Verfahren zur Nachbehandlung von Schaumstoffen aus Polyurethanen Es ist bereits vorgeschlagen worden, die in bekann ter Weise nach dem Diisocyanat-Polyadditionsverfahren hergestellten Polyurethan-Schaumstoffe mit alkalisch oder sauer reagierenden, zur Hydrolyse von Ester- und'/oder Urethangruppen gefähigten Mitteln derart zu behandeln,
d'ass eine Gewichtsverminderung von etwa 10 bis etwa 50% des ursprünglichen Gewichtes eintritt, wobei zweckmässig gleichzeitig eine mechanische Be handlung der Schäume durch Walken, Wringen oder wiederholtes Zusammendrücken durchgeführt wird. Man hat auch bereits mit Wasser mischbare Lösungs mittel wie Aceton als Zusatz zu wässrigen Behandlungs lösungen der vorerwähnten Art verwendet.
Es wurde nun gefunden, dass man die Nachbehand lung von Schaumstoffen aus Polyurethanen mit über raschenden neuen Effekten derart durchführen kann, dass man als Behandlungsmittel Lösungen von alkalisch reagierenden Mitteln, vorzugsweise von Natrium- oder Kaliumhydroxyd, in wasserfreien niederen Alkoholen, vorzugsweise in Methyl- oder Äthylalkohol, verwendet und die Behandlung durchführt, bis eine Gewichtsver minderung von etwa 10 bis etwa 70% des ursprüng lichen Gewichtes eingetreten ist.
Während man nach den bekannten Verfahren erhöhte Temperaturen anwenden muss, um kurze Behandlungszeiten zu erreichen, kann man nach dem Verfahren gemäss der Erfindung dien gewünschten Effekt bei Raumtemperatur in genügend kurzen Zeiten errei chen. Beispielsweise wird bei den bekannten Verfahren eine Temperatur von 70-80 C benötigt, wenn man die Nachbehandlung mit 10%iger Natronlauge in einer Zeit von 5-10 Minuten durchführen will.
Wenn man gemäss dem Verfahren der Erfindung arbeitet, kann man unter Verwendung einer 5-15%igen Lösung von z. B. Natriumhydroxyd in wasserfreiem Methylalkohol den gleichen Effekt in einer Zeit von etwa 1 Minute bei Zimmertemperatur erreichen. Abgesehen davon lassen sich gemäss dem neuen Verfahren Schaumstoffe nach behandeln, die sich gemäss den bekannten Verfahren überhaupt nicht oder nur sehr schwer veredeln lassen.
Beispielsweise kann ein mit Silikonöl hergestellter Polyurethan-VL 100-Schaum unter Verwendung einer 5-15%igen, Natriumhydroxyd enthaltenden methylal- koholischen Lösung bei Zimmertemperatur in etwa 3 Minuten aufgeschlossen werden, während man beim Arbeiten im wässrigen Medium starke Säuren verwen den muss, um einen Aufschluss solcher Ausgangspro dukte zu erreichen.
Ähnliches: gilt für die mit Desmophen VL 100 (vgl. Bayer-Kunststoffe 1955, S. 68) hergestellten Spezial schaumstoffe, die sich in einem wässrigen Medium nur sehr schlecht aufschliessen lassen.
Das Verfahren gemäss der Erfindung bietet den zusätzlichen Vorteil, dass der bei der Herstellung des Schaumstoffes verwendete Aktivator weitgehend aus dem Schaumstoff herausgelöst wird. Die in den Schaum stoffen sonst enthaltenen Reste von Aktivatoren bewir ken eine geringe Alterungsbeständigkeit des Schaum stoffes. Durch das Herauslösen .der Reste des Aktiva tors wird der Schaumstoff alterungsbeständiger.
Die Erfindung beruht u. a. darauf, dass die für die Herstellung der Behandlungsbäder verwendeten niede ren aliphatischen Alkohole ein grösseres Benetzungs- vermögen besitzen als Wasser und die Behandlungs bäder gemäss der Erfindung die Schaumstoffe dement sprechend gleichmässiger und rascher durchdringen, als dies bei Verwendung von wässrigen Bädern der Fall ist.
Die gemäss der Erfindung zu verwendenden Behand lungsbäder können bezüglich ihres Gehalts an Natrium- und/oder Kaliumhydroxyd weitgehend variiert werden. Zweckmässig werden Behandlungsbäder ver wendet, die etwa 5-30% Alkalihydroxyd enthalten.
Das Verfahren gemäss der Erfindung kann auch bei erhöhter Temperatur durchgeführt werden. Dies bietet aber kei nen technischen Vorteil gegenüber dem Arbeiten bei Raumtemperatur, da die Behandlungszeiten bei Raum temperatur bereits genügend kurz sind d. h. zwischen etwa 0,26-6 Min. je nach Art des verwendeten Schaumstoffes liegen.
Die nachfolgende Tabelle zeigt das Verhältnis von Konzentration der Behandlungsbäder zur Behandlungs zeit und der Art des verwendeten Schaumstoffes. Die in der Tabelle angeführten Behandlungszeiten beziehen sich auf das Arbeiten bei 18 C.
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Schaumstoffart <SEP> und <SEP> Raumgewicht <SEP> Behandlungszeit <SEP> Kaliumhydroxyd <SEP> Natriumhydroxyd <SEP> Natriumhydroxyd
<tb> kg/m3 <SEP> bei <SEP> 1-3 <SEP> cm <SEP> Plattenstärke <SEP> in <SEP> Minuten <SEP> gelöst <SEP> in <SEP> gelöst <SEP> in <SEP> gelöst <SEP> in
<tb> Methylalkohol <SEP> Methylalkohol <SEP> Äthylalkohol
<tb> Polyurethan <SEP> 0,5 <SEP> <B>30-15%</B> <SEP> 30-15 <SEP> % <SEP> 40 <SEP> <I>Imo</I>
<tb> Schaumstoff <SEP> 20 <SEP> kg/m3 <SEP> 1 <SEP> 15- <SEP> 5 <SEP> % <SEP> 15- <SEP> 5 <SEP> % <SEP> 20%
<tb> 23 <SEP> kg/m3 <SEP> 1 <SEP> 15- <SEP> 5 <SEP> % <SEP> 15- <SEP> 5 <SEP> % <SEP> 20
<tb> 28 <SEP> kg/m3 <SEP> 1 <SEP> 15- <SEP> 5 <SEP> % <SEP> 15- <SEP> 5 <SEP> % <SEP> 20
<tb> 38 <SEP> kg/m3 <SEP> 1 <SEP> 15- <SEP> 5 <SEP> % <SEP> 15- <SEP> 5 <SEP> % <SEP> 20
<tb> über <SEP> 40 <SEP> kg/m3 <SEP> 0,
25 <SEP> <B>30-15% <SEP> 30-15%</B> <SEP> 40%
<tb> über <SEP> 40 <SEP> kg/m3 <SEP> 0,50 <SEP> 10- <SEP> 5 <SEP> % <SEP> 15- <SEP> 5 <SEP> % <SEP> 20
<tb> bei <SEP> Schaumstoffen <SEP> 0,50 <SEP> <B>30-15% <SEP> 30-15%</B> <SEP> 40%
<tb> mit <SEP> VL <SEP> Raumgew. <SEP> 40-60 <SEP> m3 <SEP> 1 <SEP> 10- <SEP> 5 <SEP> % <SEP> 10- <SEP> 5 <SEP> % <SEP> 20%
<tb> Silikon-VL <SEP> 100-Schaum <SEP> 2 <SEP> <B>30-15%</B> <SEP> 30-15
<tb> Raumgew. <SEP> 40 <SEP> kg/m3 <SEP> 3 <SEP> 15- <SEP> 5 <SEP> % <SEP> 15- <SEP> 5
<tb> Silikon-VL <SEP> 100-Schaum <SEP> 4 <SEP> <B>30% <SEP> 30%</B>
<tb> spezialhart <SEP> 6 <SEP> <B><I>15% <SEP> 15%</I></B> Die Behandlung gemäss der Erfindung wird derart durchgeführt, dass eine Gewichtsverminderung von etwa 10 bis etwa 70% eintritt.
Die Reissfestigkeit und die Dehnbarkeit der nachbehandelten Schaumstoffe sind im allgemeinen nicht schlechter, zum Teil besser als bei den Ausgangsschaumstoffen. Ähnliches gilt für die Ela stizität der Produkt.
Nach der Durchführung der Behandlung muss der Schaumstoff neutralisiert werden, was in an sich bekann ter Weise erfolgen kann. Zur Neutralisation eignen sich verdünnte, wässrige Säuren wie Essigsäure, Phosphor säure oder Ameisensäure. Die erhaltenen Schaumstoffe sind in der Struktur weich, luftdurchlässig und leicht. Sie können für verschiedene Zwecke, z. B. als Filter, Wärmeisolatoren und in der Textilindustrie verwendet werden.
<I>Beispiel 1</I> Eine 1 cm starke Platte aus einem feinporigen, normalen Polyesterschaumstoff mit einem Raumgewicht von etwa 20-22 kg wird in einer Lösung von 300 g Kaliumhydroxyd in 1000 cm3 wasserfreiem Methyl alkohol 1 Minute getaucht, anschliessend herausgenom men, ausgewrungen und in einem 10%igen Essigsäure bad neutralisiert. Zum Schluss wird der Schaumstoff gründlich mit Wasser ausgespült.
Der erhaltene fein porige Schaumstoff zeigt eine deutlich sichtbare Ver änderung im Vergleich zum Ausgangsprodukt; er besitzt eine weiche, lebendige Struktur und offene Po ren. Während das Gitternetz des Schaumstoffes gut erhalten ist, wurden die Zellwände als solche weitgehend beseitigt. Der so erhaltene Schaumstoff eignet sich auf grund seiner Luftdurchlässigkeit sehr gut zum Kaschie ren von Kunstfaserstoffen sowie zur Verwendung als Filter und/oder als Wärmeisolator. Aufgrund seiner Saugfähigkeit kann er auch für Schwämme aller Art verarbeitet werden.
<I>Beispiel 2</I> Eine 5 cm dicke Platte eines feinporigen mit Hilfe von Desmophen VL 100 hergestellten Schaumstoffes wird bei Zimmertemperatur mit einer aus 300 g Kalium- hydroxyd und 1000g Methylalkohol hergestellten Lö sung behandelt. Die Platte wird 2 Minuten getaucht, anschliessend herausgenommen, ausgewrungen und in einem 10%igen Essigsäurebad neutralisiert. Zum Schluss wird der Schaumstoff gründlich mit Wasser ausgespült.
Der so erhaltene Schaumstoff besitzt ,ein gut erhaltenes Gerüst, während seine Zellwände beseitigt sind; seine Elastizität und Festigkeit ist im Vergleich zum Aus gangsprodukt unverändert. Der veredelte Schaumstoff eignet sich für die Herstellung von Baustoffträgern als Isolator, Grobfilter sowie für Schalldämpfungszwecke. <I>Beispiel 3</I> Der in Beispiel 1 beschriebene Schaumstoff wird mit einer Lösung von 10 g Natriumhydroxyd in 1000 g Methylalkohol bei einer Temperatur von 0 C behandelt. Die Behandlungszeit beträgt eine Stunde.
Anschliessend wird der Schaumstoff herausgenommen, ausgewrungen und in einem 15%igen Phosphorsäurebad neutralisiert. Zum Schluss wird der Schaum gründlich mit Wasser ausgespült.
<I>Beispiel 4</I> Ein Nachbehandlungsbad wurde durch Auflösung von 39g Kaliumhydroxyd in 780 g Isopropylalkohol hergestellt. Die Lösung wurde zur Entfernung ungelö ster Rückstände filtriert. Polyurethanätherschaumplatten mit einem Raumgewicht von 20-30 kg/cm3 und einer Plattendicke von 2-3 mm wurden in dieses Behand lungsbad l0-180 Sek. je nach dem Raumgewicht und der Plattendicke des Schaumstoffes :
eingetaucht. Die so behandelten Polyätherschäume wurden ausgepresst und durch ein Neutralisationsbad aus 5%iger wässriger Essigsäure wenige Sekunden lang hindurchgeführt. Die so erhaltenen Schaumstoffprodukte zeigen die gleiche Festigkeit und Elastizität wie die unbehandelten Pro dukte und sind vollständig luftdurchlässig.
Process for the aftertreatment of foams made from polyurethanes It has already been proposed to treat the polyurethane foams produced in a known manner by the diisocyanate polyaddition process with alkaline or acidic agents capable of hydrolyzing ester and / or urethane groups in such a way that
d'ass a weight reduction of about 10 to about 50% of the original weight occurs, whereby a mechanical treatment of the foams is expediently carried out at the same time by milling, wringing or repeated compression. One has already used water-miscible solvents such as acetone as an additive to aqueous treatment solutions of the aforementioned type.
It has now been found that the aftertreatment of foams made of polyurethanes with surprising new effects can be carried out in such a way that the treatment agent used is solutions of alkaline agents, preferably sodium or potassium hydroxide, in anhydrous lower alcohols, preferably in methyl or Ethyl alcohol, used and the treatment carried out until a weight reduction of about 10 to about 70% of the original weight has occurred.
While the known processes have to use elevated temperatures in order to achieve short treatment times, the process according to the invention can achieve the desired effect at room temperature in sufficiently short times. For example, in the known processes, a temperature of 70-80 C is required if you want to carry out the aftertreatment with 10% sodium hydroxide solution in a time of 5-10 minutes.
When working according to the method of the invention, one can use a 5-15% solution of e.g. B. Sodium hydroxide in anhydrous methyl alcohol can achieve the same effect in a time of about 1 minute at room temperature. Apart from that, the new process can be used to post-treat foams which, according to the known processes, cannot be refined at all or only with great difficulty.
For example, a polyurethane VL 100 foam made with silicone oil can be digested in about 3 minutes using a 5-15%, sodium hydroxide-containing methyl alcoholic solution at room temperature, while strong acids have to be used when working in an aqueous medium to achieve a digestion of such starting products.
The same applies to the special foams made with Desmophen VL 100 (cf. Bayer Kunststoffe 1955, p. 68), which are very difficult to break down in an aqueous medium.
The method according to the invention offers the additional advantage that the activator used in the production of the foam is largely dissolved out of the foam. The residues of activators otherwise contained in the foams cause the foam to have a low aging resistance. By loosening the remains of the activator, the foam becomes more resistant to aging.
The invention is based u. a. on the fact that the lower aliphatic alcohols used for the preparation of the treatment baths have a greater wetting power than water and the treatment baths according to the invention accordingly penetrate the foams more evenly and more quickly than is the case when using aqueous baths.
The treatment baths to be used according to the invention can be varied widely with regard to their sodium and / or potassium hydroxide content. Treatment baths containing about 5-30% alkali hydroxide are expediently used.
The process according to the invention can also be carried out at elevated temperature. However, this offers no technical advantage compared to working at room temperature, since the treatment times at room temperature are already sufficiently short. H. between about 0.26-6 minutes depending on the type of foam used.
The table below shows the relationship between the concentration of the treatment baths and the treatment time and the type of foam used. The treatment times listed in the table refer to working at 18 C.
EMI0002.0004
Foam type <SEP> and <SEP> density <SEP> treatment time <SEP> potassium hydroxide <SEP> sodium hydroxide <SEP> sodium hydroxide
<tb> kg / m3 <SEP> with <SEP> 1-3 <SEP> cm <SEP> board thickness <SEP> in <SEP> minutes <SEP> dissolved <SEP> in <SEP> dissolved <SEP> in <SEP > solved <SEP> in
<tb> methyl alcohol <SEP> methyl alcohol <SEP> ethyl alcohol
<tb> Polyurethane <SEP> 0.5 <SEP> <B> 30-15% </B> <SEP> 30-15 <SEP>% <SEP> 40 <SEP> <I> Imo </I>
<tb> Foam <SEP> 20 <SEP> kg / m3 <SEP> 1 <SEP> 15- <SEP> 5 <SEP>% <SEP> 15- <SEP> 5 <SEP>% <SEP> 20%
<tb> 23 <SEP> kg / m3 <SEP> 1 <SEP> 15- <SEP> 5 <SEP>% <SEP> 15- <SEP> 5 <SEP>% <SEP> 20
<tb> 28 <SEP> kg / m3 <SEP> 1 <SEP> 15- <SEP> 5 <SEP>% <SEP> 15- <SEP> 5 <SEP>% <SEP> 20
<tb> 38 <SEP> kg / m3 <SEP> 1 <SEP> 15- <SEP> 5 <SEP>% <SEP> 15- <SEP> 5 <SEP>% <SEP> 20
<tb> via <SEP> 40 <SEP> kg / m3 <SEP> 0,
25 <SEP> <B> 30-15% <SEP> 30-15% </B> <SEP> 40%
<tb> via <SEP> 40 <SEP> kg / m3 <SEP> 0.50 <SEP> 10- <SEP> 5 <SEP>% <SEP> 15- <SEP> 5 <SEP>% <SEP> 20
<tb> for <SEP> foams <SEP> 0.50 <SEP> <B> 30-15% <SEP> 30-15% </B> <SEP> 40%
<tb> with <SEP> VL <SEP> room weight <SEP> 40-60 <SEP> m3 <SEP> 1 <SEP> 10- <SEP> 5 <SEP>% <SEP> 10- <SEP> 5 <SEP>% <SEP> 20%
<tb> Silicone VL <SEP> 100 foam <SEP> 2 <SEP> <B> 30-15% </B> <SEP> 30-15
<tb> space weight <SEP> 40 <SEP> kg / m3 <SEP> 3 <SEP> 15- <SEP> 5 <SEP>% <SEP> 15- <SEP> 5
<tb> Silicone VL <SEP> 100 foam <SEP> 4 <SEP> <B> 30% <SEP> 30% </B>
<tb> special hard <SEP> 6 <SEP> <B> <I> 15% <SEP> 15% </I> </B> The treatment according to the invention is carried out in such a way that a weight reduction of about 10 to about 70 % entry.
The tensile strength and extensibility of the aftertreated foams are generally not worse, and in some cases better, than in the case of the starting foams. The same applies to the elasticity of the product.
After the treatment has been carried out, the foam must be neutralized, which can be done in a manner known per se. Dilute, aqueous acids such as acetic acid, phosphoric acid or formic acid are suitable for neutralization. The structure of the foams obtained is soft, air-permeable and light. They can be used for various purposes, e.g. B. be used as filters, heat insulators and in the textile industry.
<I> Example 1 </I> A 1 cm thick plate made of fine-pored, normal polyester foam with a density of about 20-22 kg is immersed in a solution of 300 g of potassium hydroxide in 1000 cm3 of anhydrous methyl alcohol for 1 minute, then removed , wrung out and neutralized in a 10% acetic acid bath. Finally, the foam is rinsed thoroughly with water.
The fine-pored foam obtained shows a clearly visible change compared to the starting product; it has a soft, lively structure and open pores. While the mesh of the foam is well preserved, the cell walls as such have been largely removed. Due to its air permeability, the foam obtained in this way is very suitable for laminating synthetic fibers and for use as a filter and / or as a heat insulator. Due to its absorbency, it can also be used for all kinds of sponges.
<I> Example 2 </I> A 5 cm thick sheet of fine-pored foam produced with the aid of Desmophen VL 100 is treated at room temperature with a solution made from 300 g of potassium hydroxide and 1000 g of methyl alcohol. The plate is immersed for 2 minutes, then removed, wrung out and neutralized in a 10% acetic acid bath. Finally, the foam is rinsed thoroughly with water.
The foam obtained in this way has a well-preserved skeleton, while its cell walls are eliminated; its elasticity and strength is unchanged compared to the starting product. The refined foam is suitable for the production of building material carriers as an insulator, coarse filter and for soundproofing purposes. <I> Example 3 </I> The foam described in Example 1 is treated with a solution of 10 g of sodium hydroxide in 1000 g of methyl alcohol at a temperature of 0.degree. The treatment time is one hour.
The foam is then removed, wrung out and neutralized in a 15% phosphoric acid bath. Finally, the foam is thoroughly rinsed out with water.
<I> Example 4 </I> An aftertreatment bath was prepared by dissolving 39 g of potassium hydroxide in 780 g of isopropyl alcohol. The solution was filtered to remove undissolved residue. Polyurethane ether foam sheets with a density of 20-30 kg / cm3 and a sheet thickness of 2-3 mm were placed in this treatment bath for 10-180 seconds, depending on the density and sheet thickness of the foam:
immersed. The polyether foams treated in this way were pressed out and passed through a neutralization bath of 5% aqueous acetic acid for a few seconds. The foam products obtained in this way show the same strength and elasticity as the untreated products and are completely air-permeable.