmende Gase abspalten.
5. 5. Verfahren nach Ansprüchen 1 -, 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den nicht-brennbaren anorganischen Stoffen bzw. Stoffgemischen und den gegebenenfalls vorhandenen Verbindungen, die bei höheren Temperaturen flammhemmende Gase abspalten, Verbindungen zugesetzt werden, die bei höherer Temperatur sich zu flammhemmenden Deckschichten aufblähen, welche einen gegen Hitze und Beflammung isolierenden Schaum bilden.
6. 6. Verfahren nach Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet,¹ daß die Formteile zusätzlich in Form eines Lackes oder einer Lösung mit Verbindungen imprägniert werden, die bei höherer Temperatur sich zu flammhemmenden Deckschichten aufblähen, welche einen gegen Hitze und Beflammung isolierenden Schaum bilden.
7. 7. Verfahren nach Ansprüchen 1 - 6,'dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-brennbaren anorganischen Stoffe in Mengen von 5-30 Gew. % - bezogen auf das Gesamtgewicht der Emulsion in diese eingerührt werden.
8. 8. Formteile mit Zellstruktur, deren Porenvolumen 25 - 85 Vol. % beträgt und deren Poren zum überwiegenden Teil offen sind, gekennzeichnet durch einen Gehalt an nicht-brennbaren anorganischen Verbindungen in Mengen von 5 - 20 Gew. % - bezogen auf das Gewicht des Form te ils - und einem Restwassergehalt von maximal 8-14 Vol. %, vorzugsweise von 0 - 5, 0 Vol. % bezogen auf das Gesamtvolumen des Formteils.

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