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Verfahren zur Herstellung von Urethangruppen enthaltenden Schaumstoffen
Schaumstoffe mit den verschiedenartigsten physikalischen Eigenschaften werden nach dem IsocyanatPolyadditionsverfahren aus Verbindungen mit mehreren aktiven Wasserstoffatomen, insbesondere Hydroxylund/oder Carboxylgruppen enthaltenden Verbindungen und Polyisocyanaten, gegebenenfalls unter Mitverwendung von Wasser, Aktivatoren, Emulgatoren und andern Zusatzstoffen, seit langem in technischem Massstab hergestellt. Es ist möglich, bei geeigneter Wahl der Komponenten sowohl elastische als auch starre Schaumstoffe bzw. alle zwischen diesen Gruppen liegenden Varianten herzustellen.
Man hat auch bereits als Zusatzstoffe Silikonöle den zu verschäumenden Massen zugesetzt, welche die Porenstruktur und insbesondere die Porengrösse variieren, aber auch zur Stabilisierung der sich ausbildenden Schaumstruktur vor der endgültigen Verfestigung des hochmolekularen Gebildes beitragen sollten.
Gegenstand der Erfindung ist nunmehr ein Verfahren zur Herstellung von Urethangruppen enthaltenden Schaumstoffen aus Polyoxy- und/oder Polycarboxylverbindungen und Polyisocyanaten in Gegenwart von modifizierten Silikonölen als Zusatzstoffe. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verschäumung in Gegenwart von Organosiloxymethylälkanen der Formel
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in der R einen einwertigen Kohlenwasserstoffrest mit 1 - 8 Kohlenstoffatomen, R'und R"Wasserstoffatome oder einwertige niedere Kohlenwasserstoffreste, x eine ganze Zahl grösser als 3, y eine ganze Zahl grösser als 2 und n eine der Zahlen 3 und 4 bedeuten, durchgeführt wird.
Der Zusatz derartiger Organosiloxymethylalkane bringt eine wesentliche Verringerung der Empfindlichkeit des Schaumstoffes mit sich (Desensibilisierung), was zu einer grossen Produktionssicherheit führt.
Die Mitverwendung dieser Zusatzstoffe erlaubt ferner eine grössere Schwankungsbreite für die verschiedenen Schaumrezepturen, nachdem bekannt ist, dass schon geringfügigste Abweichungen von der mengenmässigen Zusammensetzung des schaumfähigen Reaktionsgemisches zu technisch unbrauchbaren Schaumstoffen führen kann. Hinzu kommt eine hervorragende Stabilisierung des auftreibenden Reaktionsgemisches durch die neuen Zusatzstoffe.
Letzteres zeigt sich vor allen Dingen bei der Herstellung von Schaumstoffen aus Polyäthern, Polyisocyanaten und Wasser im Einstufenverfahren, dessen Verwirklichung die grosse Schwierigkeit entgegenstand, dass die üblichen Katalysatoren die gleichzeitig umlaufende Umsetzung der Hydroxylgruppen des Polyäther mit dem Polyisocyanat und die Umsetzung des Wassers mit dem Polyisocyanat nicht in erforderlichem Masse zu koordinieren vermöchten, so dass die Schaumstoffe meist vor ihrer Aushärtung zusammenbrachen.
Die normalen Silikonöle vermögen dieses Zusammenbrechen nicht zu verhindern, während bei den erfindungsgemäss zu verwendenden Organosiloxymethylalkanen die Stabilisatorwirkung so beträchtlich ist, dass man mit ihrer Hilfe auch Schaumstoffe auf Polyätherbasis im Einstufenverfahren glatt herstellen kann.
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Die erfindungsgemäss als Zusatzstoffe zur Verschäumung von Urethangruppen enthaltenden Schaumstoffen zu verwendenden Organosiloxymethylalkane gehorchen der allgemeinen Formel
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beispielsweise in der deutschen Auslegeschrift Nr. 1108917 beschrieben. Sie lassen sich z. B.Tris- (hydroxymethyl)-alkan oder mit Pentaerythrit und am andern Ende mit einem Polyalkylenglykol- monoalkyläther unter Zumischung eines Katalysators bei Temperaturen zwischen 50 und 3000C zur Umesterung bringt.
Die letztgenannten Äther können verschiedene Reste R'in einer Polyalkylenoxyd-Kette enthalten, also in an sich bekannter Weise aus mehreren Alkylenoxyden mischpolymerisiert sein, z. B. durch Kombination von Äthylenoxyd und Propylenoxyd, Butylenoxyd, Styroloxyd.
Polyoxy-und/oder-Carboxylverbindungen sind z. B. lineare oder verzweigte Polyäther, von denen viele leicht zugängliche Typen in starkem Ausmass sekundäre Hydroxylgruppen enthalten. Genannt seien die Polymerisate des Propylenoxyds, der Butylenoxyde, Epichlorhydrins oder Styroloxyd ; die Addukte dieser Alkylenoxyde an die verschiedenartigsten Alkohole wie Alkandiole, Trimethylolpropan, Glyzerin, Hexantriole, Pentaerythrit, Zucker, Phenole wie Hydrochinon oder 4, 4'-Dioxydiphenylmethan oder an Amine wie Äthylendiamin, Hexamethylendiamin, Anilin oder die Phenylendiamine. An Polyäthern mit vorwiegend primären Hydroxylgruppen seien Polyäther aus Äthylenoxyd, Trimethylenoxyd oder Tetrahydrofuran sowie deren Substitutionsprodukte und Addukte an geeignete Startmolekeln genannt.
Verwiesen sei auch auf Polythioäther aus Thiodiglykol und gegebenenfalls verschiedenen Diolen, auf Polyacetale aus polyfunktionellen Alkoholen und Formaldehyd und nicht zuletzt auf die Polyester, die durch Kondensation von polycarbonsäuren wie Adipinsäure, Sebazinsäure, Terephthalsäure mit den verschiedensten Alkoholen wie Äthylenglykol, Propylenglykol, Trimethylolpropan, Polyäthylenglykolen oder Polypropylenglykolen erhalten werden können, wobei auch gleichzeitig Aminoalkohole wie Triäthanolamin oder auch Diäthanolamin mitverwendet werden können. Die verschiedenen Polyhydroxyloxyverbindungen können in Mischung eingesetzt werden, wobei auch ein Zusatz von niedermolekularen Substanzen wie z. B. den genannten Alkoholen möglich ist.
Jedoch sollen die Polyoxyverbindungen ein OH-Äquivalent zwischen 100 und 3000 besitzen, wobei unter OH-Äquivalent die Menge an Polyoxy-und/oder Polycarboxylverbindung in Gramm verstanden werden soll, die 1 Mol funktionelle Gruppen enthält.
Als Polyisocyanate können die verschiedenen bekannten aliphatischen, araliphatischen oder aromatischen Isocyanate mit mehr als einer Isocyanatgruppe im Molekül eingesetzt werden. Als wenige Bei-
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isocyanat oder Decamethylendiisocyanat sowie deren NCO-Gruppen enthaltendenAnlagerungsprodukte an polyfunktionelle Hydroxyverbindungen, wie sie oben angeführt sind ; ferner Polymerisate obiger Isocyanate, wie sie z. B. in den deutschen Patentschriften Nr. 1022789 und Nr. 1027394 beschrieben sind. Natürlich können auch beliebige Mischungen eingesetzt werden.
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MengenTemperaturen durch einfaches Mischen der Polyisocyanate mit den Hydroxyl- und Carboxylgruppenträgern, wobei gegebenenfalls Wasser, Beschleuniger, Emulgatoren und andere Hilfsstoffe mitverwendet werden.
(Der Zusatz von Wasser kann in den Fällen überflüssig werden, in denen als Verbindungen mit mehreren reaktionsfähigen Wasserstoffatomen, Polyestern oder andern hochmolekularen Verbindungen verwendet werden, die freie Carboxylgruppen enthalten). Hiebei bedient man sich vorteilhafterweise maschineller Einrichtungen, wie sie z. B. in der franz. Patentschrift Nr. 1. 074. 713 beschrieben sind. Als Beschleuniger werden bevorzugt tertiäre Amine eingesetzt, z. B. Dimethylbenzylamin, N-Alkyl-morpholin, N, N-Dialkylpiperazin, N, N'-Endoäthylenpiperazin, 1-Alkoxy-3-dimethylaminopropane, aber auch Stickstofffreie Basen wie Alkalien, Alkaliphenolate, Alkalialkoholate oder auch Erdalkalioxyde ; auch Salze von Aminen mit organischen Säuren seien hier erwähnt.
An Emulgatoren sei auf die sulfonierten Rizinusöle verwiesen und auf Alkylenoxydaddukte an hydrophobe Hydroxyl- oder Aminogruppen enthaltende hydrophobe Substanzen. Zusatzstoffe zur Regulierung von Porengrösse und Zellstruktur (Paraffinöle oder Stick-
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Stoff-hole Silikonöle) lassen sich ebenso zusetzen wie Füllstoffe, Farbstoffe oder Weichmacher. Erwähnung finden sollen schliesslich noch Metallkatalysatoren gemäss der deutschen Patentschrift Nr. 958774, der deutschen Auslegeschrift Nr. 1028 773 und der franz. Patentschrift Nr. 1.240.863. Beispiele für die dort genannten Metallkatalysatoren sind Schwermetallsalze oder Organometallverbindungen, wie Eisenacetylacetonat, Molybdänglykolat, Dibutylzinndilaurat und Zinn-II-äthylhexoat.
Beispiel 1 :
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<tb>
<tb> 100,0 <SEP> Gew.-Teile <SEP> eines <SEP> schwach <SEP> mit <SEP> Trimethylolpropan <SEP> verzweigten
<tb> Polypropylenglykols <SEP> von <SEP> der <SEP> OH-Zahl <SEP> 56
<tb> 36,0 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Toluylendiisocyanat
<tb> 2,7 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Wasser
<tb> 0,2 <SEP> Gew. <SEP> -Teile <SEP> Endoäthylenpiperazin
<tb> 1, <SEP> 2 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Dimethylbenzylamin
<tb> 0,05 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Dibutylzinndilaurat <SEP> und
<tb> 1, <SEP> 0 <SEP> Gew.-Teile <SEP> eines <SEP> Tris- <SEP> (butoxypolypropoxypolyäthoxypolydimethylsiloxymethyl)-propans
<tb>
werden maschinell kurz und intensiv vermischt und die Mischung in Formen gegossen.
Das Gemisch beginnt alsbald zu schäumen und erstarrt schnell zu einem Schaumstoff mit folgenden mechanischen Eigenschaften :
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<tb>
<tb> Raumgewicht <SEP> : <SEP> 33 <SEP> kg/m"
<tb> Zugfestigkeit <SEP> nach <SEP> DIN <SEP> 53572: <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> kg/cm2
<tb> Bruchdehnung <SEP> nach <SEP> DIN <SEP> 53572 <SEP> : <SEP> 360 <SEP> 0/0 <SEP>
<tb> Stauchhärte <SEP> bei <SEP> 40% <SEP> Zusammendrückung <SEP> : <SEP> 31 <SEP> g/cm2
<tb> Stosselastizität <SEP> nach <SEP> DIN <SEP> 53 <SEP> 573 <SEP> : <SEP> 54 <SEP> 7o <SEP>
<tb> bleibende <SEP> Verformung <SEP> nach <SEP> DIN <SEP> 53572: <SEP> 9 <SEP> %
<tb>
Beispiel 2 :
EMI3.3
<tb>
<tb> 100,0 <SEP> Gew.-Teile <SEP> eines <SEP> mit <SEP> Trimethylolpropan <SEP> schwach <SEP> verzweigten
<tb> Polypropylenglykols <SEP> von <SEP> der <SEP> OH-Zahl <SEP> 45 <SEP>
<tb> 37, <SEP> 0 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Toluylendiisocyanat <SEP>
<tb> 2, <SEP> 9 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Wasser
<tb> 0, <SEP> 2 <SEP> Gew.-Teile <SEP> permethyliertes <SEP> Aminoäthylpiperazin
<tb> 1,2 <SEP> Gew. <SEP> -Teile <SEP> Dimethylbenzylamin
<tb> 0,6 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Zinn-II-äthylhexoat <SEP> und <SEP>
<tb> 1,5 <SEP> Gew.-Teile <SEP> eines <SEP> Tris- <SEP> (butoxypolypropoxypolyäthoxypolydimethylsiloxymethyl) <SEP> -äthans
<tb>
werden maschinell kurz und intensiv vermischt und die Mischung in Formen gegossen.
Das Gemisch beginnt alsbald zu schäumen und erstarrt schnell zu einem Schaumstoff, der wegen seiner Härte unempfindlich gegen Stösse ist und nicht zum Zusammenfallen neigt.
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<tb>
<tb>
Raumgewicht <SEP> : <SEP> 32 <SEP> kg/m3
<tb> Zugfestigkeit <SEP> nach <SEP> DIN <SEP> 53572: <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> kg/cm
<tb> Bruchdehnung <SEP> nach <SEP> DIN <SEP> 53572 <SEP> : <SEP> 340 <SEP> 0/0 <SEP>
<tb> Stauchhärte <SEP> bei <SEP> 40% <SEP> Zusammendrückung: <SEP> 45 <SEP> g/cm2
<tb> Stosselastizität <SEP> nach <SEP> DIN <SEP> 53573 <SEP> : <SEP> 52 <SEP> 0/0
<tb> bleibende <SEP> Verformung <SEP> nach <SEP> DIN <SEP> 53572: <SEP> 8 <SEP> 0/0
<tb>
Beispiels :
EMI3.5
<tb>
<tb> 100,0 <SEP> Gew.-Teile <SEP> eines <SEP> mit <SEP> Trimethylolpropan <SEP> schwach <SEP> verzweigten
<tb> Polypropylenglykols <SEP> von <SEP> der <SEP> OH-Zahl <SEP> 56
<tb> 38, <SEP> 0 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Toluylendiisocyanat <SEP>
<tb> 2,7 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Wasser
<tb> 0,5 <SEP> Gew. <SEP> -Teile <SEP> permethyliertes <SEP> Aminoäthylpiperazin
<tb> 0,1 <SEP> Gew. <SEP> -Teile <SEP> Dibutylzinndilaurat <SEP> und
<tb> 1,2 <SEP> Gew.-Teile <SEP> eines <SEP> Tetrakis- <SEP> (butoxypolypropoxypolyäthoxypolydimethylsiloxymethyl) <SEP> -methans
<tb>
werden maschinell kurz und intensiv vermischt und die Mischung in Formen gegossen.
Das Gemisch beginnt alsbald zu schäumen und erstarrt schnell zu einem Schaumstoff mit folgenden mechanischen Eigenschaften :
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
<tb>
<tb> Raumgewicht <SEP> : <SEP> 33 <SEP> kg/m3
<tb> Zugfestigkeit <SEP> nach <SEP> DIN <SEP> 53572: <SEP> 1, <SEP> 3 <SEP> kg/cm2
<tb> Bruchdehnung <SEP> nach <SEP> DIN <SEP> 53572: <SEP> 350 <SEP> Ufo
<tb> Stauchhärte <SEP> bei <SEP> 40% <SEP> Zusammendrückung <SEP> : <SEP> 35 <SEP> gl <SEP> cm2 <SEP>
<tb> Stosselastizität <SEP> nach <SEP> DIN <SEP> 53573 <SEP> : <SEP> 58 <SEP> Ufo <SEP>
<tb> bleibende <SEP> Verformung <SEP> nach <SEP> DIN <SEP> 53572 <SEP> : <SEP> 8 <SEP> Ufo <SEP>
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