CH628655A5 - Verfahren zur herstellung von anorganisch-organischem verbundmaterial. - Google Patents

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben beschriebenen Nachteile der bekannten Kombinations-Kunststoffe zu vermeiden und darüber hinaus harte anorganisch-organische Kunststoffe herzustellen, welche den Vorteil hoher Zähigkeit und Festigkeit besitzen sowie im Falle geschäumter Materialien problemlosere Herstellbarkeit gewährleisten und regelmässiger Zellstruktur aufweisen. Insbesondere sollen aus leicht zugänglichen Polyisocyanaten und ohne Mitverwendung wasserbindender Füllstoffe hochwertige anorganisch-organische Leichtschaumstoffe auf handelsüblichen Schäumeinrichtungen sicher und wirtschaftlich zugänglich gemacht werden.

Die Aufgabe wird durch das erfindungsgemässe Verfahren gelöst, worin bestimmte Polyisocyanate erhöhter Viskosität und gleichzeitig erhöhter Funktionalität eingesetzt werden.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von hartem anorganisch-organischem Verbundmaterial insbesondere in Form von Schaumstoff, durch Umsetzung einer wässrigen Alkali- oder Ammoniumsilikatlösung mit einem Polyisocyanat, dadurch gekennzeichnet, dass als Polyisocyanat ein flüssiges oder gelöstes organisches, nicht hydrophiles Polyisocyanat mit einer Viskosität des Polyisocyanats oder seiner Lösung von mindestens 400 cP/25°C, vorzugsweise 500-10 000 cP/25°C, und einer mittleren Funktionalität von grösser als 2 eingesetzt wird, wobei die Umsetzung in Abwesenheit von wasserbindenden anorganischen Füllstoffen erfolgt.

Gegenstand der Erfindung sind weiterhin die verfahrens-gemäss erhaltenen harten anorganisch-organischen Verbundmaterialien hoher Festigkeit, Elastizität, Wärmeformbeständigkeit und Schwerentflammbarkeit, welche generell aus einem makroskopisch-homogenen Verbundmaterial aus hochmolekularem organischem Polyaddukt und hochmolekularem Silikat bestehen.

Hinsichtlich des Kriteriums der Viskosität sind Polyisocyanate mit einer Viskosität von mehr als 400 cP/25°C geeignet. Aus verarbeitungstechnischen Gründen wird allerdings ein Viskositätsbereich von 500-10000, insbesondere 800-6000

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Sollten die verwendeten Polyisocyanate höherviskos, harzartig oder gar fest sein, lässt sich die gewünschte Viskosität durch Zusatz niedrigviskoser Polyisocyanate und/oder inerter organischer Lösungsmittel einstellen. Derartige hochviskose, harzartige oder feste Polyisocyanate sind erfin-dungsgemäss geeignete Produkte, sofern sie als (verdünnte) Lösungen eine Viskosität von mehr als 400 cP/25°C aufweisen und die Polyisocyanatkomponente eine Funktionalität > 2 hat.

Geeignete flüssige, nicht hydrophile organische Polyisocyanate, die als solche die Kriterien hinsichtlich Viskosität und Funktionalität erfüllen, sind insbesondere die technisch leicht zugänglichen Polyphenylpolymethylen-polyisocya-nate, wie sie durch Anilin-Formaldehyd-Kondensation und anschliessende Phosgenierung erhältlich sind. Dabei lässt sich die geforderte Viskosität von mehr als 400 cP/25°C beispielsweise einfach durch die Vorgabe eines geeigneten Anilin-Formaldehyd-Verhältnisses bzw., falls das phosge-nierte Produkt nicht die geforderte hohe Viskosität aufweist, durch teilweise Abdestillation der Zweikernprodukte einstellen. Selbstverständlich sind auch andere Phosgenierungs-produkte von Arylamin-Aldehyd-Kondensaten hervorragend geeignet.

Vertreter dieser Klasse sind beispielsweise die Phosgenie-rungsprodukte von Kondensaten von Anilin und Aldehyden oder Ketonen, wie Acetaldehyd, Propionaldehyd, Butyral-dehyd, Aceton, Methyläthylketon usw. Ferner geeignet sind die Phosgenierungsprodukte von Kondensaten von am Kern Alkyl-substituierten Anilinen, insbesondere Toluidinen mit Aldehyden oder Ketonen, wie zum Beispiel Formaldehyd, Acetaldehyd, Butyraldehyd, Aceton, Methyläthylketon.

Derartige Polyisocyanate sind für das erfmdungsgemässe Verfahren ganz besonders bevorzugt. Ihre Funktionalität liegt vorzugsweise zwischen 2,2 und 3. Der Zweikerngehalt beträgt vorzugsweise weniger als 50%.'

Gut geeignet sind weiterhin Lösungen von Rückstandsiso-cyanaten in monomeren Polyisocyanaten. Solche Rückstandsisocyanate sind insbesondere die hochviskosen, harzartigen oder festen Destillationsrückstände, wie sie beispielsweise bei der technischen Herstellung von Toluylendi-isocyanat, Diphenylmethandiisocyanat oder Hexamethylen-diisocyanat anfallen.

Derartige Rückstandsisocyanate, deren mittlere Funktionalität stets > 2, vorzugsweise 2,2-3 ist, können durch Abmi-schung mit beispielsweise niedrigviskosen handelsüblichen Diisocyanaten auf eine für die Verarbeitung erforderliche Viskosität gebracht werden. Geeignet sind weiter Abmi-schungen der Rückstandsisocyanate unter sich, sofern dabei flüssige Produkte resultieren, sowie Lösungen von hochviskosen oder festen Rückständen in inerten organischen Lösungsmitteln. Eine bevorzugte Arbeitsweise besteht darin, als inerte organische Lösungsmittel solche einzusetzen, die einen Siedepunkt von -25 bis +80°C aufweisen und bei der Herstellung von Schaumstoffen gemäss der vorliegenden Erfindung als Treibmittel verwendet werden können.

Eine weitere Gruppe gut geeigneter Polyisocyanate sind sogenannte modifizierte Polyisocyanate unter Ausschluss der üblichen Präpolymeren oder Semipräpolymeren. Vielmehr handelt es sich hierbei um Carbodiimidgruppen, Allophanat-gruppen, Isocyanuratgruppen, Harnstoffgruppen doer Biu-retgruppen aufweisende Polyisocyanate. Für eine derartige Modifizierung geeignete Polyisocyanate sind beispielsweise: aliphatische, cycloaliphatische, araliphatische, aromatische und heterocyclische Polyisocyanate, wie sie z.B. von W. Siefken in Justus Liebigs Annalen der Chemie, 562, Seiten 75 bis 136, beschrieben werden, beispielsweise Äthylen-diiso-cyanat, 1,4-Tetramethylendiisocyanat, 1,6-Hexamethylendi-

isocyanat, 1,12-Dodecandiisocyanat, Cyclobutan-l,3-diiso-cyanat, Cyclohexan-1,3- und -1,4-diisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, l-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexan (DAS 1202785, amerikanische Patentschrift 3 401 190), 2,4- und 2,6-Hexahydrotoluy-lendiisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, Hexahydro-1,3- und/oder -1,4-phenylen-diisocyanat, Per-hydro-2,4'- und/oder -4,4'-diphenylmethan-diisocyanat, 1,3- und 1,4-Phenylendiisocyanat, 2,4- und 2,6-Tuluylendii-socyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, Diphe-nylmethan-2,4'- und/oder -4,4-diisocyanat, Naphthylen-1,5-diisocyanat, Triphenylmethan-4,4',4"-triisocyanat, Poly-phenyl-polymethylen-polyisocyanate, wie sie durch Anilin-Formaldehyd-Kondensation und anschliessende Phosgenierung erhalten und z.B. in den britischen Patentschriften 874 430 und 848 671 beschrieben werden, sowie perchlorierte Arylpolyisocyanate, wie sie z.B. in der deutschen Auslegeschrift 1157 601 (amerikanische Patentschrift 3 277138) beschrieben werden.

Die Modifizierung derartiger Polyisocyanate kann in an sich bekannter Weise thermisch und/oder katalytisch gegebenenfalls unter Mitverwendung von beispielsweise Luft, Wasser, Urethanen, Alkoholen, Amiden oder Aminen durchgeführt werden.

Auch monofunktionelle niedermolekulare Alkohole (vorzugsweise mit 1-12 C-Atomen, wie Methanol, Äthanol, n-und iso-Propanol, Butanol, Hexanol, n-Octylalkohol, Dode-cylalkohol), sind als Modifizierungsmittel brauchbar, sofern man die entstehenden Urethangruppen durch Weiterreaktion mit vorhandenem Isocyanat in Allophanatgruppen überführt und dadurch die Funktionalität des resultierenden modifizierten Polyisocyanats nicht in unerwünschtem Masse herabsetzt.

Durch derartige Modifizierungen wird ausgehend von niedrigviskosen Polyisocyanaten die erfindungsgemäss notwendige Viskosität von mehr als 400 cP/20°C gewährleistet; keineswegs sollte jedoch bei Mitverwendung der genannten Modifizierungsmittel der Modifizierungsgrad so hoch gewählt werden, dass die resultierenden Polyisocyanate hydrophilen Charakter erhalten. Bei den in der Praxis üblichen geringen Mengen an verwendetem niedermolekularem Modifizierungsmittel von weniger als 10 Gew.-%, bezogen auf das Polyisocyanat, erhält man generell Polyisocyanate, die keine hydrophilen Eigenschaften aufweisen. Besonders bevorzugt sind Addukte der Polyisocyanate mit sich selbst wie Uretdione, Isocyanurate, Carbodiimide,

welche leicht aus monomeren Polyisocyanaten unter Molekulargewichtserhöhung erhältlich sind und das Kriterium der Mindestviskosität von 400 cP/25°C erfüllen. Im allgemeinen ist es völlig ausreichend, wenn sich diese Adduktbildung zu einem geringen Prozentsatz, z.B. 5-30%, bezogen auf die Gesamtmenge, vollzieht, um den gewünschten Viskositätsbereich zu erreichen.

Für das erfmdungsgemässe Verfahren geeignete, wenngleich weniger bevorzugte Polyisocyanate sind die nach dem sogenannten Isocyanat-Polyadditionsverfahren erhältlichen Semipräpolymeren bzw. Präpolymeren, sofern sie nicht hydrophil sind und die oben definierten Kriterien hinsichtlich Viskosität und Funktionalität erfüllen.

Semipräpolymere bzw. Präpolymere, die durch Umsetzung von Polyisocyanaten mit gegenüber Isocyanat reaktiven Wasserstoffatomen aufweisenden Verbindungen erhalten werden können, sind vielfältig beschrieben worden und dem Fachmann geläufig. Als gegenüber Isocyanat reaktive Wasserstoffatome aufweisende Verbindungen kommen beispielsweise Alkohole, Glykole oder auch höhermolekulare Polyole, Mercaptane, Carbonsäuren, Amine, Harnstoffe und Amide in Frage. Jedoch sollen keine grösseren Mengen

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höhermolekularer Polyhydroxyverbindungen mit niederer Glastemperatur zum Einsatz kommen, um die geforderte Härte der Produkte nicht zu beeinträchtigen.

Derartige Präpolymere sollen in jedem Fall noch endständige Isocyanatgruppen, jedoch kein hydrophiles Zentrum aufweisen, welches eine gegenüber vergleichbaren Produkten ohne das hydrophile Zentrum erhöhte Wasserverträglichkeit bewirkt.

Die in Frage kommenden Hydroxylgruppen aufweisenden Polyester sind z.B. Umsetzungsprodukte von mehrwertigen, vorzugsweise zweiwertigen und gegebenenfalls zusätzlich dreiwertigen Alkoholen mit mehrwertigen, vorzugsweise zweiwertigen, Carbonsäuren. Anstelle der freien Polycarbon-säuren können auch die entsprechenden Polycarbonsäurean-hydride oder entsprechende Polycarbonsäureester von niedrigen Alkoholen oder deren Gemische zur Herstellung der Polyester verwendet werden. Die Polycarbonsäuren können aliphatischer, cycloaliphatischer, aromatischer und/oder heterocyclischer Natur sein und gegebenenfalls, z.B. durch Halogenatome, substituiert und/oder ungesättigt sein. Als Beispiele hierfür seien genannt: Bernsteinsäure, Adipinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Phthalsäure, Iso-phthalsäure, Trimellitsäure, Phthalsäureanhydrid, Tetrahy-drophthalsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäureanhydrid, Tetrachlorphthalsäureanhydrid, Endomethylentetrahy-drophthalsäureanhydrid, Glutarsäureanhydrid, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, dimere und tri-mere Fettsäuren wie Ölsäure, gegebenenfalls in Mischung mit monomeren Fettsäuren, Terephthalsäuredimethylester, Terephthalsäure-bis-glykolester.

Als Präpolymere besonders geeignet sind Umsetzungsprodukte von Polyisocyanaten mit ein- oder mehrwertigen Alkoholen.

Bei der alleinigen Verwendung von Monoalkoholen, wie z.B. Methanol, Äthanol, n-Propanol, n-Butanol ist darauf zu achten, dass entweder Polyisocyanate mit einer Funktionalität > 2 verwendet werden, und/oder mit der Präpolymeri-sierung auch Allophanatisierung, Isocyanuratisierung oder andere die Funktionalität erhöhende Reaktionen ablaufen. In jedem Falle muss gewährleistet sein, dass die mittlere Funktionalität des resultierenden Präpolymeren > 2 ist.

Durch die in üblicher Weise durchgeführte Präpolymeri-sierung erhält man Präpolymere, welche häufig eine Viskosität von mehr als 2000 cP und zuweilen bis zu 100 000 cP/25°C und höher aufweisen. In Fällen, wo derart hohe Viskositäten nachteilig für die weitere Verarbeitung sind, kann durch Zusatz niedrig viskoser Isocyanate oder auch durch inerte Lösungsmittel die Viskosität abgesenkt werden.

Erfindungsgemäss besonders bevorzugte Polyisocyanate sind jedoch die flüssigen Destillationsrückstände der bereits .erwähnten Polyphenylpolymethylen-polyisocyanate mit einer Viskosität von 400-10000 cP/25°C, vorzugsweise 500-5000 cP/25°C, deren mittlere Funktionalität mehr als 2 beträgt.

Als wässrige Lösungen von Alkalisilikaten verwendet man zweckmässig die üblicherweise als «Wasserglas» bezeichneten Lösungen von Natrium- und/oder Kaliumsilikat in Wasser. Es können auch rohe technische Lösungen, welche zusätzlich z.B. Calciumsilikat, Magnesiumsilikat, Borate und Aluminate enthalten können, Verwendung finden. Das molare Verhältnis MeîO/SiCte (Me = Metall) ist nicht kritisch und kann in den üblichen Grenzen schwanken; vorzugsweise beträgt es 4-0,2, insbesondere 1,5-0,3. Spielt der Wassergehalt des durch Umsetzung mit dem Präpolymeren-Ionomer zunächst erhaltenen Kunststoffs eine untergeordnete Rolle, weil es nicht stört oder weil er leicht durch Trocknen entfernt werden kann, so kann unbedenklich neu-

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traies Natriumsilikat eingesetzt werden, von welchem sich 25-35 Gew.%ige Lösungen herstellen lassen. Vorzugsweise werden indessen 32-54 Gew.%ige Silikatlösungen eingesetzt, die nur bei hinreichender Alkalität die für eine problemlose Verarbeitung erforderliche Viskosität von unter 500 Poise aufweisen. Auch Ammoniumsilikatlösungen (z.B. Lösungen von Guanidiniumsilikat) können verwendet werden, allerdings sind diese weniger bevorzugt. Es kann sich um echte oder um kolloide Lösungen handeln.

Die Wahl der Konzentration hängt vor allem vom gewünschten Endprodukt ab. Kompakte oder geschlossen-zellige Materialien werden vorzugsweise mit konzentrierten Silikatlösungen hergestellt, die erforderlichenfalls durch Zusatz von Alkalihydroxid auf niedrige Viskosität eingestellt werden. Auf diese Weise lassen sich 40-70 Gew.%ige Lösungen herstellen. Andererseits werden zur Herstellung offenporiger Leichtschaumstoffe Silikatlösungen mit 20-40 Gew.%igem Gehalt bevorzugt, um niedrige Viskositäten, ausreichend lange Reaktionszeiten und niedere Raumgewichte zu erzielen. Auch bei Einsatz feinteiliger anorganischer Füllstoffe in grösseren Mengen sind Silikatlösungen von 20-45%igem Gehalt bevorzugt.

Die Herstellung der anorganisch-organischen Kunststoffe gemäss vorliegender Erfindung ist einfach. Es ist lediglich erforderlich, das flüssige Polyisocyanat mit der wässrigen Alkalisilikatlösung homogen zu vermischen, worauf meist sofort die Aushärtung der Mischung stattfindet. Die Mischungen sind typische feinteilige Emulsionen bzw. Sole. Sie sind nicht optisch klar, sondern meist opak bzw. milchig-weiss.

Die Mischung der Komponenten ist nicht stabil. Die sogenannten «Topfzeiten», während deren die Mischungen verarbeitbar sind, hängen vor allem von der Reaktivität des Polyisocyanates, von der Gesamtmenge an freigesetztem Silikathärter, sowie von der Konzentration der Silikatlösung ab. Sie betragen zwischen 0,2 Sekunden und etwa 15 Stunden.

Bevorzugt sind Topfzeiten von etwa 1 Sekunde bis etwa 20 Minuten.

Daraus folgt, dass im allgemeinen die Vermischung unmittelbar vor der Formgebung erfolgt.

Die Herstellung der neuartigen Polymer-Kieselsäuregel-Verbundmaterialien kann nach grundsätzlich bekannten Technologien erfolgen, z.B. in der Art, wie gegossene oder geschäumte Polyurethane hergestellt werden. Da indessen die Topfzeiten meist niedriger sind und die Reaktion oft bereits bei -20°C spontan abläuft, sind den Möglichkeiten diskontinuierlicher Herstellung Grenzen gezogen. Sie kommt praktisch nur für die Herstellung kleinerer Formteile von maximal 10 kg in Betracht. Bevorzugt werden die Komponenten nach der zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen üblichen Technologie kontinuierlich in einer Mischkammer niedriger Verweilzeit gemischt und anschliessend unter Formgebung ausgehärtet. Hierzu wird die flüssige oder pastenförmige Mischung beispielsweise in Formen gegossen, auf Oberflächen aufgetragen oder in Vertiefungen, Fugen, Spalten und dergleichen gefüllt.

Bei der Vermischung kann das Verhältnis zwischen Polyisocyanat und Alkalisilikaten in weiten Grenzen schwanken, z.B. zwischen 90 zu 10 bis 10 zu 90. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis zwischen Polyisocyanat und Alkalisilikat zwischen 75 zu 25 und 15 zu 85. Optimale Gebrauchseigenschaften, insbesondere hohes Isoliervermögen sowie hohe Elastizität, Wärmeformbeständigkeit und Schwerentflammbarkeit erhält man bei einem Mischungsverhältnis von 60 zu 40 bis 18 zu 82.

Dieser Bereich ist daher ganz besonders bevorzugt. Aus den angeführten Mengenverhältnissen geht hervor, dass für die Herstellung dieses Polymer-Kieselsäuregel-Verbundma5

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terials das Mengenverhältnis von Polyisocyanat und Alkalisilikatlösung nicht kritisch ist. Dies ist besonders vorteilhaft, da bei der kontinuierlichen Herstellung über Fördergeräte und Mischkammer nicht auf exakte Dosierung geachtet zu werden braucht. So lassen sich robuste Fördereinrichtungen wie Zahnrad- oder Exzenter-Schnecken-Pumpen einsetzen.

Die Aktivität der Reaktionsmischung lässt sich durch das Isocyanat-Silikat-Verhältnis sowie durch Mitverwendung von Katalysatoren einstellen.

Produkte mit geringem Silikatgehalt, z.B. zwischen 10 und 30% werden vorzugsweise dann hergestellt, wenn die organischen Polymereigenschaften im Vordergrund stehen und der Silikatanteil beispielsweise zur besseren Bindung von Füllstoffen, insbesondere der sogenannten inaktiven Typen, wie Kreide, Schwerspat, Gips, Anhydrit, Ton, Kaolin benötigt wird.

Weiterhin kommt der Einsatz geringer Mengen an Silikatlösungen dann in Betracht, wenn ein Isocyanat-Präpolymer mit Wasser zu einem porenfreien homogenen Kunststoff ausgehärtet werden soll. Da bekanntermassen die Reaktion von NCO-Gruppen mit Wasser unter CCh-Entwicklung abläuft, kann sie praktisch nur zur Herstellung von Schaumstoffen ausgenutzt werden. Auch bei Einsatz von Wasserglaslösungen in übliche Elastomer-Rezepturen lässt sich die Bildung von Poren durch entwickeltes CO2 nicht vermeiden. Dagegen führt die Umsetzung von Polyisocyanaten mit konzentrierten Alkalisilikatlösungen, die gegebenenfalls alkali-siert werden können, zu einem Produkt mit erheblich verminderter Porenbildung und bei aufeinander abgestimmten Mengenverhältnissen, die leicht empirisch ermittelt werden können, zu einem «wasserverlängerten» bzw. «wasservernetzten» völlig blasenfreiem Material. Damit werden hochwertige homogene Polyharnstoffe durch ein einfaches lösungsmittelfreies Direktverfahren zugänglich.

Hoher Silikatgehalt, z.B. 70-90 Gew.%, ist dann erwünscht, wenn im wesentlichen die Eigenschaften eines anorganischen Silikatkunststoffs gewünscht werden, insbesondere Hochtemperaturbeständigkeit und völlige Unbrennbarkeit. In diesem Fall ist die Funktion des Polyisocyanates auch die eines nichtflüchtigen Härters, dessen Reaktionsprodukte ein hochmolekulares Polymer ist, welches die Sprödigkeit des Produkts mindert. Durch die elastifizierende Wirkung sind insbesondere Polyisocyanat-Präpolymeren den üblichen Härtern auf Säurebasis überlegen. Die Härtungszeiten steigen dabei im allgemeinen mit abnehmendem Gehalt an NCO-Gruppen an. Es ist jedoch selbstverständlich auch möglich, Polyisocyanate, insbesondere solche, welche nicht hinreichend härtend wirken, in Kombination mit Säure abspaltenden Härtern einzusetzen. In diesem Fall wirken die Reaktionsprodukte der Polyisocyanate vor allem als elastifizierende Komponente.

Mischungen aus Polyisocyanaten und wässrigen Silikatlösungen, welche mehr als 50% Wasser enthalten, werden vorzugsweise zur Herstellung dünner Schichten, beispielsweise Oberflächenüberzügen oder Kitten, Verklebungen, Fugendichtungsmassen und insbesondere zur Herstellung von Schaumstoffen angewandt.

Bei der Herstellung von Schaumstoffen nach dem erfin-dungsgemässen Verfahren empfiehlt sich auch bei Verwendung von Kohlendioxyd liefernden NCO-Präpolymeren, die Mitverwendung von Treibmitteln. Hierbei handelt es sich um inerte Flüssigkeiten des Siedebereichs -25 °C bis +80°C. Bevorzugt liegen die Siedepunkte der Treibmittel zwischen -15°C und +40°C. Die Treibmittel sind vorzugsweise in der Silikatlösung unlöslich.

Die Treibmittel werden, bezogen auf das Reaktionsgemisch, in Mengen von 0-50 Gew.-%, bevorzugt 2-30 Gew.-%, eingesetzt.

Als organische Treibmittel kommen z.B. Aceton, Äthyl-acetat, Methanol, Äthanol, halogensubstituierte Alkane wie Methylenchlorid, Chloroform, Äthylidenchlorid, Vinyli-denchlorid, Monofluortrichlormethan, Chlordifluormethan, Dichlordifluormethan, ferner Butan, Hexan, Heptan oder Diäthyläther in Frage. Eine Treibwirkung kann auch durch Zusatz von bei Temperaturen über Raumtemperatur unter Abspaltung von Gasen, beispielsweise von Stickstoff, sich zersetzenden Verbindungen, z.B. Azoverbindungen wie Azoi-sobuttersäurenitril, erzielt werden. Weitere Beispiele für Treibmittel sowie Einzelheiten über die Verwendung von Treibmitteln sind im Kunststoff-Handbuch, Band VII, herausgegeben von Vieweg und Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag, München 1966, z.B. auf den Seiten 108 und 109,453 bis 455 und 507 bis 510 beschrieben.

Weiterhin können ferner oft Katalysatoren mitverwendet werden. Als mitzuverwendende Katalysatoren kommen solche der an sich bekannten Art in Frage, z.B. tertiäre Amine, wie Triäthylamin, Tributylamin, N-Methyl-mor-pholin, N-Äthyl-morpholin, N-Cocomorpholin,

N,N,N' ,N' -Tetramethyl-äthylendiamin, 1,4-Diaza-bicyclo-(2,2,2)-octan, N-Methyl-N' -dimethylaminoäthyl-piperazin, N,N-Dimethylbenzylamin, Bis-(N,N-diäthylaminoäthyl)-adipat, N,N-Diäthylbenzylamin, Pentamethyldiäthylen-triamin, N,N-Dimethylcyclohexylamin, N,N,N',N'-Tetra-methyl-l,3-butandiamin, N,N-Dimethyl-ß-phenyläthylamin, 1,2-Dimethylimidazol, 2-Methylimidazol.

Gegenüber Isocyanatgruppen aktive Wasserstoffatome aufweisende tertiäre Amine sind z.B. Triäthanolamin, Triiso-propanolamin, N-Methyl-diäthanolamin, N-Äthyl-diätha-nolamin, N,N-Dimethyl-äthanolamin, sowie deren Umsetzungsprodukte mit Alkylenoxiden, wie Propylenoxid und/ oder Äthylenoxid.

Als Katalysatoren kommen ferner Silaamine mit Kohlen-stoff-Silizium-Bindungen, wie sie z.B. in der deutschen Patentschrift 1229 290 beschrieben sind, in Frage, z.B. 2,2,4-Trimethyl-2-silamorpholin, 1,3-Diäthylaminomethyl-tetra-methyl-disiloxan.

Als Katalysatoren kommen auch stickstoffhaltige Basen wie Tetraalkylammoniumhydroxide, ferner Alkalihydroxide wie Natriumhydroxid, Alkaliphenolate wie Natriumphe-nolat oder Alkalialkoholate wie Natriummethylat in Betracht. Auch Hexahydrotriazine können als Katalysatoren eingesetzt werden.

Es können auch organische Metallverbindungen, insbesondere organische Zinnverbindungen, als Katalysatoren verwendet werden.

Als organische Zinnverbindungen kommen vorzugsweise Zinn(II)-salze von Carbonsäuren wie Zinn(II)-acetat, Zinn(II)-octoat, Zinn(II)-äthylhexoat und Zinn(II)-laurat und die Dialkylzinnsalze von Carbonsäuren, wie z.B. Dibutyl-zinndiacetat, Dibutylzinn-dilaurat, Dibutylzinn-maleat oder Dioctylzinn-diacetat in Betracht.

Weitere Vertreter von gegebenenfalls zu verwendenden Katalysatoren sowie Einzelheiten über die Wirkungsweise der Katalysatoren sind im Kunststoff-Handbuch, Band VII, herausgegeben von Vieweg und Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag, München 1966, z.B. auf den Seiten 96 bis 102 beschrieben.

Die Katalysatoren werden in der Regel in einer Menge zwischen etwa 0,001 und 10 Gew.-%, bezogen auf die Menge an Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen von einem Molekulargewicht von 400 bis 10 000, eingesetzt.

Daneben können auch oberflächenaktive Zusatzstoffe (Emulgatoren und Schaumstabilisatoren) mitverwendet werden. Als Emulgatoren kommen z.B. die Natriumsalze von Ricinusölsulfonaten oder auch von Fettsäuren oder Salze

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von Fettsäuren mit Aminen wie ölsaures Diäthylamin oder stearinsaures Diäthanolamin in Frage. Auch Alkali- oder Ammoniumsalze von Sulfonsäuren wie etwa von Dodecyl-benzolsulfonsäure oder Dinaphthylmethandisulfonsäure oder auch von Fettsäuren wie Ricinolsäure oder von poly-meren Fettsäuren können als oberflächenaktive Zusatzstoffe mitverwendet werden.

Als Schaumstabilisatoren kommen vor allem wasserlösliche Polyäthersiloxane in Frage. Diese Verbindungen sind im allgemeinen so aufgebaut, dass ein Copolymerisat aus Äthylenoxid und Propylenoxid mit einem Polydimethylsilo-xanrest verbunden ist. Derartige Schaumstabilisatoren sind z.B. in der amerikanischen Patentschrift 2 764 565 beschrieben.

Mit Vorteil können ferner auch Reaktionsverzögerer, z.B. sauer reagierende Stoffe wie Salzsäure oder organische Säurehalogenide, ferner Zellregler der an sich bekannten Art wie Paraffine oder Fettalkohole oder Dimethylpolysiloxane sowie Pigmente oder Farbstoffe und Flammschutzmittel der an sich bekannten Art, z.B. Tris-chloräthylphosphat oder Ammoniumphosphat und -Polyphosphat, ferner Stabilisatoren gegen Alterungs- und Witterungseinflüsse, Weichmacher und fungistatisch und bakteriostatisch wirkende Substanzen, Füllstoffe wie Bariumsulfat, Kieselgur, Russ oder Schlämmkreide mitverwendet werden.

Weitere Beispiele von gegebenenfalls mitzuverwendenden oberflächenaktiven Zusatzstoffen und Schaumstabilisatoren sowie Zellreglern, Reaktionsverzögerern, Stabilisatoren, flammhemmenden Substanzen, Weichmachern, Farbstoffen und Füllstoffen sowie fungistatisch und bakteriostatisch wirksamen Substanzen sowie Einzelheiten über Verwen-dungs- und Wirkungsweise dieser Zusatzmittel sind im Kunststoff-Handbuch, Band VII, herausgegeben von Vieweg und Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag, München 1966, z.B. auf den Seiten 103 bis 113 beschrieben.

Von besonderer Bedeutung und damit bevorzugt sind Zusatzmittel, die das Brandverhalten derartiger Kunststoffe noch verbessern, hierbei kommen ausser den üblichen Flammschutzmitteln insbesondere halogenierte Paraffine und anorganische Salze der Phosphorsäure, Pyrophosphor-säure, Metaphosphorsäure oder Polyphosphorsäure in Frage.

Die erfmdungsgemässe Herstellung von Schaumstoffen geschieht grundsätzlich so, dass man in einer diskontinuierlich oder kontinuierlich arbeitenden Mischvorrichtung die beschriebenen Reaktionskomponenten einstufig oder in mehreren Stufen miteinander vermischt und das entstandene Gemisch zumeist ausserhalb der Mischvorrichtung in Formen oder auf geeigneten Unterlagen aufschäumen und erstarren lässt. Hierbei kann die zwischen ca. 0°C und 200°C, bevorzugt zwischen 30°C und 160°C, liegende Reaktionstemperatur entweder so erreicht werden, dass man eine oder mehrere Reaktionskomponenten bereits vor dem Mischpro-zess vorwärmt oder die Mischapparatur selbst beheizt oder das hergestellte Reaktionsgemisch nach dem Mischen aufheizt. Selbstverständlich sind auch Kombinationen dieser oder anderer Verfahrensweisen zum Einstellen der Reaktionstemperatur geeignet. In den meisten Fällen entwickelt sich während der Reaktion selbst genügend Wärme, so dass die Reaktionstemperatur nach Beginn der Reaktion bzw. des Aufschäumens aufwerte über 30°C ansteigen kann.

Die Reaktionskomponenten können aber auch nach dem an sich bekannten Einstufenverfahren, dem Prepolymerver-fahren oder dem Semiprepolymerverfahren zur Umsetzung gebracht werden, wobei man sich oft maschineller Einrichtungen bedient, z.B. solcher, die in der amerikanischen Patentschrift 2 764 565 beschrieben werden. Einzelheiten über Verarbeitungseinrichtungen, die auch erfindungsgemäss in Frage kommen, werden im Kunststoff-Handbuch, Band VI,

herausgegeben von Vieweg und Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag, München 1966, z.B. auf den Seiten 121 bis 205 beschrieben.

Besonders hochwertige Kunststoffe können nach dem obigen Verfahren erhalten werden, wenn die Aushärtung bei Temperaturen über 20°C, insbesondere 30-100°C erfolgt. Speziell bei Kombinationen aus Polyisocyanaten mit 10-40% NCO-Gruppen und Alkalisilikatlösungen wird selbst ohne äussere Wärmezufuhr soviel Wärme frei, dass enthaltenes Wasser zu verdampfen beginnt. Im Innern von Schaumstoffblöcken können Temperaturen von über 100°C erreicht werden.

Es scheint, dass unter solchen Bedingungen sich besonders ausgeprägte Wechselwirkungen bzw. ein besonders inniger Verbund zwischen anorganischem und organischem Polymer ausbilden, so dass Materialien resultieren, die einerseits hart, andererseits aber hochelastisch und dadurch ganz ausserordentlich stossunempfindlich und bruchstabil sind.

Sofern die bei der Reaktion zwischen den Komponenten entwickelte Wärmemenge nicht ausreicht, kann die Vermischung ohne weiteres bei höherer Temperatur, z.B. zwischen 40 und 100°C vorgenommen werden. In Sonderfällen kann auch oberhalb 100°C und bis etwa 150° unter Druck vermischt werden, so dass beim Austritt des Materials Entspannung unter Schaumbildung eintritt.

Selbstverständlich kann zur Schaumstoffherstellung bei erhöhter Temperatur auch mit höhersiedenden Treibmitteln z.B. Hexan, Dichloräthan, Trichloräthan, Tetrachlorkohlenstoff, Leichtbenzin als Zusatzmittel gearbeitet werden.

Jedoch kann auch das in der Mischung enthaltene Wasser die Funktion des Treibmittels übernehmen. Ferner können feine Metallpulver, z.B. Calcium, Magnesium, Aluminium oder Zink durch Wasserstoffentwicklung mit ausreichend alkalischem Wasserglas als Treibmittel dienen, wobei sie gleichzeitig eine härtende und verstärkende Wirkung ausüben.

Doch können die Schaumstoffe auch unter Zuhilfenahme inerter Gase, insbesondere Luft hergestellt werden. Beispielsweise kann eine der beiden Reaktionskomponenten mit Luft vorgeschäumt und dann mit der anderen vermischt werden. Auch lässt sich die Mischung der Komponenten z.B. mit Hilfe von Pressluft erzielen, so dass unmittelbar ein Schaum gebildet wird, welcher anschliessend unter Formgebung aushärtet.

Die Eigenschaften der entstehenden Schaumstoffe z.B. ihre Dichte im feuchten Zustand, ist bei gegebener Rezeptur von den Einzelheiten des Mischprozesses, z.B. Gestalt und Tourenzahl des Rührers, Gestaltung der Mischkammer usw. sowie von der gewählten Reaktionstemperatur beim Einleiten der Verschäumung etwas abhängig. Sie kann ungefähr zwischen 0,005 und 0,6 g/cm3 variieren, zumeist erhält man Dichten des feuchten frischen Schaumes zwischen 0,02 und 0,4 g/cm3. Die getrockneten Schäume können geschlossen-oder offenporigen Charakter haben, zumeist sind sie weitgehend offenporig und weisen Dichten zwischen 0,01 und 0,2 g/cm3 auf.

Durch das Verhalten der Reaktionsmischungen ergeben sich für das erfmdungsgemässe Verfahren vielfältige Anwendungsmöglichkeiten und dementsprechend Anwendungsgebiete, von denen im folgenden einige beispielhaft skizziert seien. Die Möglichkeit, das in den ausgehärteten Mischungen enthaltene Wasser entweder als gewünschten Bestandteil im Schaum zu belassen bzw. den Schaum durch geeignete BeSchichtung oder Kaschierung gegen Wasseraustritt zu schützen, oder das Wasser durch geeignete Trocknungsverfahren, z.B. Heizschrank, Heissluft, IR-Heizung, Ultraschall oder Hochfrequenzeinwirkung ganz oder teilweise zu entfernen, kann von Fall zu Fall den gewünschten anwendungstechnischen Zielen gemäss gewählt werden.

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Das Treibmittel enthaltende Reaktionsgemisch kann z.B. auf gegebene warme, kalte oder auch IR oder HF bestrahlte Unterlagen aufgestrichen oder nach Passieren der Mischvorrichtung mit Pressluft oder auch nach dem airless-Verfahren auf diese Unterlagen aufgesprüht werden, wo es schäumen und erhärten kann und so eine füllende oder isolierende oder feuchthemmende Beschichtung ergibt. Man kann das schäumende Reaktionsgemisch auch in kalte oder erhitzte Formen pressen, giessen oder spritzgiessen und es in diesen Formen, seien es Relief- oder massive oder Hohlformen, gegebenenfalls im Schleuderguss bei Raumtemperatur oder Temperaturen bis 200°C, gegebenenfalls unter Druck erhärten lassen. Hierbei ist die Mitverwendung von verstärkenden Elementen, seien es anorganische und/oder organische bzw. metallische Drähte, Fasern, Vliese, Schaumstoffe, Gewebe, Gerüste usw., durchaus möglich. Dies kann zum Beispiel nach dem Fasermatten-Tränkverfahren oder nach Verfahren, bei denen z.B. mittels einer Spritzvorrichtung Reaktionsgemische und Verstärkungsfasern gemeinsam auf die Form aufgebracht werden, erfolgen. Die so zugänglichen Formteile können als Bauelemente z.B. in Form von direkt oder nachträglich durch Laminieren mit Metall, Glas, Kunststoff usw. hergestellten, gegebenenfalls geschäumten, Sandwich-Formteilen verwendet werden, wobei das günstige Brandverhalten in feuchtem oder trockenem Zustand von Vorteil ist. Sie können jedoch auch als Hohlkörper, z.B. als Behälter für gegebenenfalls feucht oder kühl zu haltende Waren Verwendung finden, als Filtermaterialien oder Austauscher, als Katalysator- oder Wirkstoffträger, als Dekorationselemente, Möbelbestandteile und Hohlraumausfüllungen. Sie können auch als hochbeanspruchbare Schmier- und Kühlmittel oder Trägerdafür, z.B. beim Metallstrangpressen verwendet werden. Auch eine Anwendung auf dem Gebiet des Modell-und Formenbaues, sowie der Herstellung von Formen für den Metallguss ist in Betracht zu ziehen.

Eine bevorzugte Arbeitsweise besteht darin, den Verschäu-mungsprozess direkt mit der Härtung Hand in Hand gehen zu lassen, indem man z.B. in einer Mischkammer das Reaktionsgemisch herstellt und gleichzeitig das leichtflüchtige Treibmittel hinzudosiert, etwa Dichlordifluormethan, Tri-chlorfluormethan, Butan, Isobutylen, Vinylchlorid, so dass bei geeigneter Wahl der Gemischtemperatur das aus der Mischkammer austretende Reaktionsgemisch gleichzeitig aufschäumt durch Verdampfen des Treibmittels und härtet durch Einwirkung des Härters, wobei der entstandene Schaum, der gegebenenfalls noch Emulgatoren und Schaumstabilisatoren und sonstige Hilfsmittel enthält, fixiert wird. Weiterhin kann man das zunächst noch dünnflüssige Reaktionsgemisch durch Eintragen von gegebenenfalls unter Druck stehenden Gasen wie Luft, Methan, CFt, Edelgasen, zu einem Schaum auftreiben, der in die gewünschte Form gebracht und so ausgehärtet wird. Man kann auch entsprechend vorgehen, indem man zunächst die gegebenenfalls Schaumstabilisatoren wie Netzmittel, Schaumbildner, Emulgatoren und evtl. noch weitere organische oder anorganische Füllstoffe oder Verdünnungsmittel enthaltende Silikat- bzw. Polyisocyanatlösung durch Begasung in einen Schaum überführt und diesen Schaum dann in einer Mischvorrichtung mit der Gegenkomponente und gegebenenfalls dem Härter vermischt und anschliessend aushärten lässt.

Nach einer bevorzugten Arbeitsweise wird eine Lösung des Polyisocyanats in flüssigem Treibmittel mit der wässrigen Alkalisilikatlösung vermischt und so unter Verschäumung ausgehärtet.

Anstelle von Treibmitteln können auch anorganische oder organische feinteilige Hohlkörper wie Blähglas-Hohlperlen aus Kunststoffen, Stroh und ähnlichen zur Herstellung von Schaumstoffen eingesetzt werden.

Die so zugänglichen Schäume können in getrocknetem oder feuchtem Zustand, gegebenenfalls nach einem Verdich-tungs- oder Temperungsprozess, gegebenenfalls unter Druck, als Isoliermaterialien, Hohlraumausfüllungen, Verpackungsstoffe, Baustoffe mit guter Lösungsmittelbeständigkeit und günstigem Brandverhalten verwendet werden. Sie sind auch als Leichtbausteine, in Form von Sandwiches, z.B. mit Metalldeckschichten im Haus-, Fahrzeug- und Flugzeugbau verwendbar.

Von ganz besonderem Interesse sind die nach dem erfin-dungsgemässen Verfahren herstellbaren leichten anorga-nisch-organischen Schaumstoffe mit einer Rohdichte von 10-80 kg/m3.

Als Ausgangskomponenten gelangen bevorzugt füllstofffreie Alkalisilikatlösungen und Polyisocyanate zum Einsatz, wobei, um günstige Brandeigenschaften zu erzielen, die anor-ganisch-wässrige Komponente im gewichtsmässigen Über-schuss eingesetzt wird und zum Erreichen der erwünschten niederen Rohdichten meistens Treibmittel, z.B. Luft, Halogenkohlenwasserstoffe oder gasabspaltende Substanzen z.B. H2O2, mit verwendet werden.

In Gegenwart von Katalysatoren und Stabilisatoren lassen sich so mit aus der Polyurethan-Technologie bekannten Schäummaschinen, wie beispielsweise mit Hochdruck-Kol-benpumpenfördertechnik und Vermischung nach dem Gegeninjektionsprinzip in einer Mischkammer oder aber mit Niederdruck-Zahnradpumpenfördertechnik und Rührwerksvermischung, anorganisch-organische Schaumstoffe herstellen, die wegen ihrer hervorragenden Brandeigenschaften sowie der guten Wärmedämmeigenschaften besonders als leichte Isoliermaterialien für den Bausektor von Interesse sind.

Das ausgezeichnete Brandverhalten kann durch Zusatz von Flammschutzmitteln insbesondere aber durch Mitverwendung anorganisch-wässriger Salzlösungen oder Suspensionen von z.B. Alkali-, Ammonium- oder Erdalkaliphosphaten, Harnstofflösungen, Phosphorsäure usw. noch weiter verbessert werden, wobei einige der genannten Verbindungen, besonders die sauren Phosphate sowie Phosphorsäure selbst, zusätzlich die Funktion eines Härters für die gewöhnlich im Überschuss verwendete Alkalisilikatlösung übernehmen können.

Derartige Schaumstoffe lassen sich in Form von kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Blockware, nach der Doppeltransportbandtechnik als laminierte oder nicht laminierte Plattenware oder aber auch direkt an der Baustelle mit Hilfe einer der vorgenannten Mischtechniken oder auch beliebigen Primitivmischtechniken herstellen.

Für den konstruktiven Bereich im Bausektor besonders hochwertige Leichtbaustoffe lassen sich dadurch herstellen, dass man Schüttungen anorganischer Granulate niederer Rohdichte, wie z.B. Blähglas, Blähton, Blähschiefer, Bims usw. mit den o.g. leichten Schaumstoffen durchschäumt.

Hierbei stehen hinsichtlich des Brandverhaltens die anorganischen Eigenschaften im Vordergrund, bezüglich der einfachen Technologie, der guten Wärmeisolierung sowie der Möglichkeit Deckschichten in einem Fertigungsschritt direkt mit anzuschäumen, kommen die Eigenschaften der organischen Schaumstoffe auf Isocyanatbasis zum Tragen.

Auf diese Weise lassen sich rationell Wand- und Fassadenelemente herstellen, die aufgrund der geringen organischen Anteile im Gesamtverbund nach DIN 4102 die Brandklasse der nichtbrennbaren Baustoffe (A 2) erreichen.

Die Reaktionsgemische können auch in Tropfenform z.B. in Benzin dispergiert oder während eines freien Falles oder ähnlich zum Aufschäumen und Härten gebracht werden, wobei Schaumperlen entstehen.

Man kann auch in die aufschäumenden Reaktionsge8

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mische, solange sie noch fliessfähig sind, organische und/ oder anorganische, zum Aufschäumen befähigte oder bereits aufgeschäumte Teilchen, z.B. Blähton, Blähglas, Holz, Popkorn, Kork, hohle Perlen aus Kunststoffen z.B. Vinylchlorid-polymerisaten, Polyäthylen, Styrolpolymerisaten oder Schaumstoffteilchen aus diesen oder auch z.B. Polysulfon-, Polyepoxid-, Polyurethan-, Harnstoff-Formaldehyd-, Phenolformaldehyd-, Polyimid-Polymeren einarbeiten bzw. Schüttungen dieser Teilchen von den Reaktionsmischungen durchschäumen lassen, und auf diese Weise Isolierstoffe herstellen, die sich durch ein günstiges Brandverhalten auszeichnen.

Wenn einer Mischung aus gegebenenfalls anorganische und/oder organische Beimengungen enthaltenden wässrigen Silikatlösungen und den Härtern bei einer vorgegebenen Temperatur das unter diesen Temperaturen zur Verdampfung oder Gasbildung befähigte Treibmittel, beispielsweise ein (Halogen-)Kohlenwasserstoff gleichzeitig zugesetzt wird, kann die so entstehende zunächst flüssige Mischung nicht nur zur Herstellung von einheitlichen Schaumstoffen oder weitere geschäumte oder ungeschäumte Füllstoffe enthaltenden Schaumstoffen verwendet werden, sondern man kann auch mit ihr vorgegebene Vliese, Gewebe, Gitter, Konstruktionsteile oder sonstige durchlässige Strukturen aus geschäumtem Material durchschäumen, so dass auf diese Weise Verbundschaumstoffe mit speziellen Eigenschaften, z.B. günstigem Brandverhalten zugänglich werden, die evtl. direkt als Konstruktionselement im Bau-, Möbel- oder Fahr- und Flugzeugsektor einsetzbar sind.

Die erfindungsgemässen Schaumstoffe können dem Erdboden in Krümelform gegebenenfalls mit Düngemitteln und Pflanzenschutzmitteln angereichert beigemischt werden, um seine agrarische Konsistenz zu verbessern. Hoch wasserhaltige Schäume können als Substrat zur Vermehrung von Keimlingen, Stecklingen und Pflanzen oder Schnittblumen eingesetzt werden. Durch Aussprühen der Mischungen auf unwegsames oder zu lockergrundiges Gelände, etwa Dünen oder Sümpfen, kann eine wirksame Verfestigung erzielt werden, die nach kurzer Zeit begehbar ist, bzw. einen Erosionsschutz bietet.

Es ist weiterhin von Interesse, die vorgeschlagenen Reaktionsgemische im Brand- oder Katastrophenfall auf einen zu schützenden Gegenstand aufzusprühen, wobei das enthaltene Wasser auf der Oberfläche des zu schützenden Körpers nicht ablaufen oder vorschnell verdunsten kann, so dass ein besonders wirksamer Brand- bzw. Hitze- oder Strahlungsschutz erzielt wird, weil die gehärtete Mischung, solange sie noch Wasser enthält, sich nicht wesentlich über 100°C erhitzen kann bzw. IR- oder Kernstrahlung absorbiert.

Aufgrund der guten Sprühfähigkeit können die Gemische, indem man sie beispielsweise auf Gewebe, sonstigen Flächen, Gitter oder auch nur aufwände aufsprüht, wirksame Schutzwände und Schutzschichten im Bergbau im Unglücksfalle oder auch bei der routinemässigen Arbeit bilden. Hierbei ist von besonderer Bedeutung, dass schon kurzfristig eine Härtung erzielbar ist.

Gleichermassen können die schäumenden Gemische im Hochbau, im Tiefbau und Strassenbau zur Erstellung von Wänden, Iglus, Abdichtungen, zum Ausfugen, Verputzen, Gründen, Isolieren, Dekorieren, als Beschichtungs-, Estrich-und Belagsmaterial verwendet werden. Ihre Verwendung als Klebstoff oder Mörtel oder Giessmasse gegebenenfalls in gefüllter Form, wobei anorganische oder organische Füllstoffe in Betracht kommen, ist ebenfalls in Betracht zu ziehen.

Da die gehärteten verfahrensgemässen Schaumstoffe nach dem Trocknen eine erhebliche Porosität aufweisen können, sind sie als Trockenmittel geeignet, weil sie wiederum Wasser

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aufnehmen können. Man kann sie jedoch auch mit Wirkstoffen beladen oder als Katalysatorträger oder Filter und Absorbentien verwenden.

Im Reaktionsgemisch gegebenenfalls mitverwendete oder nachträglich eingebrachte Hilfsmittel wie Emulgatoren, Waschrohstoffe, Dispergiermittel, Netzmittel, Duftstoffe, hydrophobierend wirkende Substanzen, gestatten das Eigenschaftsbild der Schaumstoffe in wasserhaltigem oder getrocknetem Zustand wunschgemäss zu modifizieren.

Andererseits können die Schaumstoffe in wasserhaltigem oder getrocknetem oder imprägniertem Zustand nachträglich lackiert, metallisiert, beschichtet, laminiert, galvanisiert, bedampft, verklebt oder beflockt werden. Die Formkörper können in wasserhaltigem oder getrocknetem Zustand weiter verformt werden, beispielsweise durch Sägen, Fräsen, Bohren, Hobeln, Polieren und sonstige Bearbeitungsverfahren.

Die gegebenenfalls gefüllten Formkörper können durch thermische Nachbehandlung, Oxydationsprozesse, Heiss-pressen, Sinterungsprozesse oder oberflächliche Schmelzoder sonstige Verdichtungsprozesse in ihren Eigenschaften weiterhin modifiziert werden.

Als Formmaterial eignen sich anorganische und/oder organische geschäumte oder ungeschäumte Werkstoffe wie Metalle, z.B. Eisen, Nickel, Edelstahl, lackiertes oder z.B. teflonisiertes Aluminium, Porzellan, Glas, Gips, Zement, Holz, Kunststoffe wie PVC, Polyäthylen, Epoxidharze, Polyurethane, ABS, Polycarbonat usw.

Die erfindungsgemäss zugänglichen Schäume können oberflächlich oder sofern es sich um weitgehend durchlässige Gebilde, etwa höhergradig offenporige Schaumstoffe oder poröse Materialien handelt, auch durch Zentrifugieren, Vakuumbehandlung, Durchblasen mit Luft oder Spülen mit das enthaltene Wasser entfernenden (gegebenenfalls erhitzten) Flüssigkeiten oder Gasen wie Methanol, Äthanol, Aceton, Dioxan, Benzol, Chloroform und ähnliche oder Luft, CO2, Heissdampf getrocknet werden. In analoger Weise ist auch eine Nachbehandlung der feuchten oder trockenen Formkörper durch Spülen oder Imprägnieren mit wässrigen oder nicht wässrigen sauren, neutralen oder basischen Flüssigkeiten oder Gasen z.B. Salzsäure, Phosphorsäure, Ameisensäure, Essigsäure, Ammoniak, Amine, organische oder anorganische Salzlösungen, Lacklösungen, Lösungen von noch zu polymerisierenden oder bereits polymerisierten Monomeren, Farbstofflösungen, Galvanisierungsbädern, Lösungen von Katalysatoren oder Katalysatorvorstufen, Geruchsstoffen in Betracht zu ziehen.

Auch eignen sich die neuen Verbundkunststoffe als Konstruktionsmaterial, da sie zug- und druckfest, zäh, steif und doch elastisch sind, sowie eine hohe Dauerformbeständigkeit in der Wärme und Schwerentflammbarkeit aufweisen.

Hervorzuheben ist weiterhin das ausgezeichnete Wärmedämm- und Schallabsorptionsvermögen derartiger Schaumstoffe, was zusammen mit der hervorragenden Feuer- und Wärmebeständigkeit Einsatzmöglichkeiten auf dem Isoliersektor eröffnet.

So lassen sich z.B. hochwertige Leichtbauplatten herstellen, indem entweder kontinuierlich geschäumte Blöcke zu entsprechenden Platten geschnitten bzw. gesägt werden oder indem solche Platten sowie insbesondere kompliziertere Formkörper in Formen geschäumt werden, gegebenenfalls unter Druck. Auch lassen sich durch geeignete Verfahrensweise Formteile mit geschlossener Aussenhaut herstellen.

Insbesondere eignet sich jedoch auch das Verfahren der Erfindung zur in situ-Ausschäumung auf der Baustelle. So lassen sich beliebige Hohlformen, wie sie nach der üblichen Methode durch Verschalung gebildet werden, ausgiessen bzw. ausschäumen.

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Auch können Hohlräume, Fugen, Risse einfach mit dem chenüberzüge, welche eine hervorragende Haftung und Ver-

Reaktionsgemisch gefüllt werden, wobei sich eine sehr feste schleissfestigkeit aufweisen, sowie zur Herstellung von Ela-

Haftung zwischen den verbundenen Materialien ergibt. Auch stomeren mit hoher Festigkeit und hohem Modul.

lassen sich isolierende Innenputze einfach durch Aufsprühen Zur Herstellung von Oberflächenüberzügen, Verkle-

herstellen. s bungen, Kitten, Zwischenschichten, insbesondere an

In vielen Fällen lassen sich die erhaltenen Materialien porösen Materialien ist die Einverleibung eines zusätzlichen anstelle von Holz oder Hartfaserplatten einsetzen. Sie lassen Härters für die Alkalisilikatlösungen häufig nicht erfor-

sich sägen, schleifen, hobeln, nageln, bohren, fräsen und derlich, da die in der Luft enthaltene Kohlensäure als Härter ermöglichen so vielseitige Bearbeitungs- und Anwendungs- ausreicht.

möglichkeiten. 10 Für solche Anwendungen werden vorzugsweise Polyiso-

Leichtschaumstoffe hoher Sprödigkeit, die z.B. bei sehr cyanate mit geringem Isocyanatgehalt, z.B. unter 5% bevor-

hohem Gehalt an Silikat oder bei Kombination mit ebenfalls zugt.

spröden Organopolymeren erhalten werden können, lassen Dadurch werden Mischungen hoher Topfzeit erhalten, die sich durch Zerdrücken in geeigneten Vorrichtungen leicht in auch in dünner Schicht aufgetragen werden können und im staubfeine Pulver überführen, die sich als organo-modifi- is Laufe der Zeit allmählich durchhärten.

zierte Kieselsäurefüllstoffe vielseitig einsetzen lassen. Die Wird im Rahmen des Mischvorgangs des Polyisocyanates

Organomodifizierung bedingt gute Oberfiächenwechselwir- und der Silikatlösung nur wenig Härter (CO2) frei, so erhält kung mit Polymeren, sowie in manchen Fällen auch eine man durch partielle Härtung unter Viskositätserhöhung ein gewisse oberflächliche Thermoplastizität, die die Herstellung pasten- bzw. teigartiges plastisches und beliebig formbares von hochwertigen Pressmassen ermöglicht, wobei durch 20 Material, das formgebend verarbeitet und zu einem späteren

Zugabe von Vernetzern topochemische Oberflächenreak- Zeitpunkt ausgehärtet werden kann, z.B. durch Trocknen an tionen durchführbar sind. der Luft oder durch Erhitzen.

Für viele Anwendungsgebiete werden den Mischungen aus Besonders interessant für die Verarbeitung als Kitt, Spach-

Polyisocyanaten und Alkalisilikaten zusätzliche Füllstoffe in telmasse, Fugendichtungsmasse, Mörtel und dergleichen ist

Form von inerten teilchen- oder pulverförmigem Material 25 eine zwei- oder mehrstufige Härtung, bei der beispielsweise einverleibt. in erster Stufe eine rasche C02-Abspaltung erfolgt, (durch

Als Füllstoffe können feste inerte anorganische oder orga- Reaktion von NCO-Gruppen mit Wasser), welche das anor-

nische Substanzen Verwendung finden, die z.B. als Pulver, ganisch-organische Verbundmaterial in eine plastische bzw.

Granulat, Draht, Fasern, Hanteln, Kristallite, Spiralen, thermoplastische verarbeitbare Form bringt, worauf in einer

Stäbchen, Perlchen, Hohlperlen, Schaumstoffteilchen, 30 zweiten langsamer verlaufenden Härtungsstufe z.B. durch

Vliese, Gewebestücke, Gewirke, Bändchen, Folienstückchen Hydrolyse eines hoch- oder niedermolekularen Esters die usw. vorliegen, beispielsweise Dolomit, Kreide, Tonerde, Aushärtung erfolgt.

Asbest, basisch eingestellte Kieselsäuren, Sand, Talkum, Auch die Verarbeitung der thermoplastischen Zwischen-

Eisenoxid, Aluminiumoxid und -oxidhydrate, Alkalisilikate, stufe durch Spritzguss, Extrusion oder im Kneter ist möglich.

Zeolithe, Mischsilikate, Calciumsilikate, Calciumsulfate, 35 In vielen Fällen lassen sich diese Zwischenstufen auch mit

Alumosilikate, Basaltwolle oder -pulver, Glasfasern, Wasser, organischen Lösungsmitteln, Weichmachern,

C-Fasern, Graphit, Russ, AI-, Fe-, Cu-, Ag-Pulver, Molyb- Streckmitteln, Füllstoffen mischen und dadurch in vielfäl-

dänsulfid, Stahlwolle, Bronze- oder Kupfergewebe, Silicium- tiger Weise modifizieren und applizieren.

pulver, Blähtonteilchen, Glashohlkugeln, Glaspulver, Lava- Ferner eignen sich die erfindungsgemäss erhaltenen Ver-

und Bimsteilchen, Holzspäne, Holzmehl, Kork, Baumwolle, 40 bundmaterialien als Faserausrüstung im Imprägniermittel,

Stroh, Popkorn, Koks, Teilchen aus gefüllten oder unge- wobei sowohl fertige Mischungen der organischen und der füllten, geschäumten oder ungeschäumten, gereckten oder Silikatkomponente Verwendung finden können, als auch ungereckten organischen Polymeren. Beispielhaft seien aus eine zweibadige Behandlung möglich ist. Vorzugsweise wird der Vielzahl der in Betracht kommenden organischen Poly- daher die Komponente zuerst appliziert, die die bessere Haf-

meren einige aufgeführt, wobei diese z.B. als Pulver, Gra- 45 tung aufweist, also die Polyisocyanat-Komponente auf orga-

nulat, Schaumstoffteilchen, Perlen, Hohlperlen, schaumfä- nisches, die Silikatkomponente auf anorganisches Material,

higes aber noch ungeschäumtes Teilchen, als Faser, Weiterhin lassen sich z.B. durch Auspressen der

Bändchen, Gewebe, Vlies usw. vorliegen können: Polystyrol, Mischungen aus Düsen oder Schlitzen Fasern und Folien

Polyäthylen, Polypropylen, Polyacrylnitril, Polybutadien, herstellen, welche z.B. zur Herstellung von synthetischem

Polyisopren, Polytetrafiuoräthylen, aliphatische und aroma- so unbrennbarem Papier oder zur Herstellung von Vliesen ver-

tische Polyester, Melamin-Harnstoff- oder Phenolharze, wendet werden können.

Polyacetalharze, Polyepoxide, Polyhydantoine, Polyharn-

stoffe, Polyäther, Polyurethane, Polyimide, Polyamide, Poly- Beispiele sulfone, Polycarbonate, selbstverständlich auch beliebige Verwendete Polyisocyanate:

Mischpolymerisate. 55

Besonders bevorzugte Füllstoffe sind Kreide, Talkum, P1 : Destillat des Phosgenierungsproduktes eines Anilin-

Dolomit, Ton, Quarzmehl, hochdisperse Kieselsäure, Glas, Formaldehyd-Kondensates bestehend aus 90 Gew.-% 4,4' -

Kohlenstoff sowie übliche Kunststoff- und Gummiabfälle. Diphenylmethandiisocyanat, 8 Gew.-% 2,4' -Diphenylme-

Grundsätzlich können die erfindungsgemäss erhaltenen thandiisocyanat sowie 2 Gew.-% 3kernigen Polyphenyl-poly-

Verbundstoffe ohne Verlust ihres hochwertigen Eigenschafts- 60 methylenpolyisocyanaten, Viskosität bei 40°C 7 cP, bei bildes mit beträchtlichen Mengen an inerten Füllstoffen Raumtemperatur teilweise Kristallisation, NCO-Gehalt: 33

gefüllt werden, wobei insbesondere Verbundmaterialien mit Gew.-%.

überwiegendem anorganischen Anteil vozugsweise mit anorganischen Füllstoffen zur Erzielung eines Verstärkungsef- P 2: Vom rohen Phosgenierungsprodukt eines Anilin-For-fekts und Verbundmaterialien mit überwiegendem Silikatan- 6s maldehyd-Kondensates wird soviel Diisocyanato-diphenyl-teil vorzugsweise mit organischen Füllstoffen gefüllt werden. methan abdestilliert, dass der Destillationsrückstand bei Produkte mit niedrigem Silikatgehalt eignen sich beson- 25°C eine Viskosität von 50 cP aufweist. (2-Kernanteil: 68 ders zur Herstellung rasch erhärtender hochwertiger Oberflä- Gew.-%; 3-Kernanteil: 16 Gew.-%; Anteil an höherkernigen

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Polyisocyanaten: 16 Gew.-%, NCO-Gehalt: 32 Gew.-%).

P 3: Entsprechend hergestelltes Polyisocyanat mit einer Viskosität von 100 cP bei 25°C (2-Kernanteil: 59,7 Gew.-%; 3-Kernanteil: 21,3 Gew.-%; Anteil an höherkernigen Polyisocyanaten: 19,0 Gew.-%; NCO-Gehalt: 31,4 Gew.-%).

P 4: Entsprechend hergestelltes Polyisocyanat mit einer Viskosität von 200 cP bei 25°C (2-Kernanteil: 44,3 Gew.-%; 3-Kernanteil: 23,5 Gew.-%; Anteil an höherkernigen Polyisocyanaten: 32,2 Gew.-%, NCO-Gehalt: 31,4 Gew.-%).

P 5: Entsprechend hergestelltes Polyisocyanat mit einer Viskosität bei 25°C von 400 cP. (2-Kernanteil: 45,1 Gew.-%; 3-Kernanteil: 22,3 Gew.-%; Anteil an höherkernigen Polyisocyanaten: 32,6 Gew.-%; NCO-Gehalt: 31,0 Gew.-%).

P 6: Entsprechend hergestelltes Polyisocyanat mit einer Viskosität bei 25°C von 800 cP. (2-Kernanteil: 40,6 Gew.-%; 3-Kernanteil: 27,2 Gew.-%; Anteil an höherkernigen Polyisocyanaten: 32,2 Gew.-%; NCO-Gehalt: 30,5 Gew.-%).

P 7: Polyisocyanat P 6 und Polyisocyanat P 8 wurden so abgemischt, dass daraus ein Polyisocyanat mit einer Viskosität von 1100 cP bei 25°C resultierte.

P 8: Entsprechend hergestelltes Polyisocyanat mit einer Viskosität bei 25°C von 1700 cP. (2-Kernanteil: 40,3 Gew.-%; 3-Kernanteil: 34,0 Gew.-%; Anteil an höherkernigen Polyisocyanaten: 25,7 Gew.-%; NCO-Gehalt: 30,4 Gew.-%).

P9: Semi-Präpolymer, hergestellt aus 1000 Gew.-Tlen. Polyisocyanat P 5 und 15 Gew.-Tlen. Butandioi-1,4. Viskosität bei 25°C 940 cP, NCO-Gehalt: 28,2 Gew.-%.

P 10: Semi-Präpolymer, hergestellt aus 1000 Gew.-Tlen. Polyisocyanat P 5 und 30 Gew.-Tlen. Hexandiol-1,6. Viskosität bei 25°C 30 000 cP, NCO-Gehalt: 27 Gew.-%.

P 11: Semi-Präpolymer, hergestellt aus 10UU Gew.-Tlen. Polyisocyanat P 5 und 15 Gew.-Tlen. Hexandiol-1,6, Viskosität bei 25°C 1400 cP, NCO-Gehalt: 28,6 Gew.-%.

P 12: Semi-Präpolymer, hergestellt aus 1000 Gew.-Tlen. Polyisocyanat P5 und 30 Gew.-Tlen. Glycerin. Viskosität bei 25°C 7500 cP, NCO-Gehalt: 26,2 Gew.-%.

P13: Umsetzungsprodukt von 100 Gew.-Tlen. P 3 mit 1 Gew.-Tl. Wasser. Viskosität bei 25°C 19 900 cP, NCO-Gehalt: 26,7 Gew.-%.

P 14: Polyisocyanat P 3 wurde 2 Stunden auf 220°C erhitzt. Es resultierte ein Polyisocyanat mit einer Viskosität von 1450 cPbei 25°C und einem NCO-Gehalt von 24,2 Gew.-%.

P 15: Ein Isomerengemisch aus 80 Gew.-% 2,4-Toluylendi-isocyanat und 20 Gew.-% 2,6-Toluylendiisocyanat wurde mit Wasser unter Biuretisierungsbedingungen umgesetzt. Viskosität bei 25°C 6500 cP, NCO-Gehalt 32,5 Gew.-%.

P16: Fester technischer Destillationsrückstand, wie er bei der Destillation von technischen Toluylendiisocyanat-Gemi-schen erhalten wird. NCO-Gehalt: 17 Gew.-%; Monomeren-gehalt: ca. 10 Gew.-%. Derartige Destillationsrückstände sind beispielsweise nach dem Verfahren der deutschen Offenlegungsschrift 2 035 731 zugänglich.

P17: Flüssiger technischer Destillationsrückstand wie er bei der Destillation von 1,6-Hexamethylendiisocyanat erhalten wird. Viskosität bei 25°C 95 cP, NCO-Gehalt: 35 Gew.-%.

P 18:2250 Gew.-Tle. P 17 und 250 Gew.-Tle. fein zermah-lenes P16 wurden zusammen unter Rühren 5 Stunden auf 120°C erhitzt, wobei sich P 16 in P17 löste. Das resutlierende Polyisocyanat P18 wies eine Viskosität von 800 cP bei 25°C und einen NCO-Gehalt von 31,9 Gew.-% auf.

P 19: Entsprechend P 18 hergestelltes Polyisocyanat aus 2000 Gew.-Tlen. P 17 und 500 Gew.-Tlen. P16. Viskosität: 1800 cP bei 25°C NCO-Gehalt 30,6 Gew.-%.

P 20: Entsprechend P18 hergestelltes Polyisocyanat aus 1750 Gew.-Tlen. P 17 und 750 Gew.-Tlen. P16. Viskosität: 6200 cPbei 25°C. NCO-Gehalt: 29,2 Gew.-%.

Beispiele 1-14 (Tabelle 1)

In einer konstanten Rezeptur, die in der Zusammensetzung der Hauptkomponenten wie auch des verwendeten Aktivators dem in der DOS 1770 384 beschriebenen Beispiel 1 entsprach, wurden Polyisocyanate verschiedener Viskosität und Funktionalität eingesetzt und unter gleichen Bedingungen verarbeitet.

Die Grundrezeptur bestand aus:

(Komponente I)

250 Gew.-Tlen. Natronwasserglas (48% Feststoff, Molgewichtsverhältnis Na20:Si02 = 1:2) 1,5 Gew.-Tlen. Stabilisator (Polyätherpolysiloxan, OS 710 Bayer AG)

4 Gew.-Tlen. Aminkatalysator (bestehend aus 75 Gew.-% N,N-Dimethylaminoäthanol und 25 Gew.-% Diazabicyclooctan)

(Komponente II)

100 Gew.-Tlen. Polyisocyanat 25 Gew.-Tlen. Trichlorfluormethan

Komponente I und II wurden für sich gut gemischt,

danach vereinigt, mit einem Schnellrührer 15 sec intensiv gerührt und dann in ein Papierpäckchen ausgegossen, wo das Reaktionsgemisch kurze Zeit später aufzuschäumen begann und unter Wärmeentwicklung zu einem anorganisch-organischen Schaumstoff aushärtete. Die Reaktionszeiten und die physikalischen Eigenschaften der resultierenden Schaumstoffe sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst.

(Beispiele 1-4 stellen Vergleichsbeispiele dar.)

Es bedeuten:

tR = Rührzeit, Mischzeit der Mischung aus Komponente I

und Komponente II tL = Liegezeit, Zeitraum von Beginn des Mischens bis zum

Beginn des Aufschäumens tA = Abbindezeit, Zeitraum vom Beginn des Mischens bis zur beginnenden Verfestigung ts = Steigzeit, Zeitraum vom Beginn des Mischens bis zur Beendigung des Aufschäumvorgangs.

Raumgewicht und Druckfestigkeit wurden stets einen Tag nach der Herstellung ermittelt.

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12 Tabelle 1

Bei- Polyisocya- Reaktionszeiten in sec Raumge- Druckfe- Allgemeine Beurteilung des resultierenden Schaumstoffes spiel-Nr. nat 'R tL tA ts wicht stigk.

(kg/m3) (kp/cm2)

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P2

15

20

-

-

-

-

Schaumgemisch kollabiert nach 40 sec

3

P3

15

20

-

-

-

-

Schaumgemisch kollabiert nach 45 sec

4

P4

15

20

-

-

-

-

Schaumgemisch kollabiert teilweise nach 50 sec

5

P 5

15

20

45

70

77

0,50

zäh-spröde, grobporig, unregelmässig

6

P6

15

20

40

85

75

0,90

zäh-weich, mittel-grobporig, leicht unregelmässi]

7

P7

15

20

45

60

63

1,00

zäh-weich, mittelporig, regelmässig

8

P8

15

20

40

54

69

1,00

zäh-weich, feinporig, regelmässig

9

P9

15

20

45

75

63

0,88

zäh, feinporig, regelmässig

10

PIO

15

20

40

60

66

0,74

zäh-spröde, mittelporig, leicht unregelmässig

11

Pll

15

30

70

100

77

0,66

zäh-spröde, grobporig, leicht unregelmässig

12

P 12

15

25

45

60

93

2,30

zäh, feinporig, regelmässig

13

P 13

15

30

45

60

94

1,6

zäh, feinporig, regelmässig

14

P 14

15

30

50

60

66

1,5

zäh-spröde, feinporig, regelmässig

Wie aus den Beispielen 1 -4 der Tabelle hervorgeht, kollabiert das Schaumgemisch, sofern die Viskosität der verwendeten Polyphenylpolymethylen-polyisocyanate unter 400 cP bei 25°C beträgt (P 1-P 4). Die höherviskosen Polyphenyl-polymethylen-polyisocyanate P 5-P 8 liefern anorganisch-organische Schaumstoffe, die bei annähernd gleichem Raumgewicht um so höhere Druckfestigkeiten sowie ein feinporigeres und regelmässigeres Zellbild zeigen je höherviskos und höherfunktionell das verwendete Polyisocyanat ist.

Der Vorteil der Verwendung höherviskoser Polyisocyanate ( P6-P 8) zeigt sich deutlich darin, dass diese Polyisocyanate mit etwa gleichem chemischem Aufbau wie das niederviskosere P 5 Schaumstoffe liefern, die bei niedrigerem Raumgewicht bedeutend höhere Druckfestigkeiten aufweisen.

Umsetzungsprodukte von P 5 mit geringen Mengen an niedermolekularen Diolen (P9-P 11), bei denen die Viskosität gegenüber P 5 stark vergrössert ist, die Funktionalität jedoch nur unwesentlich höher liegen dürfte, führen zu Schaumstoffen mit verbesserten Eigenschaften, Beispiel 9-11.

Entscheidend verbessert werden die Schaumstoffeigenschaften, wenn als Polyisocyanat ein Semi-Präpolymer (z.B. P 12) verwendet wird, bei dem sowohl Funktionalität wie auch Viskosität erhöht wurden, wie dies in Beispiel 12 der Fall ist.

Beispiele 13 und 14 zeigen, dass ein an und für sich ungeeignetes, niedrigviskoses Polyisocyanat (P 3) durch einfaches Erhitzen (P14) oder durch Umsetzung mit geringen Mengen Wasser (P13) in ein höherviskoses Polyisocyanat

25

30

überführt werden kann, aus dem sich unter Beibehaltung der Rezeptur brauchbare anorganische-organische Schaumstoffe herstellen lassen.

Beispiel 15-23 (Tabelle 2)

(Komponente 1)

200 Gew.-Tle. Natronwasserglas (44% Feststoff, Molver-

hältnis Na20:Si02 - 1:2)

1,5 Gew.-Tle. Stabilisator gemäss Beispiel 1-14 2 Gew.-Tle. Aminkatalysator gemäss Beispiel 1-14

(Komponente II)

3s 100 Gew.-Tle. Polyisocyanat (P 1-P 8, P 14)

5 Gew.-Tle. Diphenylkresylphosphat 40 Gew.-Tle. Trichlorfluormethan

Die Mischung der Komponenten sowie die Herstellung 40 der Schaumstoffe erfolgte gemäss Beispiel 1-14. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst, die verwendeten Abkürzungen entsprechen denen in Tabelle 1. Auch in dieser Beispielserie zeigt sich eindeutig, dass Polyisocyanate mit einer Viskosität > 400 cP bei 25°C 45 entsprechenden niederviskosen Typen überlegen sind. Bei etwa gleichem Raumgewicht der resultierenden anorganisch-organischen Schaumstoffe erhält man Produkte, die mit steigender Viskosität der Ausgangspolyisocyanate höhere Zähigkeit, regelmässigere so und feinere Zellstruktur sowie höhere Druckfestigkeit aufweisen.

(Beispiele 15-18 stellen Vergleichsbeispiele dar.)

Tabelle 2

Beispiel-Nr.

Polyisocya- Reaktionszeiten in sec nat tR tL tA

tS

Raumgewicht (kg/m3)

Druckfe-

stigk.

(kp/cm2)

Allgemeine Beurteilung des resultierenden Schaumstoffes

15

PI

15

35

-

-

-

-

Schaumgemisch kollabiert nach 65 sec

16

P2

15

50

-

-

-

-

Schaumgemisch kollabiert nach 100 sec

17

P3

15

45

-

-

-

-

Schaumgemisch kollabiert nach 110 sec

18

P4

15

45

-

-

-

-

Schaumgemisch kollabiert nach 110 sec

19

P5

15

50

120

160

29

0,27

zäh-spröde, grobporig, unregelmässig

20

P6

15

40

105

150

29

0,36

zäh, mittelporig, leicht unregelmässig

21

P7

15

45

105

145

30

0,34

zäh, mittelporig, regelmässig

22

P8

15

40

90

130

28

0,54

zäh, feinporig, regelmässig

23

P14

15

65

115

130

35

0,60

zäh-spröde, mittelporig, regelmässig

13

628 655

Gegenüber den in Tabelle 1 aufgeführten Beispielen zeichnen sich die in Tabelle 2 zusammengefassten Schaumstoffe insbesondere durch höhere Zähigkeit aus.

Dies ist - wie in vergleichenden Untersuchungen festgestellt wurde - ausser auf die veränderte Zusammensetzung der Hauptkomponenten auf das zusätzlich als Flammschutzmittel mitverwendete Diphenylkresylphosphat zurückzuführen.

Bei Verwendung der Polyisocyanate P 1-P 4, die eine Viskosität unter 400 cP auf 25°C aufweisen, kollabiert das Schaumgemisch, diese Polyisocyanate sind, obwohl sie eine Funktionalität > 2 aufweisen, wegen der niedrigen Viskosität für das erfmdungsgemässe Verfahren ungeeignet. Die Polyisocyanate P 5-P 8, die einen gleichartigen chemischen Aufbau haben und neben einer geringfügig höheren Funktionalität vor allem durch eine Viskosität ^ 400 cP/25°C ausgezeichnet sind, eignen sich zur Herstellung anorganisch-organischer Schaumstoffe. Dabei werden, wie die Beispiele 19-22 zeigen, mit zunehmender Viskosität der Polyisocyanate Schaumstoffe mit regelmässigerer, feinporigerer Zellstruktur sowie bei fast gleichem Raumgewicht stark verbesserte Druckfestigkeiten erhalten. Vergleicht man Beispiel 19 mit Beispiel 22 ist die Druckfestigkeit sogar verdoppelt.

Beispiel 23 zeigt, dass ein niedrigviskoses, an sich ungeeignetes Polyisocyanat (P 3) sich einfach durch thermische Behandlung in ein höherviskoses, erfindungsgemäss geeignetes Produkt überführen lässt, das sich zu einem brauchbaren Schaumstoff verarbeiten lässt.

Beispiel 24:

(Komponente I)

200 Gew.-Tle. Natron Wasserglas gemäss Beispiel 1

2 Gew.-Tle. Aminkatalysator gemäss Beispiel 1

(Komponente II)

100 Gew.-Tle. Polyisocyanat P15

1 Gew.-Tl. Stabilisator (Polyäthätherpolysiloxan L 5340, Fa. Union Carbide Corp.)

10 Gew.-Tle. Diphenylkresylphosphat 40 Gew.-Tle. Trichlorfluormethan

Die Herstellung des Schaumstoffes erfolgte gemäss Beispiel 1-14.

tR: 15 sec tL: 30 sec îa: 50 sec ts: 60 sec

Man erhält einen feinporigen spröden, anorganisch-organischen Schaumkunststoff mit regelmässiger Zellstruktur, der in frischem Zustand ein Raumgewicht von 33 kg/m3 aufweist.

Beispiel 25:

(Komponente I)

400 Gew.-Tle. Natronwasserglas gemäss Beispiel 1

4 Gew.-Tle. Aminkatalysator gemäss Beispiel 1

(Komponente II)

100 Gew.-Tle. Polyisocyanat P 8

0,5 Gew.-Tle. Stabilisator gemäss Beispiel 24 40 Gew.-Tle. Trichlorfluormethan

Die Herstellung des Schaumstoffs erfolgte gemäss Beispiel 1-14.

tR: 15 sec tL: 45 sec tA: 65 sec ts: 115 sec

Man erhält einen harten, anorganisch-organischen Schaumkunststoff mittlerer Porengrösse und regelmässiger Zellstruktur mit einem Raumgewicht von 82 kg/m3 und einer Druckfestigkeit von 0,6 kp/cm2. Aufgrund der hohen anor-5 ganischen Anteile zeigt dieser Schaumstoff ein hervorragendes brandwidriges Verhalten und erreicht mühelos die Brandklasse B 1 (schwer entflammbar) nach DIN 4102.

io Beispiel 26:

(Komponente I)

100 Gew.-Tle. Natron Wasserglas gemäss Beispiel 1 2 Gew.-Tle. Aminkatalsator gemäss Beispiel 1

15 (Komponente II)

300 Gew.-Tle. Polyisocyanat P 8

1 Gew.-Tl. Stabilisator gemäss Beispiel 24 20 Gew.-Tle. Trichlorfluormethan

20 Die Herstellung des Schaumstoffes erfolgte gemäss Beispiel 1-14.

tR: 15 sec tL: 60 sec tA: 90 sec 25 ts: 95 sec

Man erhält einen feinporigen anorganisch-organischen Schaumkunststoff, regelmässiger Zellstruktur, der direkt nach der Herstellung ein Raumgewicht von 12 kg/m3 und 30 eine Druckfestigkeit von 0,2 kp/cm2 aufweist. Aufgrund seiner niedrigen Rohdichte ist dieser Schaumstoff besonders als billiger Isolierschaumstoff geeignet.

35

40

Beispiel 27:

(Komponente I)

200 Gew.-Tle. Natron Wasserglas gemäss Beispiel 1 2 Gew.-Tle. Aminkatalysator gemäss Beispiel 1

(Komponente II)

100 Gew.-Tle. Polisocyanat P 8 0,5 Gew.-Tle. Stabilisator gemäss Beispiel 24 5 Gew.-Tle. Diphenylkresylphosphat 3 Gew.-Tle. chloriertes Paraffingemisch, Witaclor 63, 45 Dynamit Nobel AG

40 Gew.-Tle. Trichlorfluormethan

(Komponente III)

100 Gew.-Tle. 40%ige wässrige Dikaliumhydrogenphosphat-50 Lösung

Die Komponenten wurden zunächst für sich gut vorgemischt, danach wurden in die mittels eines Schnellrührers 55 intensiv gerührte Komponente II nacheinander Komponente I und Komponente III gegeben. Nach 15 sec Rührzeit wurde das Reaktionsgemisch in ein Papierpäckchen ausgegossen, wo es nach 55 sec (gerechnet vom Zeitpunkt der Vereinigung der Komponenten) aufzuschäumen begann und nach 135 sec 60 (gerechnet vom Zeitpunkt der Vereinigung der Komponenten) zu einem festen, anorganisch-organischen Schaumstoff mit regelmässiger Zellstruktur und feiner Porengrösse erstarrte. Einen Tag nach der Herstellung wurden Raumgewicht und Druckfestigkeit bestimmt.

65 Raumgewicht: 37 kg/m3 Druckfestigkeit: 0,3 kp/cm2

Der erhaltene Schaumstoff eignet sich besonders für Isolieranwendungen, bei denen gleichzeitig gutes Brandverhalten

628 655

14

verlangt wird. Nach der angegebenen Rezeptur hergestellte Platten bestehen mühelos den Brandschachttest nach DIN 4102 und erreichen damit die Klassifizierung «schwer entflammbar» (B 1).

Beispiele 28-41 (Tabelle 3) Zusammensetzung, Reaktionszeiten sowie Raumgewicht und Druckfestigkeiten der erhaltenen anorganisch-organi-schen Schaumstoffe sind in Tabelle 3 zusammengefasst. Die Herstellung der Schaumstoffe erfolgte gemäss Beispiel 1-14,

die gebrauchten Abkürzungen entsprechen denen in Tabelle 1. Alle verwendeten Substanzmengen sind in g angegeben. Man erhält harte anorganisch-organische Schaumstoffe von regelmässiger Zellstruktur und mittlerer bis grober Porengrösse im Raumgewichtsbereich von 120-250 kg/m3, die aufgrund der hohen Druckfestigkeiten und des guten Brandverhaltens ganz besonders zur Herstellung von leichten, selbsttragenden, vorgefertigten Bauteilen mit hervorragender Wärmedämmung geeignet sind.

10

Tabelle 3

Komponente II Komponente I

Beispiel Polyisocyanat Trichlor- Natron- Emulga- Triäthyl- Reaktionszeiten2)

P5 P18 P19 P20 fluor- wasser- tor') amin tR tL tA methan glas gem.

Beisp. 1-14

Raumge- Druckfe-wicht3) stigkeit3) kg/m3 kg/cm2

28

50

100

_

_

20

150

0,2

2,0

20

37

46

130

9,6

29

75

75

_

-

20

150

0,2

1,5

20

32

48

123

6,8

30

100

50

—

-

20

150

0,2

1,5

20

34

54

125

7,5

31

_

_

_

150

20

150

0,2

2,0

20

36

48

194

26,3

32

_

50

_

100

30

150

0,2

2,0

20

38

65

123

6,6

33

75

_

75

30

150

0,2

2,0

20

50

80

173

21,3

34

20

130

-

_

20

150

0,2

5,0

30

42

55

246

38,2

35

20

130

_

-

25

150

0,2

5,0

30

46

60

213

26,0

36

_

_

150

-

30

150

0,2

5,0

20

38

55

193

14,5

37

_

_

150

-

30

150

0,3

5,0

25

40

58

187

17,7

38

_

_

150

_

30

150

0,4

5,0

25

38

57

190

18,9

39

_

_

_

150

25

150

0,2

3,0

20

30

40

161

16,2

40

_

_

_

200

25

150

0,2

3,0

20

28

40

154

14,5

41

-

-

-

100

30

200

-

2,0

20

43

75

170

6,3

1) Emulgator, 50%ige wässrige Lösung des Natriumsalzes eines sulfochlorierten Paraffingemisches, Cio-Ci4(Mersolat K 30)

2) tA = ts

3) Raumgewicht und Druckfestigkeit wurden 1 Tag nach der Herstellung der Schaumstoffe bestimmt

Beispiel 42: 40

100 g Polyisocyanat P 20 und 200 g Natronwasserglas gemäss Beispiel 1 wurden mit 400 g Mikroglaskugeln (Schüttgewicht 1,6 kg/1, Hersteller: Fa. Ballotini) 1 Minute mit einem Schnellrührer vermischt. Die giessfähige flüssige Masse wurde in eine 4 cm x 4 cm x 16 cm Metallform 45

gegossen, unter Erwärmung begann einige Minuten später die Verfestigung, bereits nach 2 Stunden Hess sich der Probekörper entformen. Nach Temperung (3 Std./100°C) war der Formkörper zu einem steinharten, praktisch unbrennbaren, betonähnlichen Verbundstoff ausgehärtet, der eine Roh- 50 dichte von 1620 kg/m3 und eine Druckfestigkeit von 278 kp/cm2 aufwies.

Beispiel 43:

100 g Polyisocyanat P 20,200 g Natronwasserglas gemäss 55 Beispiel 1 und 80 g Sägemehl wurden intensiv miteinander vermischt und die spachtelbare Masse in eine Metallform (4 cm x 4 cm x 16 cm) eingetragen. Nach einer Stunde hatte sich das Gemisch weitgehend verfestigt, am folgenden Tag war es zu einem steinharten, anorganisch-organischen Ver- 60 bundstoff mit einer Rohdichte von 1300 kg/m3 und einer Druckfestigkeit von 332 kp/cm2 ausgehärtet. Das erhaltene Material zeichnet sich durch ein sehr gutes Brandverhalten aus und kann wie Holz bearbeitet werden.

65

Beispiel 44:

100 g Polyisocyanat P 20,300 g Natronwasserglas und 600 g Bausand (gewaschener Rheinsand, 0-3 mm) wurden 1

Minute miteinander verrührt und die Mischung in eine Metallform (4 cm x 4 cm x 16 cm) gegeben. Das Gemisch begann sich 10 Minuten später langsam unter schwacher Erwärmung zu verfestigen und wurde nach einer Liegezeit von 1 Stunde anschliessend 3 Stunden bei 100°C ausgehärtet. Der resultierende anorganisch-organische betonähnliche Verbundstoff wies ein Raumgewicht von 1680 kg/m3 und eine Druckfestigkeit von 110 kp/cm2 sowie eine Biegefestigkeit von 38,8 kp/cm2 auf.

Beispiel 45:

100 g Polyisocyanat P 20 und 400 g Natron Wasserglas gemäss Beispiel 1 wurden zunächst für sich gemischt und dann mit 100 g Vermiculite (Schüttgewicht 150 kg/m3) versetzt. Die Gesamtmischung wurde gut verrührt und das noch fliessfähige Gemisch in eine Metallform (4 cm x 4 cm x 16 cm) gegeben, wo es sich 40 Minuten später zu verfestigen begann. Nach 24 Stunden Lagerung bei Raumtemperatur wurde der Probekörper 2 Stunden bei 100°C ausgehärtet. Es resultierte ein unbrennbarer, holzartiger, fester, anorganischorganischer Isolierverbundstoff mit einem Raumgewicht von 750 kg/m3 und einer Druckfestigkeit von 39 kp/cm2.

Beispiel 46:

100 g eines im Mittel trifunktionellen, durch Wasserzusatz biuretisierten Polyisocyanates auf Basis Hexamethylendiiso-cyanat-1,6 mit einem NCO-Gehalt von 22 Gew.-%und einer Viskosität von 4000 cP bei 25°C wurden mit 300 g Natronwasserglas gemäss Beispiel 1 vermischt und in die Mischung

15 628655

100 g Vermiculite gemäss Beispiel 45 eingerührt. Man erhält Ta8en zu einem harten, holzähnlichen Material mit hervorra-eine über 5 Stunden verarbeitbare Spachtelmasse, die nach 2 gend brandwidrigen Eigenschaften ausgehärtet war.

B

Claims (2)

628 655 PATENTANSPRÜCHE

1) die Notwendigkeit, handelsübliche Polyisocyanate einer weiteren, unter Umständen kostspieligen chemischen Umsetzung zu unterwerfen, sowie

1. Verfahren zur Herstellung von hartem anorganischorganischem Verbundmaterial durch Umsetzung einer wäss-rigen Alkali- oder Ammoniumsilikatlösung mit Polyiso-cyanat, dadurch gekennzeichnet, dass als Polyisocyanat flüssiges oder gelöstes organisches, nicht hydrophiles Polyisocyanat mit einer Viskosität des Polyisocyanats oder seiner Lösung von mindestens 400 cP/25°C und einer mittleren Funktionalität von grösser als 2 eingesetzt wird, wobei die Umsetzung in Abwesenheit von wasserbindenden anorganischen Füllstoffen erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man Polyisocyanate bzw. deren Lösungen mit einer Viskosität von 500 bis 10 000 cP/25°C einsetzt.

3. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Polyisocyanat ein Phosgenierungsprodukt von Anilin/Formaldehyd-Kondensaten eingesetzt wird.

4. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 20-54%ige wässrige Silikatlösungen verwendet werden, wobei das Gewichtsverhältnis des Polyisocyanats zur wässrigen Silikatlösung zwischen 70:30 und 20:80 liegt.

5. Verfahren gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man als Silikatlösung Natriumsilikatlösung mit einem Na20/SiCh-Molverhältnis im Bereich von 1,6 bis 3,3 verwendet.

6. Verfahren gemäss Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man der Reaktionsmischung einen Katalysator oder Beschleuniger zugibt.

7. Verfahren gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man als Katalysator ein tertiäres Amin verwendet.

8. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung unter Schaumstoffbildung erfolgt.

9. Verfahren gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man der Reaktionsmischung ein Treibmittel zusetzt.

10. Verfahren gemäss Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass man der Reaktionsmischung ein Schaumstabilisierungsmittel zusetzt.

11. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Emulgierhilfsmittel verwendet.

12. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Reaktionsmischung eine organische polymere Substanz mitverwendet wird.

13. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass inerte anorganische und/oder organische, teilchen- und/oder faserförmige Materialien mitverwendet werden.

14. Anorganisch-organische Kunststoffe hoher Festigkeit, Elastizität, Wärmeformbeständigkeit und Schwerentflammbarkeit, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1.

15. Kunststoffe nach Anspruch 14 in Form von Schaumstoffen, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Anspruch 8.

16. Schaumkunststoffe nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch ein Raumgewicht unter 150 kg/m3, vorzugsweise 10-80 kg/m3.

Es ist bekannt, aus Polyisocyanaten und Verbindungen mit aktiven Wasserstoffatomen Polyurethan- bzw. Polyharnstoff-Kunststoffe herzustellen. Die Eigenschaften dieser Polymerenklasse sind vielfältig variierbar. Hohe Festigkeit, Elastizität und Verschleissfestigkeit sind besonders geschätzte Eigenschaften dieser Produkte. Andererseits ist die Thermo-

stabilität und insbesondere die Dauerformbeständigkeit bei Temperaturen oberhalb 120°C nur mässig. Der Einsatz der Produkte als Bau- und Konstruktionselemente ist durch das ungünstige Brandverhalten begrenzt. Zwar lassen sich durch Flammschutzmittel Verbesserungen im Brandverhalten erzielen, doch werden die mechanischen Eigenschaften dadurch meist ungünstig beeinflusst.

Es ist ferner bekannt, aus wässrigen Lösungen von Alkalisilikaten durch Einwirkung von (potentiellen) Säuren anorganische Kieselsäure-Gel-Kunststoffe herzustellen, die insbesondere als Kitte, Oberflächenüberzüge Bedeutung erlangt haben. Auch Leichtschaumstoffe sind auf Wasserglas-Basis hergestellt worden. Die Produkte weisen eine hohe Formbeständigkeit in der Wärme auf und sind völlig unbrennbar. Sie sind jedoch spröde und von verhältnismässig geringer Festigkeit. Als Schaumstoffe sind sie wenig belastbar und zerbrö-seln bei Druckeinwirkung. Es wäre ausserordentlich wünschenswert, die guten Eigenschaften der anorganischen und der organischen Kunststoffmaterialien miteinander zu kombinieren und die negativen Eigenschaften beider zu unterdrücken.

Es hat daher auch nicht an Versuchen gefehlt, Kombinationskunststoffe herzustellen, ohne dass indessen das gesteckte Ziel erreicht worden wäre.

So wurden beispielsweise Polyurethane mit aktiver Kieselsäure als Füllstoff vermischt und anschliessend vulkanisiert. Ähnlich wie bei der Verwendung hochaktiven Russes ist dabei ein gewisser Verstärkungseffekt zu beobachten: Zugfestigkeit und Modul steigen an, die Bruchdehnung nimmt ab. Das Material wird jedoch durch die Mitverwendung der Kieselsäure nicht grundsätzlich in seinem Eigenschaftsbild verändert.

Es handelt sich dabei um relativ grobe heterogene Zweiphasensysteme. Die Wechselwirkung zwischen beiden Phasen ist sowohl aufgrund der verhältnismässig kleinen Grenzfläche als auch aufgrund der sehr unterschiedlichen chemischen Natur der beiden Phasen nur gering.

Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, Kieselsäure in Mikrofaserform einzusetzen. Die Verstärkungswirkung nimmt dabei aufgrund der spezifischen Morphologie zu, andererseits werden die inkohärenten Bereiche zwangsläufig grösser, so dass die chemische Wechselwirkung zwischen den beiden Phasen eher abnimmt. Der grundsätzliche Charakter eines grob heterogenen Zweiphasenkunststoffs bleibt erhalten.

In der deutschen Offenlegungsschrift 1770 384 ist vorgeschlagen worden, eine wässrige Lösung eines Alkalisilikats mit einem niedermolekularen Polyisocyanat, z.B. 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat umzusetzen.

Bezüglich der zu verwendenden Isocyanate werden im einzelnen folgende Angaben gemacht:

«Geeignete Polyisocyanate, die bei dem Verfahren gemäss der Erfindung zur Anwendung gelangen können, sind z.B. die organischen Diisocyanate der allgemeinen Formel:

0 = C = N- R- N = C = 0

worin R einen zweiwertigen organischen Rest, beispielsweise einen Alkylen-, Aralkylen- oder Arylenrest bedeutet. Geeignete derartige Reste können z.B. 2 bis 20 Kohlenstoffatome enthalten.

Beispiele für derartige Diisocyanate sind: p-p'-Diphenyl-methandiisocyanat, Phenylendiisocyanat, Chlorphenylendi-isocyanat, Tolylendiisocyanat, m-Xylylendiisocyanat, Benzi-dindiisocyanat, Naphthylendiisocyanat, Tetramethylen-diisocyanat, Pentamethylendiisocyanat, Hexamethylendiiso-cyanat, Decamethylendiisocyanatund Thiodipropyldiiso-cyanat.

2

s

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Andere Polyisocyanate, Polyisothiocyanate und deren Derivate können in gleicher Weise verwendet werden. Fett-säurediisocyanate der allgemeinen Formel:

NCO

I

(CH2)z

I

CHs(CH2)xCH (CH2.)yNCO

worin x + y insgesamt 6 bis 22 ergeben und z eine Zahl von 0 bis 2 bedeutet, z.B. Isocyanato-stearyl-isocyanat sind ebenfalls geeignet. Von den vorstehend angegebenen Verbindungen erwies sich p-p'-Diphenylmethandiisocyanatbei der praktischen Ausführung am geeignetsten. Tolylendiiso-cyanat, beispielsweise das 2,4- und 2,6-Isomere sind ebenfalls leicht erhältlich und für den Gebrauch geeignet.»

Gemäss der Lehre dieser Offenlegungsschrift werden als wässrige Alkalisilikatlösungen bevorzugt die im Handel befindlichen Natriumsilikatlösungen verwendet. Über das Mengenverhältnis von verwendetem Isocyanat zu Alkalisilikat werden folgende Angaben gemacht:

«Die relativen Anteile des Alkalisilicats und des Isocya-nats können variiert werden, wodurch, wie vorstehend geschildert, Produkte mit verschiedenen physikalischen Eigenschaften und wahrscheinlich mit abweichender chemischer Struktur erhalten werden.

Im allgemeinen ist es zweckmässig und erwünscht, einen Überschuss des Silicats, d.h. eine grössere Menge als die der verwendeten Isocyanat stöchiometrisch äquivalenten Menge zu verwenden. Andererseits ist es wichtig, dass keine so geringe Menge an Isocyanat verwendet wird, dass eine nicht ausreichende Umsetzung stattfindet. Beispielsweise kann bei Verwendung von p-p'-Diphenylmethandiisocyanat (das im Handel bei einer Konzentration von etwa 85 bis 90%, berechnet auf ein Molekulargewicht von 250, erhältlich ist), und von Natriumsilicat mit einem Na20:Si02-Verhältnis von 2,0 bis 2,3 das Gewichtsverhältnis von Silicat zu Isocyanat im Bereich von 1:7,75 bis 3:1 variieren.»

Die oben genannten und eingesetzten niedrig viskosen, weitgehend rein bifunktionellen Polyisocyanate sind die gleichen, wie sie im allgemeinen auf dem Polyurethan-Schaumstoff-Sektor verwendet werden und womit auf diesem Gebiet allgemein anerkanntermassen gute Resultate erzielt werden. Zur Herstellung eines Kombinationskunststoffes auf Basis von Polyisocyanat und wässrigen Silikatlösungen sind die beschriebenen Polyisocyanate zwar leicht erhältlich, jedoch nur sehr bedingt geeignet.

Arbeitet man nach der Lehre der Offenlegungsschrift 1 770 384, so erkennt man, dass Gemische aus wässriger Natriumsilikatlösung und dem verwendeten niedrigviskosen Diphenylmethandiisocyanat nur verhältnismässig grobteilige Emulsionen bilden. Dieser Nachteil lässt sich durch den empfohlenen Zusatz von Emulgatoren bzw. Schaumstabilisierungsmitteln, wodurch die Primäremulsionen etwas feintei-liger und stabiler werden, abmildern, dennoch bleibt das Eigenschaftsbild unbefriedigend; insbesondere weisen die erhaltenen Kombinations-Kunststoffe ausgeprägte Sprödig-keit und geringe Festigkeit auf.

Insbesondere zeigen die nach der bekannten Lehre hergestellten Schaumstoffe erhebliche Störungen, wie z.B. Risse oder Lunker in der Schaumstruktur; teilweise kollabiert das Schaumgemisch; besonders wenn grössere Mengen verschäumt werden sollen.

Für eine technische Fertigung sind die unter Verwendung der beschriebenen Rohstoffe hergestellten Schaumkunststoffe nur wenig geeignet.

Gemäss der deutschen Offenlegungsschrift 2 227 147

628 655

werden die geschilderten Probleme dadurch gelöst, dass ionische Gruppen aufweisende Polyisocyanate eingesetzt werden, die eine bessere Emulgierbarkeit zwischen organischer und anorganischer Phase gewährleisten, wobei durch die feinteiligeren Emulsionen anorganisch-organische Kunststoffe mit besserem Werteniveau erhalten werden.

Einen ähnlichen Effekt erreicht man, wenn die verwendeten Polyisocyanate durch nichtionisch-hydrophile Gruppen modifiziert werden (vgl. deutsche Offenlegungsschrift 2 325 090).

Nachteil der beiden letztgenannten Verfahren sind jedoch

2) die mit der Hydrophilierung im allgemeinen verbundene erhöhte Reaktivität und erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Luftfeuchtigkeit.

In der deutschen Auslegeschrift 2 310 559 wird ein Schaumbeton auf Basis von Wasserglas, Polyisocyanat und anorganischen wasserbindenden Füllstoffen beschrieben. Verfährt man gemäss dieser Lehre, werden zumeist Schaumkunststoffe mit höheren Rohdichten erhalten (> 100 kg/m3),

zudem müssen durch die erfindungsgemäss notwendige Mitverwendung des festen Füllstoffmaterials andere Dosier- und Mischeinrichtungen benutzt werden, wie sie üblicherweise für die Herstellung von Schaumstoffen aus ausschliesslich flüssigen Komponenten zur Verfügung stehen.