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Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen Die Herstellung voll Schaumstoffen
aus linearen oder verzweigten flüssigen Kondensationsprodukten, u ic Polyestern
oder Poly glykoläthern, mit Polyisocyanaten, gegebenenfalls unter Zusatz von bifunktioliellen
niedermolekularen Verbindungen wie Wasser, ist bekannt. Die notwendige innige Vermischung
aller Reaktionsteilnehmer, gegebenenfalls mit weiteren Zusätzen wie Aktivatoren
oder Emulgatoren, wird durch Handrührer, auf schnell laufenden Rührwerken oder auch
auf eigens für diesen Zweck konstruierten maschinellen Verdüsungsvorrichtungen,
z. R. gemäß der französischen Patentschrift 1074713, vorgenommen. Dieser
Mischprozeß, der je nach der Art des herzustellenden Materials und der Dauer bis
zur beginnenden Verfestigung des Kunststoffes kürzere oder längere Zeit in Anspruch
nimmt, ist voll grundlegender Bedeutung für die Qualität des Fertigproduktes. Ebenfalls
ist es erforderlich, bei gleichbleibender Drehzahl eines Mischaggregates einen stets
zu reproduzierenden Mischungsvorgang zu gewährleisten, uni großtechnisch und kontinuierlich
gleichmäßige Produkte mit möglichst geringem Ausschuß zu erzielen. Dazu ist insbesondere
notwendig, d.aß jede der zu vermischenden Komponenten in ihrer Viskosität konstant
ist, wobei die Viskosität zweckmäßig vor Beginn des Mischprozesses entsprechend
eingestellt wird. Dies ist erfahrungsgemäß bei den niederniolekularen Komponenten
und auch hei den Aktivatoren t:nd Emulgatoren voll selbst der Fall, cla es sich
bei diesen Stoffen meist um chemisch definierte Substanzen handelt. Dagegen ist
es nach dein augenblicklichen Stand der Technik schwierig, die zum Aufbau der Schaumstoffe
notwendigen Hauptkoniponelnten, wie Polyesteroder Polyglykoläther, mit stets gleichbleibender
Viskosität herzustellen. Sie weisen teilweise Schwankungen in erheblichem Umfang
auf, die sich besonders bei der maschinellen Verarbeitung der Stoffe :ehr störend
auswirken, zumal, wenn die @'iskositätell liestiinrnte günstigste Werte unterschreiten.
In einigen Fällen ist es möglich, Viskositätskorrekturen im Vel-1:-,tif der Herstellung
der Ausgangsstoffe vorzunehmen. sei es durch eine Verlängerung der Kondensationszeiten
oder durch zusätzliche Beigabe vc:n kealctionskoniponenten. Diese lblaßnahrnen sind
jedoch zeitraubend ttnd führen zudem nicht iinnier mit Sicherheit ;:um Ziel.
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Gemäß vorliegender Erfindung wild nun bei der Ilerstellting voll Schaumstoffen
durch unlsetzung vc:n Reaktionsprodukten aus flüssigen Polykonden-,ationspridukten
mit mehreren aktiven M'asserstoffatomen und einem Unterschuß all flüssigen PolysocVanaten
mit weiterem Polyisocyanat, gegebenenfalls unter Zusatz voll bifunktionellen niedermolekularen
Verbindungen, als Reaktionsprodukt das Umsetzungs-Produkt voll flüssigen Polykondensationsprodukten
mit hehreren aktiven Wasserstoffatomen und einem Unterschuß all flüssigen Po,lyisocyanaten
mit einer Viskosität zwischen 500 und 5000cP. gemessen bei einer Temperatur von
75°, verwendet.
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Es wird demnach das in seiner Viskosität zu korrigierende flüssige
Polykondensationsprodukt mit mehreren aktiven Wasserstoffatomen mit einem LInter-:,chuß
an flüssigen Polyisocyanaten umgesetzt, uin den gewünschten optimalen Viskositätswert,
der zwischen 500 und 5000 liegt, zu erreichen. Dieses Reaktionsprodukt wird dann
mit weiterem Polyisocyailat, gegebenenfalls unter Zusatz von bifunktionellen niedermolekularen
Verbindungen in bekannter Weise: zum Schaumstoff umgesetzt, wobei nach einer besonderen
Ausführungsform des Verfahrens das Vermischen des Reaktionsproduktes mit dem weiteren
Polyisocvanat und gegelienclrfa.lls den bifunktionellen @'ertiindunge.n in maschinellen
Verdüsungsvorrichtuligen durchgeführt wird.
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Es ist bereits bekannt, geformte \-Iasseri, darunter Leichtstoffe,
dadurch herzustellen, daß rnan Polyester, die reaktionsfähige Wasserstoffatome all
Stickstoff gebunden enthalten, mit einem Überschuß all polvfunktionellen Isocvanatc-n
umsetzt, wobei man den Polyester zunächst mit einem Unterschuß all Polyisocvan.rt
vorvernetzt und dann in einem noch thermolilastischen "lwisclienstadiulli in einem
Kneter oder aitf eitler Mischwalze durch weitere Zugabe eines tr<igcrrcagierenden
Polyisccyana.tes unter bleibender Verformung ausl:olidciisiert.
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Ini Gegensatz dazu verfährt man bei vorliegendem Verfahren so, daß
das Produkt nach der "Zugabe des I'nterscliusses Polvisocyanat noch nicht
vorvernetzt ist, sondern flüssig bleibt und dabei eine Viskosität zwischen 500 bis
50'00 aufweist. Ein Vorteil gegenüber der bekannten Verfahrensweise ist darin zu
sehen, dall Iran nicht ein thermoplastisches Material in einem
Kneter
oder auf einer Mischwalze in der Wärine verarbeiten muß, sondern ein flüssiges
Produkt kontinuierlich ohne Wärmezufuhr, insbesondere auf maschinellen Verdüsungsvorrichtungen
verarbeiten kann. Es ist auch nicht nötig, als Ausgangsmaterial einen speziellen
Polyester einzusetzen. der reaktionsfähige W asserstoffatoine am Stickstoff gebunden
enthaften inuß, um eine Vernetzung herbeizuführen. Schließlich ist es auch nicht
nötig. als weiteres Polvisocyanat ein trägerreagierendes Polyisocvanat zu verwenden.
Es kann vielmehr die 3vlodifizierung des flüssigen Polykondensationsproduktes mit
dein gleichen Polyisocyanat erfolgen wie die spätere Vernetzung und Verschäumung.
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Die für die Modifizierung des flüssigen Polykondensationsproduktes
mit einem Unterschuß an flüssigen Polyisoeyanaten zur Erzielung einer Viskosität
zwischen 500 und 5000 cP jeweils benötigte Polyisocyanatmenge läßt sich unschwer
durch einmalige Feststellung der Abhängigkeit der Viskosität eines Kondensattyps
von der zugesetzten Polvisocyanatmenge ermitteln. Zur Modifizierung sind im Prinzip
alle Polt' isoc@#anate geeignet. Es können beispielsweise die Isomeren des Toluvlendiisocvanates
für sich allein oder in Mischung miteinander Verwendung finden, ferner Hexamethvlendiisocyanat,
p-Phenylendiisocvanat, 1)iphelivlmetllandiisocyaiiat. Benzidilidiisocyanat, l)icyalohexylmetlialldiisocyanat
oder auch --\-aphthalin-1, 5-diisocvanat.
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Selbstverständlich sind auch solche Polyisoct-anate geeignet. die
durch Umsetzung von aktive Wasserstoffatoine enthaltenden Verbindungen. einschließlich
linearen oder verzweigten Polyestern oder Polyglykoläthern, finit einer größeren
als den Endgruppen dieser Verbindungen entsprechenden 1lenge obenhenannter einfacher
Polv isocv amte erhalten werden. Beispiele solcher Polyisoc@7anate sind solche,
die aus 1 Mol eines trifunlctionelleil All:ollols, wieTrimethvlol_propaii. Hexantriol
oder Rizinusöl. mit 3Mol eines Diisocvanats, wie Toluvleildiisocvanat oder Hexaniethvlendiisocvanat,
erhalten werden oder die aus 1 Uol eines linearen Polyesters finit 2Mol eines Diisocyanats
gewonnene isocvanat modifizierte Polyester. Die zur Viskositätsstandardisierung
führende- Umsetzung des flüssigen Polykondensationsproduktes mit einem Unterschuß
an flüssigem Polyisocyanat wird zweckmäßigerweise bei rrläßig erhöhten Temperaturen
unter Bedingungen vorgenommen, bei denen einheitlich modifizierte Produkte erhalten
werden.
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Die Umsetzung des erfindungsgemäß zu verwendenden Reaktionsproduktes
mit weiterem Polyisocvanat. gegebenenfalls unter Zusatz von bifunktionellen niedermolekularen
Verbindungen, Aktivatoren und Emulgatoren findet dann in an sich bekannter Weise
statt.
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Beispiel Ein nach üblichen Kondensationsverfahren durch Anwendung
von Wärine und Vakuum aus 5355 Gewichtsteilen Adipinsäure und =1365 Gewichtsteilen
Diäthylenglykol hergestellter Polyester mit einer Hydroxylzahl von 63,0 bei einer
Säurezahl kleiner als 2,0, hat eine Viskosität von 357 cP bei 73° C. In dieser Viskosität
ist der Polyester finit Toluvlendiisocyanat und den entsprechenden Zusatzstoffen,
wie ZVasscr, tertiärem Ainin und Einulgator, auf einer \Taschirie gemäß der französischen
Patentschrift 107-1713 nur unter den größten Schwierigkeiten zu elastischen
Schaumstoffen. insbesondere solchen mit Raumgewichten kleiner als 80@ kglm3 zu verarbeiten.
Durch Zugabe von -1,5 Gewichtsteilen ToluvIendiisocyanat pro 100 Gewichtsteile des
beschriebenen Polyesters bei 100° wird ein isoc_vanatiiiodifizierter Polfester mit
einer Viskosität von 1940 cP bei 73° erhalten, der nun in bekannter Weise auf einer
Maschine zu elastischen Schaumstoffen mit den jeweils gewünschten Raumgewichten
bis zu 25 kglrn3 verarbeitet werden kann.
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Aus den gleichen Komponenten aufgebaute Polyester mit Hydroxylzahleii
von 117,3 bzw. 89,0 sind gekennzeichnet durch Viskositäten von 131 bzw. 206 cP bei
73@. Werden diese für die Verarbeitung zu elastischen Schaumstoffen auf der Maschine
unbrauchbaren Polyester finit 11,0 bzw. 5,85 Gewichtsteilen Toluylendiisocyanat
pro 100 Gewichtsteile Polyester umgesetzt. so werden isocvailatmoclifizierte Polyester
mit Viskositäten von 1970 bzw. 1960 cP bei 73v erhalten, die nunnielrr vorzügliche
Ausgangsmaterialien für die Herstellung elastischer Schaumstoffe darstelleii.