DE1093080B

DE1093080B - Verfahren zum Herstellen von Polyurethanschaumstoffen

Info

Publication number: DE1093080B
Application number: DET14888A
Authority: DE
Inventors: Harold Lewis Elkin
Original assignee: Thiokol Corp
Current assignee: ATK Launch Systems LLC
Priority date: 1957-03-27
Filing date: 1958-03-19
Publication date: 1960-11-17
Also published as: GB862231A; US2965584A; CH370240A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung künstlicher Schwämme, insbesondere schwammartiger und hydrophiler Schaumkunststoffe.

In den letzten Jahren haben künstliche Schwämme die natürlichen Schwämme weitgehend verdrängt, da jene im Vergleich zu diesen eine Reihe bedeutender Vorteile aufweisen. Aus Kunststoffen hergestellte Schwämme, z. B. Gummischwämme, sind verhältnismäßig frei von Bakterien und verfaulen auch nicht so leicht wie natürliche Schwämme, außerdem sind sie gegenüber schwachen Alkalien und Säuren beständig. Sie geben ferner leichter als natürliche Schwämme aufgenommenen Schmutz wieder ab. Sie können auch leichter zu der gewünschten Gestalt verformt werden. Andererseits haben die bekannten künstlichen Schwämme gewisse Nachteile. Gummischwämme geben zwar leicht aufgenommenen Schmutz ab, sie sind jedoch nicht hydrophil und absorbieren infolgedessen langsam Wasser. Celluloseschwämme absorbieren zwar Wasser besser als Gummischwämme, aber sie geben nicht so leicht wie diese den Schmutz wieder ab. Gummi- und Celluloseschwämme weisen eine verhältnismäßig geringe mechanische Festigkeit auf.

Schwammartige Schaumkunststoffe sind bereits aus einer Reihe von Kunststoffen hergestellt worden. Beispielsweise werden solche Produkte durch Umsetzen von Alkydharzen und Polyisocyanaten unter solchen Bedingungen hergestellt, daß Polyurethane mit einer verhältnismäßig feinen Zellstruktur und einer verbesserten mechanischen Festigkeit erhalten werden. Solche Produkte sind z.B. in der USA.-Patentschrift 2 698 838 beschrieben. Auf diese Weise hergestellte Schwämme haben indes, wie die vorstehend angegebenen Gummischwämme, nicht die gewünschten hydrophilen Eigenschaften.

Gegenstand der Erfindung ist die Herstellung von Schaumstoffen vom Polyurethantyp mit hydrophilen Eigenschaften, die insbesondere eine verbesserte mechanische Festigkeit aufweisen. Diese Schwämme werden vorzugsweise aus verbesserten Vorpolymerisaten hergestellt, d. h. aus teilweise umgesetzten Flüssigkeiten, die leicht zu Schwämmen mit den gewünschten Eigenschaften verarbeitet werden können.

Die erfindungsgemäßen hydrophilen Schwämme vom Typ der Polyurethane werden in für die Herstellung von Schaumkunststoffen auf der Basis von Polyurethanen üblicher Weise hergestellt. Wegen ihrer hydrophilen Eigenschaften ist eindeutig ihre Brauchbarkeit für viele Zwecke besser. Sie können beispielsweise als Spültücher, Mops, Untersätze für Trinkgläser, zur Aufnahme kondensierter atmosphärischer Feuchtigkeit, Schweißbänder für Hüte, Untersetzer für Blumentöpfe und verschiedene Waschzwecke verwendet werden. Sie können ferner als Unterlagen zum Aufziehen von Pflanzen aus Samen

Verfahren zum Herstellen
von Polyurethanschaumstoffen

Anmelder:

Thiokol Chemical Corporation,
Trenton, N. J. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Berkenfeld, Patentanwalt,
Köln-Lindenthal, Universitätsstr. 31

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 27. März 1957

Harold Lewis Elkin, Trenton, N. J. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

verwendet werden, die innerhalb der Kunststoffmasse liegen.

Die erfindungsgemäßen Produkte zeichnen sich nicht nur durch ihre hervorragenden hydrophilen Eigenschaften aus, sie haben auch ein weiches Gefüge, so daß sie auch für andere Zwecke brauchbar sind, bei denen es nicht so sehr auf das Aufsaugen von Wasser oder anderen Flüssigkeiten ankommt; sie können beispielsweise mit Vorteil zum Verpacken empfindlicher Instrumente und anderer Gegenstände in starren Behältern Verwendung finden, um die Instrumente u. dgl.

gegen Schlag zu schützen; sie können aber auch dort Verwendung finden, wo es sowohl auf ein weiches Gefüge wie auch auf Elastizität entscheidend ankommt.

Die für die Herstellung der erfindungsgemäßen Produkte wesentlichen Ausgangsstoffe sind durch Kondensation eines mehrwertigen Alkohols und einer mehrbasischen Säure hergestellte Polyesterharze, Polyalkylenglykole und organische Diisocyanate. Das Schäumen des Reaktionsgemisches wird durch Zusetzen einer kleinen Menge Wasser in der bekannten Weise erreicht. Um das gewünschte Schäumen und die Zellstruktur zu erhalten, werden dem Reaktionsgemisch kleine Mengen eines Katalysators und Netzmittel zugegeben. Für viele Anwendungszwecke werden die erfindungsgemäßen Schäume vorteilhafterweise in situ an einem gewünschten Ort erzeugt. Vom wirtschaftlichen Standpunkt ist es immer wünschenswert, ein Mittel zu haben, das in flüssiger Form im Handel ist und an einem entfernt liegenden Ort schnell in das feste Zellmaterial übergeführt werden kann. Diese Möglichkeit wird erfindungs-

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gemäß erreicht, wenn man den Polyester, das Polyglykol lässiger bei aufeinanderfolgenden Ansätzen erreicht

und Diisocyanat in zur Bildung eines flüssigen Vorpoly- werden, wenn man einen Pyrrolidonkatalysator anwendet,

merisates geeigneten Mengen umsetzt, das zusammen Als Beispiel für die Durchführung des Verfahrens

mit einem zweiten, eine wäßrige Mischung von Kata- vorliegender Erfindung sei folgendes angegeben:

lysator und Netzmitteln enthaltendem Produkt geliefert 5 Der üblicherweise flüssige Polyester wird mit dem

werden kann. Vorpolymerisat und Katalysatorgemisch üblicherweise festen Polyäthylenglykol in den vorstehend

können an einer fern gelegenen Stelle gemischt werden, angegebenen Mengen in ein Reaktionsgefäß gegeben.

um den Schaumkunststoff in situ herzustellen. Die Mischung wird auf eine zum Schmelzen des PoIy-

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Produkte sind glykols ausreichende Temperatur erhitzt. Die Reaktionsalle linearen Polyester geeignet, die man bisher zum io teilnehmer werden dann gründlich miteinander gemischt. Herstellen von Polyurethanharzen vorgeschlagen hat; Dann wird Diisocyanat in etwas größerer Menge zuinsbesondere sind Polyester brauchbar, die durch Kon- gegeben, als zur Umsetzung mit dem Gemisch aus PoIydensation von mehrwertigen Alkoholen oder Amino- ester und Polyglykol erforderlich ist, und mit dem alkoholen und mindestens 5 Kohlenstoff atome enthal- Reaktionsgemisch gründlich vermischt. Das Reaktionstenden mehrbasischen Säuren erhalten sind, z.B. aus 15 gemisch wird auf 100 bis HO⁰C erhitzt und etwa 1 Stunde Äthylenglykol, Diäthylenglykol, Glycerin, Sorbit, Penta- auf dieser Temperatur gehalten, worauf es auf Raumerythrit, Trimethylolpropan, Trimethyloläthan, Äthanol- temperatur abgekühlt wird. Das abgekühlte Reaktionsaminen, Aminopropanolen und anderen niedermoleku- gemisch wird zur Ermittlung des überschüssigen Isolaren Aminoalkanolen und folgenden mehrbasischen cyanates analysiert, und der Gehalt an freien Isocyanat-Säuren: Oxal-, Adipin-, Sebacin-, 6-Aminocapron-, 20 gruppen wird je nach der gewünschten Dichte und Phthal-, Isophthal-, Terephthal-, Malon-, Bernstein-, Eigenschaft des Schaumkunststoffes auf einen vor-Malein-, Fumar-, Itaconsäure und dimeren Säuren. Als bestimmten Wert, z. B. auf 5 bis 20 Gewichtsprozent besonders geeignet haben sich durch Umsetzung von der Mischung als »nicht umgesetztes NCO« eingestellt. Adipinsäure mit Äthylenglykol und niederen Poly- Wenn man beispielsweise ein Produkt mit einer Dichte äthylenglykolen hergestellte Polyester erwiesen. Der 25 von 64 bis 72,1 kg/m³ wünscht, wird das »freie NCO« Carboxylgruppengehalt der Polyester wird zweckmäßiger- auf 10,5 °/₀ eingestellt; wenn dagegen lediglich eine weise unter 2°/₀ gehalten. Das Molekulargewicht des Dichte von 32 bis 40 kg/m³ erwünscht ist, dann wird Polyesters beträgt vorzugsweise 2000 bis 3000. das »freie NCO« auf 12,5 °/₀ eingestellt. Diese Einstellung

In gleicher Weise können für das erfindungsgemäße erfolgt durch Zusetzen der erforderlichen Menge Diiso-

Verfahren die bisher zur Herstellung von Polyurethan- 30 cyanat zum Reaktionsgemisch. Das so hergestellte

harzen vorgeschlagenen organischen Polyisocyanate an- Reaktionsgemisch ist stabil und kann als ein Vorpoly-

gewendet werden, z. B. Arylenpolyisocyanate wie merisat geliefert werden, das sich an einer entfernt

Toluylendiisocyanate, m-Phenylendiisocyanat, 4-Chlor-l, liegenden Stelle zum Herstellen des Schaumkunststoffes

3-phenylendiisocyanat, Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat, mit Netzmitteln, Katalysatoren und Wasser mischen

1,5-Naphthylendiisocyanat, 3,3'-Dimethoxy-4,4'-diphe- 35 läßt.

nylen-diisocyanat, 3,3'-DiphenyI-4,4'-diphenylen-diiso- Um das Vorpolymerisat in einen Schaumkunststoff

cyanat, Triphenylmethantriisocyanat, und Alkylenpoly- überzuführen, werden zweckmäßigerweise zunächst das

isocyanate, wie Äthylen-, Äthyliden-, Propylen-1,2-, Netzmittel bzw. die Netzmittel dem Reaktionsgemisch

Butylen-1,3-, Hexylen-1,6- und Cyclohexylen-l^-diiso- zugesetzt und gründlich vermischt. Dann wird unter

cyanate sowie m-Toluylendiisocyanate. Eine handeis- 40 heftigem Rühren während 5 bis 10 Sekunden der Kata-

übliche Mischung der letzteren besteht aus etwa 80°/₀ lysator und Wasser zugegeben, bis das Gemisch gleich-

des 2,4-Isomeren und 20°/₀ des 2,6-Isomeren. förmig ist und ein milchiges Aussehen annimmt. Die

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung, bei welchem Mischung wird in eine geeignete Form gegeben, die man

dem Polyester das geeignete Polyäthylenglykol züge- vorher mit einem Trennmittel behandelt hat, und das

mischt wird, besitzen die Polyäthylenglykole Vorzugs- 45 Gemisch 30 Minuten steigen gelassen. Nach 30minutigem

weise ein Molekulargewicht zwischen etwa 600 und Schäumen wird der in der Form befindliche Schaumstoff

6000, insbesondere zwischen 1000 und 6000, und werden beispielsweise dadurch gehärtet, daß man ihn in einem

in Mengen von 0,6 bis 1,5 Gewichtsteilen Polyglykol Ofen 30 Minuten auf 70° C erwärmt oder wahlweise den

je Teil Polyester angewendet. Schaum 18 bis 24 Stunden bei Raumtemperatur stehen-

Außer den vorstehend beschriebenen hauptsächlichsten 50 läßt. Das Schäumen kann bei einer Temperatur von 20

Ausgangsstoffen des Reaktionsgemisches werden kleinere bis 80° C, vorzugsweise 30° C, durchgeführt werden.

Mengen Netzmittel, Katalysatoren und Wasser ange- Die Menge Netzmittel beträgt gewöhnlich zwischen

wendet, um das gewünschte Schaumprodukt zu erzielen. 1 und 10 Gewichtsprozent vom Vorpolymerisat, und die

Als geeignete Netzmittel haben sich flüssige, nicht- Katalysatormenge liegt gewöhnlich innerhalb des gleichen

ionogene Emulgatoren erwiesen, die aus Mischungen 55 Bereiches. Wie aus den nachstehenden Beispielen hervor-

von Estern mehrwertiger Alkohole und Carbonsäuren geht, werden besonders gute Ergebnisse erzielt, wenn

und Natriumsalzen organischer Sulfonate bestehen. Es man etwa 4% Netzmittel und 4% Katalysator mit

können aber auch flüssige anionogene Emulgiermittel, 2 bis 5% Wasser anwendet. Die Schaumstoffeigen-

wie die bekannten Mischungen aus Alkylarylpolyäther- schäften und die Dichte des Schaumstoffes schwanken

alkoholen und organischen Sulfonaten angewendet wer- 60 mit der Menge des angewendeten Netzmittels und

den. In einigen Fällen können auch Kombinationen Katalysators, aber auch mit der Menge des vorliegenden

nichtionogener und anionogener Emulgiermittel ange- Wassers. Im allgemeinen führt eine Erhöhung der Menge

wendet werden. an Netzmittel und Katalysator zu einem schnelleren

Für die Zwecke der Erfindung geeignete Katalysatoren Schäumen und einer geringfügig niedrigeren Dichte

sind die Pyrrolidone, vorzugsweise 2-Pyrrolidon, N-Me- 65 des Endproduktes.

thylpyrrolidon und Vinylpyrrolidon. Die Pyrrolidon- Die physikalischen Eigenschaften der erfindungsgemäß katalysatoren bewirken ein langsameres und gleich- hergestellten Produkte entsprechen im allgemeinen denen förmigeres Schäumen als bekannte Katalysatoren und der bekannten Polyurethanschaumstoffe. Diese Eigenführen zu einem Schaumstoff mit offenen Zellen. Beson- schäften können durch Wechsel der Mengen der Ausders erwünschte Eigenschaften können auch zuver- 70 gangsstoffe in beliebiger Weise geändert werden. Wenn

man beispielsweise das Verhältnis von freien NCO-Gruppen zu Wasser ändert, wird auch die Dichte des Schaumstoffes innerhalb eines relativ großen Bereiches z. B. von 27 kg/m³ bis 128 oder mehr kg/m³ geändert. Durch geeignete Auswahl des Polyesters kann die Trockenzugfestigkeit von etwa 0,42 bis 3,5 kg/cm² geändert werden; die Naßfestigkeit beträgt etwa die Hälfte der Trockenzugfestigkeit. Wenn Dehnbarkeit erwünscht ist, kann eine Dehnung zwischen 200 und 500 % durch Ausbildung von Vernetzungen in dem Polymeren in bekannter Weise erzielt werden.

Die Produkte der Erfindung zeichnen sich, wie bereits hervorgehoben, insbesondere durch ihre hydrophilen Eigenschaften aus. Diese Eigenschaften können auf empirischem Wege annähernd dadurch bestimmt werden, daß man Flüssigkeit durch einen Schwamm aufsaugen läßt oder aber eine bekannte Menge Wasser von einer Oberfläche abwischt oder die Zeit bestimmt, während der ein auf die Oberfläche von Wasser gesetzter Schwamm sinkt. Der beste und verläßlichste Versuch besteht jedoch darin, daß man den Schwamm in eine bestimmte Menge mittels eines Farbstoffes gefärbten Wassers legt und durch Augenmaß die Zeit mißt, während der das Wasser in dem Schwamm steigt. Wenn man die erfindungsgemäßen Produkte auf diese Art und Weise prüft, tritt innerhalb weniger Sekunden eine kapillare Steighöhe von 1,9 cm oder mehr ein.

Erfindungsgemäß hergestellte Produkte sind im allgemeinen äußerst leicht, weich, zäh und elastisch. Sie haben eine gute Festigkeit, sind beständig gegenüber Hitze, waschbar und trocken zu reinigen. Da die Schwämme gegenüber Temperaturen von etwa 100 bis 150⁰C beständig sind, können sie sterilisiert werden. Die offene Zellen aufweisenden Produkte isolieren gut gegenüber Wärme, Schall und Elektrizität, so daß sie als Isolierstoffe wichtig sind, zumal sie sich mit vielen metallischen und nichtmetallischen Flächen verbinden lassen. Die Produkte lassen sich auch erforderlichenfalls mit feinem Gefüge und mit einem weichen und samtartigen Griff herstellen, sie können aber auch gröber mit unterschiedlichen Porengrößen hergestellt werden. Dann entsprechen sie mehr den Cellulose- und natürlichen Schwämmen.

Die Erfindung wird in den nachstehenden Beispielen erläutert. In den Beispielen sind die Werte verschiedener Eigenschaften der verschiedenen Produkte aufgeführt. In den meisten Fällen sind die Trocken- und Naßfestigkeit und die hiermit im Zusammenhang stehenden Dehnungswerte aufgeführt, d. h., die aufgeführten Dehnungswerte bedeuten die Dehnung der Probe in Prozent im Augenblick des Zerreißens.

Die kapillare Steighöhe wurde in der vorstehend beschriebenen Weise ermittelt. Ein Ende des Schwammes wurde in 1,25 cm gefärbtes Wasser getaucht und die kapillare Steighöhe nach 40 Sekunden gemessen. Die Quellung ist die Vergrößerung des Volumens des Schwammes beim Eintauchen in Wasser. Es wurden drei verschiedene Wasserabsorptionsversuche (1), (2) und (3) durchgeführt, um die in den Beispielen aufgeführten Produkte zu bewerten. Die Werte für die »Saugfähigkeit (1)« wurden in der Weise bestimmt, daß der trockene Schwamm gewogen, in Wasser eingetaucht, 5- bis lOmal ausgequetscht, 1 Minute Wasser aufsaugen gelassen, wieder gewogen und dieGewichtszunahme des Schwammes in Prozent berechnet wurde. Die unter »Saugfähigkeit (2)« angegebenen Werte wurden in der Weise ermittelt, daß man den Schwamm, ohne einen nach unten gerichteten Druck, 3 Minuten auf Wasser legte, dann vom Wasser entfernte und 1 Minute abtropfen ließ, worauf die Gewichtszunahme in Prozent bestimmt wurde. Die unter

(3) aufgeführte Saugfähigkeit wurde in der gleichen Weise wie die »Saugfähigkeit (2)« bestimmt, mit der Abweichung, daß der Schwamm unter Wasser, jedoch ohne daß er ausgedrückt wurde, gehalten wurde. Die übrigen Eigenschaften, die in den Beispielen aufgeführt sind, sind in den üblichen Einheiten wiedergegeben.

Beispiel 1

(Herstellung eines Kunstschaumstoffes mit
verhältnismäßig hoher Trockenzugfestigkeit)

Aus 2 Gewichtsteilen eines linearen Polykondensationsproduktes aus Triäthylenglykol und Adipinsäure und 1 Gewichtsteil eines linearen Polykondensationsproduktes aus Äthylenglykol und Adipinsäure wurde ein Polyestergemisch mit einem Molekulargewicht von etwa 2000 bis 3000 hergestellt. 40 g dieses Polyestergemisches und 40 g eines festen Polyglykols mit einem Molekulargewicht von etwa 1000 wurden in ein Reaktionsgefäß gegeben. Die Mischung wurde auf 35 bis 40⁰C erhitzt, um das Polyglykol zu schmelzen und einzumischen. Dann wurden 32,3 g m-Toluylendiisocyanat zugegeben und gründlich eingemischt. Das Diisocyanat bestand aus einer Mischung der 2,4- und 2,6-Isomeren.

Das erhaltene Reaktionsgemisch wurde auf 100 bis HO⁰C erhitzt, 60 Minuten auf dieser Temperatur gehalten und dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Das Reaktionsprodukt wurde auf freie Isocyanatgruppen analysiert und eine weitere Menge Isocyanat zugesetzt, um das »freie NCO« auf 10,5 Gewichtsprozent zu erhöhen.

112 g des auf diese Weise hergestellten Vorpolymerisates wurden mit 1 g Netzmittel, einem nichtionischen Emulgiermittel aus einer Mischung von Carbonsäureestern mehrwertiger Alkohole und von Natriumsalzen organischer Sulfonate, 3 g einer 50: 50-Mischung aus flüssigen, anionischen Netzmitteln, wie Mischungen von Alkyl-aryl-polyäther-alkoholen mit organischen Sulfonaten, 4 g 2-Pyrrolidon, 4 Tropfen einer 25 "/„igen wäßrigen Ammoniumhydroxydlösung und 2,4 g Wasser versetzt. Die zugesetzten Reaktionskomponenten wurden 5 bis 10 Sekunden gründlich eingemischt, bis die Mischung gleichförmig war und ein milchiges Aussehen hatte. Das Gemisch wurde dann in eine Form gegossen, die mit einem Trennmittel behandelt war, und 30 Minuten schäumen und erhärten gelassen. Die Form wurde dann 30 Minuten bei 70° C in einen Ofen gegeben, um den Schaumstoff zu härten. Der gehärtete Schaumstoff hatte folgende Eigenschaften:

Trockenzugfestigkeit ,., 2,9 bis 3,2 kg/cm²

Dehnung 360%

Naßzugfestigkeit 1,45 kg/cm²

Dehnung 237%

Sinkzeit 3+ Minuten

Dichte 85,2 kg/m³

Saugfähigkeit (1) 867 %

Quellung 49,4%

Kapillare Steighöhe 1,7 cm

Beispiel 2
(Herstellung eines verhältnismäßig harten Schaumstoffes)

Wie im Beispiel 1 beschrieben, wurde ein Vorpolymerisat hergestellt mit der Abweichung, daß anstatt des im Beispiel 1 angegebenen Polyesters 40 g eines PoIykondensationsproduktes aus Diäthylenglykol und Adipinsäure verwendet und eine solche Menge Diisocyanat eingesetzt wurde, daß der NCO-Gruppengehalt 15,4% war. 56 g dieses Vorpolymerisates wurden mit 0,5 g einer Mischung von Carbonsäureestern mehrwertiger Alkohole mit Natriumsalzen von organischen Sulfonaten,

1,5 g einer 50: 50-Mischung aus gemischten Alkyl-arylpolyäther-alkoholen und organischen Sulfonaten, 2 g 2-Pyrrolidon und 2,7 ecm Wasser umgesetzt. Der aus diesem Reaktionsgemisch erhaltene Schaumstoff hatte nach dem Härten folgende Eigenschaften:

Trockenzugfestigkeit 0,98 kg/cm²

Dehnung 290%

Naßzugfestigkeit 0,79 kg/cm²

Dehnung 340%

10

Beispiel 3

(Herstellung eines verhältnismäßig weichen Schaumstoffes)

Es wurde ein Vorpolymerisat, wie im Beispiel 1 angegeben, hergestellt, mit der Abweichung, daß der Isocyanatgruppengehalt auf 12,4% eingestellt wurde. 56 g dieses Vorpolymerisates wurden mit 0,5 g einer Mischung von Carbonsäureestern mehrwertiger Alkohole ao mit Natriumsalzen von organischen Sulfonaten, 1,5 g einer 50:50-Mischung aus verschiedenen Alkyl-arylpolyäther-alkoholen und organischen Sulfonaten, 2 g 2-Pyrrolidon und 2,7 ecm Wasser geschäumt. Der aus diesem Reaktionsgemisch erhaltene gehärtete Schaumstoff hatte folgende Eigenschaften:

Trockenzugfestigkeit 1,09 kg/cm²

Dehnung 420%

Naßzugfestigkeit 0,89 kg/cm²

Dehnung 505%

Pandux-Härte 56

Dichte 54,5 kg/m³

• Beispiel 4

(Herstellung eines Schaumstoffes mit einer verhältnismäßig niedrigen Dichte)

Entsprechend Beispiel 1 wurde ein Vorpolymerisat mit einem NCO-Gruppengehalt von 14,1% hergestellt. 56 g dieses Vorpolymerisates wurden mit 0,5 g einer Mischung von Carbonsäureestern mehrwertiger Alkohole mit Natriumsalzen von organischen Sulfonaten und 1,5 g einer 50:50-Mischung aus verschiedenen Alkyl-arylpolyäther-alkoholen und verschiedenen organischen SuI-fonaten, 2 g 2-Pyrrolidon und 2,7 g Wasser umgesetzt. Der gehärtete Schaumstoff hatte die folgenden Eigenschaften :

Trockenzugfestigkeit 1,75 kg/cm²

Dehnung 210%

Naßzugfestigkeit 0,8 kg/cm²

Dehnung 250%

Dichte 28,3 kg/m³

Sinkzeit 3+ Minuten

Quellung 18,2%

Saugfähigkeit (2) 67 %

Saugfähigkeit (3) 101,5%

Beispiel 5

(Herstellung eines Schaumstoffes, der eine hohe Quellbarkeit hat)

Es wurde wie im Beispiel 1 gearbeitet, wobei zur Herstellung des Vorpolymerisates 25 g m-Toluylendiisocyanat verwendet wurden. 105 g des Vorpolymerisates wurden mit 1 g einer Mischung von Carbonsäureestern mehrwertiger Alkohole mit Natriumsalzen von organischen Sulfonaten, 3 g einer 50 : 50-Mischung aus verschiedenen Alkyl-aryl-polyäther-alkoholen und verschiedenen organischen Sulfonaten, 5 ecm 2-Pyrrolidon, das 5 Tropfen Ammoniak und 2,4 ecm Wasser enthielt, behandelt. Der gehärtete Schaumstoff hatte folgende Eigenschaften:

Trockenzugfestigkeit 0,77 kg/cm²

Dehnung 200%

Dehnung 60 %

Naßzugfestigkeit 0,35 kg/cm²

Sinkzeit 3+ Minuten

Dichte 67,2 kg/m³

Saugfähigkeit (1) 1671 %

Quellung 87,3%

Kapillare Steighöhe 1,4 cm

Beispiel 6

(Herstellung eines Schaumstoffes mit einer verhältnismäßig niedrigen Quellbarkeit)

g eines aus 20 g Polyglykol (Molekulargewicht 1000), 60 g des Polyesters des Beispiels 1 und 32,3 g m-Toluylendiisocyanat hergestellten Vorpolymerisates wurden mit 1 g einer Mischung von Carbonsäureestern mehrwertiger Alkohole mit Natriumsalzen von organischen Sulfonaten, 3 g einer 50: 50-Mischung aus verschiedenen Alkyl-aryl-polyäther-alkoholen und verschiedenen organischen Sulfonaten, 5 ecm 2-Pyrrolidon geschäumt, das 5 Tropfen Ammoniak und 2,8 ecm Wasser enthielt. Der gehärtete Schaumstoff hatte die folgenden Eigenschaften:

Trockenzugfestigkeit 2,7 kg/cm²

Dehnung 325%

Naßzugfestigkeit 1,5 kg/cm²

Dehnung 290%

Sinkzeit 3+ Minuten

Dichte 89,3 kg/m³

Saugfähigkeit (1) 697%

Quellung 12%

Kapillare Steighöhe 7,8 mm

Beispiel 7

(Herstellung eines Schaumes,
der eine sehr kleine Naßsinkzeit aufweist)

g eines Vorpolymerisates mit einem NCO-Gruppengehalt von 9,92% wurden mit 1 g einer Mischung von Carbonsäureestern mehrwertiger Alkohole mit Natriumsalzen von organischen Sulfonaten, 3 g einer 50: 50-Mischung aus verschiedenen Alkyl-aryl-polyäther-alkoholen und verschiedenen organischen Sulfonaten, 5 ecm 2-Pyrrolidon und 2,8 ecm Wasser geschäumt. Der gehärtete Schaumstoff hatte die folgenden Eigenschaften:

Trockenzugfestigkeit 0,875 kg/cm²

Dehnung 400%

Naßzugfestigkeit 0,42 kg/cm²

Trockensinkzeit 2 Minuten

Naßsinkzeit 4 Sekunden

Dichte 69,6 kg/m³

Saugfähigkeit (2) 6,9 %

Saugfähigkeit (3) 716%

Quellung 32%

Kapillare Steighöhe 1,7 cm

Beispiel 8

Es wurde aus 40 g eines Polyglykols mit einem Molekulargewicht von 1000, 40 g eines aus Diäthylenglykol und Adipinsäure hergestellten Polyesters, der eine Vernetzung von 5% und ein Molekulargewicht von 2000 bis 3000 aufwies, und einer ausreichenden Menge m-Toluylendiisocyanat ein Vorpolymerisat hergestellt mit 8,2%

Claims

1 093 Obü 9 10 NCO-Gruppen. 112 g dieses Vorpolymerisates wurden Katalysator verwendet. Der erhaltene Schaumstoff hatte mit 1 g einer Mischung von Carbonsäureestern mehr- folgende Eigenschaften: wertiger Alkohole mit Natriumsalzen von organischen Trockenzugfestigkeit 1,35 kg/cm2 Sulfonaten, 3 g einer 50:50-Mischung aus verschiedenen Dehnung 213°/ Alkyl-aryl-polyäther-alkoholen und verschiedenen or- 5 Naßzugfestigkeit! ! 0 82 kg/cm2 ganischen Sulfonaten, 4 ecm 2-Pyrrolidon und 2,4 ecm Dehnung 135°/ Wasser geschäumt. Der gehärtete Schaumstoff hatte die Sinkzeit 3 4-° Minuten folgenden Eigenschaften: Dichte ..................... 100,16 kg/m3 Trockenzugfestigkeit 0,77 kg/cm2 Saugfähigkeit 645% Dehnung 420% 10 Quellung 66,7% Naßzugfestigkeit 1,1 kg/cm2 Kapillare Steighöhe 1,6 cm Dehnung 300% . pfclrtg 91 36 kg/m3 Aus der deutschen Patentschrift 929 507 ist die Her-Kapillare'Steighöhe !!!!!!!!!! 1,4 cm stellun? vorL Schaumstoffen unter Verwendung von 15 verzweigten Polyestern als Ausgangsstoff bekannt. Solche . -in Schaumstoff e sind weniger weich und zeigen eine geringere Beispiel y Saugfähigkeit als Schaumstoffe, die aus linearen PoIy-Der durch Kondensation von 1,0 Mol einer dimeren estern hergestellt werden. Da andererseits lineare PolySäure mit 1,2 Mol Diäthylenglykol und 0,1 Mol Tri- ester weit empfindlicher auf die Reaktionsbedingungen methylolpropan hergestellte Polyester hatte ein Moleku- 20 beim Verschäumen ansprechen als verzweigte Polymere, largewicht von etwa 2000 bis 3000, eine Säurezahl von lassen sich weitaus mehr Katalysatoren zusammen mit 2,4 und eine Hydroxylzahl von 65. verzweigten Polyestern anwenden als mit linearen Es wurde ein Vorpolymerisat durch Umsetzen gleicher Polyestern. Gewichtsteile dieses Polyesters und Polyäthylenglykols Um die Überlegenheit des erfindungsgemäßen Ver- (Molekulargewicht 1000) mit einer ausreichenden Menge 25 fahrens zu beweisen, wurde nach den Bedingungen des m-Toluylendiisocyanat hergestellt, das einen NCO- vorstehend beschriebenen Beispiels 1 unter Verwendung Gruppengehalt von 6,6% hatte. Dieses Vorpolymerisat von wechselnden Katalysatormengen gearbeitet. Dabei wurde, wie im Beispiel 1 angegeben, geschäumt und wurden einmal an Stelle von 4 g Diäthyläthanol als ergab einen hydrophilen Schaumstoff. Katalysator, wie er in der deutschen Patentschrift 929 507 _...._ 30 angegeben ist, die im Beispiel 1 der Erfindung als Kataly- elsPie sator angegebenen Mengen von 4 g 2-Pyrrolidon ver- Aus gleichen Gewichtsteilen Polyäthylenglykol (Mo- wendet. Die Reaktionsgeschwindigkeit bei dem bekannten lekulargewicht 1000), einem Polykondensat aus 12 Mol Verfahren war so groß, daß der Schaum wieder voll- Triäthylenglykol, 6 Mol Äthylenglykol, 16 Mol Diglykol- ständig zusammenfiel und kein verwendbares Produkt säure und 0,24 Mol Trimethylolpropan und einer aus- 35 erhalten wurde. reichenden Menge m-Toluylendiisocyanat wurde ein Anschließend wurde bei einem weiteren Versuch die Vorpolymerisat mit 5,15% NCO-Gruppen und einem Diäthyläthanolaminmenge progressiv bis auf 0,5 g verMolekulargewicht von etwa 1200 hergestellt. 109 g dieses ringert, um zu ermitteln, ob sich überhaupt ein stabiler Vorpolymerisates wurden mit 1 g einer Mischung von Schaumstoff mit diesem Katalysator erhalten läßt. Es Carbonsäureestern mehrwertiger Alkohole mit Natrium- 40 wurde festgestellt, daß der bei diesen Versuchen gebildete salzen von organischen Sulfonaten, 4 g 2-Pyrrolidon und stabile Schaumstoff in verschiedenen Eigenschaften 2,4 ecm Wasser behandelt. Der erhaltene gehärtete wesentlich schlechter ist als die erfindungsgemäß erSchaumstoff hatte folgende Eigenschaften: haltenen Produkte. Beispielsweise hat das derart her- Trockenzugfestigkeit 0,52 kg/cm2 ,--^t, ■· ncai ■ χ u*. σ ± a τ-, ^ snno/ 4S em Dehnungsvermogen von 95% m feuchtem Zustand nung.'!!!!!!!!!!;!! υ!!! 120o/J und eine Saugfähigkeit von 240 %. 0 36 kg/cm2 117kg/m3 ^® ^ ^Γ(^ a's Katalysator eine Mischung aus Diäthyl- KapÜlare'Steighöhe !!!!!!!!!! 1,7 cm äthanolamin und Phenylisocyanat in äquimolaren An- 50 teilen verwendet. Um die Wirksamkeit einer solchen R . -I11 Katalysatormischung zu prüfen, wurde nach dem Ver- eispie 1 fahren des vorstehenden Beispiels 1 unter Verwendung Es wurde nach dem Verfahren des Beispiels 1 ge- von 4 g einer solchen Mischung als Katalysator gearbeitet. arbeitet, als Katalysator wurden jedoch 4 g N-Methyl- Der gebildete Schaum fiel unter ein Viertel seines pyrrolidon verwendet. Der erhaltene Schaumstoff besaß 55 Höchstvolumens wieder zusammen, so daß es nicht folgende Eigenschaften: möglich war, in üblicher Weise die Eigenschaften des Trockenzugfestigkeit 1,8 kg/cm2 Endproduktes zu prüfen ■n„v1„„„„ oAKoi Die vorstehenden Angaben beweisen daher, daß man Naßzugfestigkeit 0,74 kg/cm2 c„ *«** ££5^ ^JS^ JS^ Dehnung 135 °/, 60 geeignete Katalysatoren in befriedigender Weise nicht Sinkzeit 34-Minuten zum Verschäumen von linearen Polyestern verwenden Dichte ..................... 91,2kg/m3 kann· Saugfähigkeit , 735% Quellung 66,2% Patentansprüche = Kapillare Steighöhe 1,25 cm 6s

1. Verfahren zum Herstellen von Polyurethan-

. . ₁ Schaumstoffen aus organischen Diisocyanaten und eispie 1 Mischungen linearer Polyester und hochmolekularer Es wurde nach dem Verfahren des Beispiels 1 ge- Polyglykole in Gegenwart von Wasser, eines Netzarbeitet, jedoch wurden 10 g N-Vinyl-pyrrolidon als 7° mittels und organischen Stickstoffverbindungen, da-

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durch gekennzeichnet, daß als organische Stick- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

Stoffverbindung gegebenenfalls N- oder C-alkyl- gekennzeichnet, daß das Pyrrolidon in einer Menge

substituierte Pyrrolidone in katalytischer Menge von 1 bis 10 Gewichtsprozent des Reaktionsgemisches

verwendet werden. angewendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 5

zeichnet, daß als Pyrrolidon 2-Pyrrolidon, N-Methyl- In Betracht gezogene Druckschriften:

pyrrolidon oder Vinylpyrrolidon verwendet wird. Deutsche Patentschriften Nr. 901471, 929507, 961537.