DE1295189B - Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von PolyurethanschaumstoffenInfo
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Description
1 2
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung den physikalischen Eigenschaften, wie Dichte, ZeIlvon
Polyurethanschaumstoffen. Es sind frei fließende größe, Festigkeit, Flexibilität u. dgl., hergestellt wer-Massen,
die bei Raumtemperatur über längere Zeit den können, üblicherweise werden Polyurethanbeständig sind, jedoch beim Erhitzen auf erhöhte schaumstoffe durch Mischen eines Polyisocyanats,
Temperatur schmelzen, sich ausdehnen und unter S einer Polyhydroxylverbindung(gewöhnlich eines PolyBildung
plastischer zusammendrückbarer Schaum- esters) mit Wasser hergestellt. Die Isocyanatgruppen
gebilde mit. gleichmäßiger Porengröße und geringer in dem Polyisocyanat reagieren mit den Hydroxyl-Dichte
erhärten. gruppen der Polyhydroxylverbindung (Polyester) unter
Polyurethanschaumstoffe haben technisch großes Bildung von Urethanbindungen nach folgender grund-
Interesse, da derartige Schaumstoffe mitstark variieren- io legender Umsetzung:
OCN- R — NCO + HO — R' — OH * OCN — R — NHCOR'— OH
Gleichzeitig reagieren die Isocyanatgruppen mit Wasser unter Bildung von Harnstoffbindungen unter gleichzeitigem
Freisetzen von Kohlendioxyd gemäß folgender grundlegender Umsetzung:
il
2(— RNCO) + HOH > — RNHCNHR — + CO2
Beide Reaktionen liefern polymere Ketten und Isocyanats mit dem Wasser freigesetzten Gases zu verschreiten
unter normalen Bedingungen exotherm sehr hindern, jedoch nicht so schnell, daß die Bildung
schnell voran. Im allgemeinen wirken bei allen der- 25 eines Schaumes von geringer Dichte verhindert wird,
artigen Reaktionen monofunktionelle Reaktionsmittel Das Arbeiten mit einem Zweikomponentensystem
als Kettenregelungsmittel, bifunktionelle Reaktions- hat viele Nachteile, insbesondere bei einer Reaktion
mittel liefern lineare Polymeren und polyfunktionelle wie dieser, bei der die Umsetzung bloß durch Mischen
Reaktionsmittel vernetzte Polymeren. Im Hinblick der Komponenten eingeleitet wird, wo die Umsetzung
auf die Schnelligkeit, mit der beide Umsetzungen 30 exotherm ist und wo die Reaktionsgeschwindigkeit
erfolgen, ist es in der allgemeinen Praxis notwendig durch Wärme beschleunigt wird. Die technisch erfolggewesen,
die Polyisocyanatkomponente von den die reichen Methoden zur Herstellung eines solchen
Hydroxylgruppe enthaltenden Stoffen bis zu dem Schaumstoffs umfassen ein sorgfältiges und konti-Augenblick
getrennt zu halten, bei dem die Reaktion nuierliches Zuteilen der beiden Komponenten, kontieinsetzen
soll. 35 nuierliches Mischen der beiden Komponenten und
Die mit der Herstellung geeigneter Schaumstoffe kontinuierliche Entnahme des Gemisches aus dem
verbundenen praktischen Probleme betreffen in erster Mischraum zu einer Art beweglicher Unterlage.
Linie die Lieferung des das Isocyanat enthaltenden Irgendwelche Veränderung der Mengenverhältnisse
Reaktionsmittels und des die Hydroxylgruppen ent- der Komponenten beeinflußt notwendigerweise die
haltenden Reaktionsmittels in solchem physikalischen 40 Menge und Gleichmäßigkeit des Schaumes ebenso
Zustand, daß sie innig und im wesentlichen unverzüg- wie Mängel beim Erhalten eines im wesentlichen
Hch miteinander gemischt werden können, bevor die homogenen Gemisches der Komponenten fast unUmsetzung
in irgendwie bedeutendem Maße vor sich mittelbar nach ihrem Mischen. Die Notwendigkeit
geht. Das macht es normalerweise notwendig, daß die der kontinuierlichen Entnahme des Gemisches hat
beiden Komponenten zur Zeit des Mischens flüssig 45 die Brauchbarkeit eines derartigen Schaumstoffes
sind. Um andererseits einen Schaumstoff herzustellen, beschränkt. Beispielsweise ist es höchst schwierig,
soll die Viskosität des Gemisches zur Zeit der Ent- wenn nicht für praktische Zwecke unmöglich, den
wicklung der hauptsächlichen Kohlendioxydmenge Reaktionsschaum aufeinanderfolgend in verschlossene
derart sein, daß das Kohlendioxydgas eingefangen Formen oder in tiefe Lücken zu leiten. Der Grund
bleibt und Blasen bildet, die in der Masse verbleiben. 50 dafür liegt darin, daß das Reaktionsgemisch beginnt,
Das bedeutet, daß das Reaktionsgemisch nicht so seine Viskosität beim Mischen zu erhöhen und zu
flüssig sein kann, daß die Gasblasen agglomerieren gelieren. So ist die Fließfähigkeit des Gemisches von
oder sich als Blasen aus dem Gemisch abheben können, der Zeit abhängig. Wenn das Fließen des Gemisches
noch so fest, daß das Gas in dem Gemisch keine . unterbrochen werden muß, wie im Fall der Füllung
Bläschen bilden kann, sondern durch das Gemisch 55 einer Reihe von Formen, so wird die Fließfähigkeit
hindurch diffundieren muß. des Gemisches während der Unterbrechung ver-
So hat man üblicherweise den Versuch gemacht, mindert. Wenn so das Gemisch eine bemerkenswert
ein Zweikomponentensystem zu schaffen, bei dem die lange Zeit zum Erreichen der Stelle benötigt, wo es
Hydroxylgruppen enthaltenden Stoffe von den iso- hingelangen soll, wie in tiefe Lücken, so kann die
cyanathaltigen Stoffen getrennt gehalten werden, wo 60 Fließfähigkeit des Gemisches während dieses Zeitdie
beiden Komponenten am Zeitpunkt des Mischens raumes so herabgesetzt werden, daß die Lücke nicht
fließfähig genug sind, daß ein inniges homogenes mit Schaum ausgefüllt werden kann.
Gemisch erhalten werden kann, bevor irgendeine Im Hinblick auf diese Schwierigkeiten hat man
wesentliche Umsetzung stattfinden kann, und wo die Versuche angestellt, die Einleitung der Reaktion so
Viskosität auf Grund der durch die Umsetzung ver- 65 zu steuern, daß das Reaktionsgemisch sachgemäß an
ursachten Vergrößerung der Kettenlänge zunimmt die gewünschte Stelle gebracht werden kann und die
bei der Reaktionstemperatur, die schnell genug ist, Umsetzung darauf gewöhnlich durch Wärme einum
das Entweichen des durch die Umsetzung des geleitet wird. Normalerweise haben diese Versuche
dazu geführt, entweder die Temperatur des Gemisches auf einen so niedrigen Wert herabzusetzen, daß die
Reaktionsgeschwindigkeit sehr gering ist, oder das Isocyanat durch erste Umsetzung mit einem Stoff,
wie einem Phenol, zu »blockieren«, wo die Blockierungsreaktion umkehrbar ist und das Reaktionsprodukt bei etwas erhöhter Temperatur zur Regenerierung
des freien Isocyanats führt. Die Schwierigkeit der Gefrier- oder Kühltechnik liegt darin, daß die
Reaktion exotherm ist. So muß das Gemisch, da die Reaktion bei dieser Arbeitsweise nicht verhindert,
sondern nur verlangsamt wird, unter konstanter und inniger Kühlung gehalten werden, um die Bildung
von heißen Stellen und die Entstehung von Reaktionsbeschleunigung an den nicht mit dem Gefriermittel in
direkten Kontakt kommenden Flächen zu verhindern. Die Schwierigkeit der Blockierungstechnik bei Schäumen
liegt darin, daß die »nicht blockierende« Umsetzung Zeit benötigt und viel von dem durch die
Schaumreaktion hergestellten Gas, da die Isocyanatkomponente unblockiert ist, verlorengeht, da die
Polymerisationsreaktion (welche die Viskosität des Gemisches, erhöht) durch die Menge des nicht
blockierten Materials beschränkt ist.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen über NCO-Vorpolymere
aus Diisocyanaten, Polyalkoholen und beim Erwärmen Hydratwasser abgebenden Substanzen vorgeschlagen,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein frei fließendes festes Polyurethan mit einem
Erweichungspunkt zwischen 30 und 700C, das durch Umsetzung eines Polyalkohols mit einem geregelten
Überschuß an Diisocyanat hergestellt worden ist, im Gemisch mit einer Hydratwasser abgebenden Verbindung
erhitzt.
Weiter ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß ein Polyurethan verwendet wird,
das einen Gehalt an freien Isocyanatgruppen besitzt, der stöchiometrisch zwischen 5 und 21 Gewichtsprozent,
bezogen auf das Polyurethan, bestimmt worden ist.
Weiter wird als beim Erwärmen Hydratwasser abgebende Substanz ein festes Material verwendet,
das bei einer Temperatur im Bereich von etwa 50 bis etwa 120"C Wasser abgibt. Im allgemeinen wird das
thermoplastische isocyanatendständige Urethanpolymere durch Umsetzung eines Polyols (normalerweise
eines Diols) mit einem geregelten Überschuß eines Diisocyanats über längere Zeiträume hergestellt. Das
feste Material, welches beim Erhitzen Wasser liefert, wird aus solchen Verbindungen ausgewählt, die
Wasser als Hydratwasser als Teil des Moleküls enthalten; es können sowohl anorganische als auch
organische Hydrate sein, bei denen Wasser durch Zersetzung frei gemacht wird, wie bei Borsäure oder
typischen Metallhydroxyden, und bei denen das Wasser durch mechanisches Einschließen festgehalten
wird, wie bei gewissen Tonen und tonartigen Stoffen, wie den sogenannten »Molekularsieben«.
Außerdem enthält die pulverförmige Masse vorzugsweise einen Katalysator zur Beschleunigung der
schnellen Umsetzung zwischen dem Wasser und den freien Isocyanatgruppen. Geeignete Katalysatoren
sind Organozinnsalze oder organische Basen, wie die tertiären Amine. Vorzugsweise enthält sie auch ein
oberflächenaktives Mittel zur Regulierung der Größe und der Verteilungsgröße der Zellen. In gewissen
Fällen kann die Masse ein Material enthalten, welches bei Raumtemperatur fest ist, jedoch bei einer Temperatur
unter der Verschäumungstemperatur schmilzt und geschmolzen als Lösungsmittel für das Polymere
und danach als Weichmacher für den fertigen Schaumstoff wirkt. Andere feste Mischbestandteile, wie Füllstoffe,
Pigmente, Farbstoffe u. dgl., können gegebenenfalls dem pulverisierten Gemisch zugesetzt werden.
Das Reaktionsprodukt einer Isocyanat - Diol-Wasser-Umsetzung
ist gewöhnlich der verderblichen Zersetzung ausgesetzt, wenn es Temperaturen wesentlich
oberhalb etwa 150° C unterworfen wird. Aus diesem Grunde wird die Reaktion bei einer Temperatur
unter etwa 1300C, beispielsweise im Bereich von
100 bis 125°C, insbesondere 115° C, vorzugsweise durchgeführt. Zur Erzielung eines geeigneten Schaumstoffs
soll das Neo-Urethanvorpolymere bei der Reaktionstemperatur vollkommen flüssig sein. Um
dies zu erreichen, soll die Erweichungstemperatur, bestimmt nach der Fisher-Johns-Methode, mindestens
300C, vorzugsweise 40 bis 500C, unter der
Reaktionstemperatur der Schaumreaktion liegen. Andererseits soll der Erweichungspunkt des Neo-Urethanvorpolymeren
mindestens 300C sein, damit das Harz bei Raumtemperatur in einzelne Teilchen
vermählen werden kann. Wenn tatsächlich die Erweichungstemperatur niedriger als etwa 32 bis 33° C
liegt, selbst wenn das Neo-Urethanvorpolymere in einzelne Teile vermählen werden kann, so kann eine
gewisse Neigung der Teilchen zum Wiederzusammenschmelzen beim Stehen vorhanden sein. Das ist
unerwünscht.
Ebenso wird der wasserabgebende Feststoff aus denen ausgewählt, welche bei Temperaturen unterhalb
der Reaktionstemperatur wesentliche Mengen Wasser freigeben. Doch soll dieses Material bei
Raumtemperatur keinen wesentlichen Wasserdampfdruck haben und soll unter dem Schmelzpunkt des
Urethanvorpolymeren und vorzugsweise unter etwa 20° C unterhalb der Fisher-Johns-Erweichungstemperatur
keine wesentlichen Mengen Wasser freigeben.
Ganz naheliegend muß das Material, welches bei Raumtemperatur fest ist, jedoch bei der Reaktionstemperatur als Lösungsmittel wirkt, einen Schmelzpunkt
unterhalb der Reaktionstemperatur haben.
Beispiel 1
Herstellung des Neo-Urethanvorpolymeren
Herstellung des Neo-Urethanvorpolymeren
128 g 1,5-Pentadiol wurden zu 400 g Toluylendiisocyanat
(einem Gemisch aus 80 Gewichtsprozent Toluylen - 2,4 - diisocyanat und 20 Gewichtsprozent
Toluylen-2,6-diisocyanat) zugesetzt in einem 1000-cm3-Glasbehälter,
der mit einem Schnellrührer mit solcher Geschwindigkeit versehen war, daß die Temperatur
durch die Wärmereaktion zwischen' 90 und 1000C gehalten wurde. Dieser Zusatz benötigte
1 Stunde. Nachdem die Wärmeentwicklung abgeklungen war, wurde das Gemisch 17 Stunden lang
bei einer Temperatur von 100° C gehalten. Dann
wurde das entstehende geschmolzene Urethanpolymere in eine Aluminiumschüssel gegossen und bei
Raumtemperatur abkühlen gelassen. Beim Abkühlen wurde es eine feste, spröde Masse mit einer Erweichungstemperatur von 47° C und einem Schmelzpunkt von 50 bis 540C. Danach wurde die Masse zu
einem feinen Pulver mit einer Rotationsschlagmühle vermählen.
Es ist von Interesse, festzuhalten, daß das Reaktionsprodukt, wenn es unmittelbar nach dem Abklingen
der exothermen Reaktion auf Raumtemperatur abkühlen gelassen wurde, keine feste spröde harzartige
Masse wurde, sondern eine viskose Flüssigkeit blieb.
Der freie Isocyanatgehalt des Vorpolymeren wurde stöchiometrisch wie folgt festgestellt:
Diisocyanat
Diol
Diol
Gewicht
g
g
400
128
128
Molgewicht
174
104
104
Mol
2,3
1,23
1,23
Zahl der Äquivalente -NCO 2-2,3 = 4,6,
Zahl der Äquivalente — OH 2 · 1,23 = 2,46.
Zahl der Äquivalente — OH 2 · 1,23 = 2,46.
IO
15
Bei Annahme einer vollständigen Umsetzung zwischen den verfügbaren — OH-Gruppen und den verfügbaren
— NCO-Gruppen ist die Zahl der freien (nicht umgesetzten) —NCO-Gruppen 4,6 —2,46
= 2,14.
Das Äquivalentgewicht der — NCO-Gruppe ist 42.
Daher sind 2,14 Äquivalente bei 42 g/Äquivalent = 90 g. Da das Gesamtgewicht des Vorpolymeren
400 + 128 = 528 ist, so beträgt der Prozentsatz an freiem Isocyanat 90/528 = 17%·
Der Isocyanatgehalt, bestimmt nach der Rücktitriermethode, wo eine überschüssige Menge an in
Dioxan gelöstem Dibutylamin zu einer Dioxanlösung des Polymeren zugesetzt und die Menge des
nicht umgesetzten Dibutylamins durch Rücktitrieren mit Salzsäure bestimmt wird, war 15,6%.
Das erfindungsgemäße Verfahren
35
5 Gewichtsteile des pulverisierten Neo-Vorpolymeren wurden mit 1 Teil Nätriumtetraboratdecahydrat,
0,05 Teilen Dibutylzinn - di - 2 - äthylhexoat (Katalysator) und 0,05 Teilen Siliconen*) (oberflächenaktives
Mittel) gründlich gemischt. Das fertige Gemisch war ein frei fließendes Pulver, welches bei
Raumtemperatur stabil war. Ein Teil des Pulvergemisches wurde in eine Aluminiumschüssel gebracht
und 25 Minuten lang auf 10O0C erhitzt. Es entstand ein fester gehärteter Schaumstoff mit guter Zeilstruktur,
guter Festigkeit und einer Dichte von nahezu 0,09612.
Proben des Pulvergemisches wurden in verschlossenen Behältern verschiedene Zeiträume lang aufbewahrt.
Bei Raumtemperatur wird über Zeiträume bis zu einer Woche eine sehr geringe Veränderung
der Schaumfähigkeit festgestellt.
Bei Temperaturen von 4,44° C und weniger ist die Zeitgrenze für die Aufbewahrung stark ausgedehnt,
und bei derartig niedrigen Temperaturen aufbewahrte Proben können noch nach mehreren Monaten annehmbare
Schaumstoffe liefern.
Entsprechend der Arbeitsweise des Beispiels 1 wurden 165,6 g Diäthylenglykol zu 400 g Toluylendiisocyanat
(80:20-Gemisch der 2,4- und 2,6-Isomeren) mit solcher Geschwindigkeit zugesetzt, daß die Temperatur
zwischen 90 und 1000C gehalten wurde.
65
*) Wird als ein Gemisch von Blockmischpolymeren beschrieben, worin jedes Mischpolymere ein Siloxanpolymeres und eine Reihe
von Oxyalkylenpolymeren enthält, wie in der USA.-Patentschrift
834 74g dargelegt ist.
Nachdem die exotherme Reaktion abgeklungen war, wurde das Gemisch 19 Stunden lang bei 1000C
gehalten. Darauf wurde das Polymere auf Raumtemperatur abkühlen gelassen, wobei eine feste spröde
harzartige Masse mit dem Erweichungspunkt 520C und dem Schmelzpunkt 60 bis 65° C entstand. Das
feste Polymere wurde zu einem feinen Pulver vermählen. Der freie Isocyanatgehalt, stöchiometrisch
bestimmt, war 11% und nach der Rücktitrationsmethode
9,8%.
Erfindungsgemäßes Verfahren
15 Teile des gepulverten Neo-Vorpolymeren wurden mit 1 Teil Natriumtetraboratdecahydrat, 3 Teilen
Triphenylphosphat (potentielles Lösungsmittel), 0,05 Teilen Siliconen wie im Beispiel 1 und 0,05 Teilen
Dibutylzinn-di-2-äthylhexoat gründlich gemischt. Es entstand ein frei fließendes Pulver, welches beim
Erhitzen 20 Minuten lang auf 1000C einen festen
gehärteten Schaumstoff mit guter Zellstruktur, guter Festigkeit und einer Dichte von nahezu 0,07209
lieferte. Das Pulvergemisch des Beispiels 2 zeigt dieselben Lagerungseigenschaften wie das Pulvergemisch
des Beispiels 1.
Entsprechend der im Beispiel 1 dargelegten Arbeitsweise wurden 328 g eines Polyäthylenglykols mit dem
mittleren Molekulargewicht von 200 langsam zu 400 g Toluylendiisocyanat (80:20-Gemisch wie oben)
mit solcher Geschwindigkeit zugesetzt, daß die Temperatur zwischen 90 und 1000C gehalten wurde.
Nachdem die Wärmebildung abgeklungen war, wurde das Gemisch 15 Stunden lang bei 100°C gehalten.
Danach wurde es auf Raumtemperatur abgekühlt und das feste Produkt zu einem feinen Pulver vermählen.
Die Erweichungstemperatur war 36° C und der Schmelzpunkt 39 bis 42° C. Der freie Isocyanatgehalt
war, stöchiometrisch bestimmt, 7,6% und, analytisch bestimmt, 7,0%·
Erfindungsgemäßes Verfahren
Es wurde ein frei fließendes Pulver hergestellt durch Mischen von 5 Teilen des Neo-Vorpolymeren mit
1 Teil Natriumtetraboratdecahydrat, 0,05 Teilen Dibutylzinn-di-2-äthylhexoat
und 0,05 Teilen Siliconen wie im Beispiel 1. Beim 20 Minuten langen Erhitzen auf 1000C ergab dieses Pulvergemisch einen festen
Schaumstoff mit guter Zellstruktur und einer Dichte von etwa 0,17622.
4 Teile des Neo-Vorpolymeren vom Beispiel 2 und 1 Teil des Vorpolymeren vom Beispiel 3 wurden mit
1 Teil Natriumtetraboratdecahydrat, 0,05 Teilen Dibutylzinn-di-2-äthylhexoat
und 0,05 Teilen Siliconen wie im Beispiel 1 gemischt. Das entstehende frei fließende Pulver wurde 20 Minuten lang auf 1000C
erhitzt und gab einen festen, leicht flexiblen Schaumstoff von guter Zellstruktur mit einer Dichte von
etwa 0,08811.
Entsprechend der Arbeitsweise des Beispiels 1 wurden 220,8 g Diäthylenglykol mit einem Gehalt an
0,6 Teilen N-Methylmorpholin (Katalysator für die Reaktion) langsam zu 600 g Toluylendiisocyanat
(80:20-Gemisch wie oben) mit solcher Geschwindig-
keit zugesetzt, daß die Temperatur zwischen 90 und 100° C gehalten wurde. Nachdem die Wärmebildung
abgeklungen war, wurde das Gemisch 6 Stunden lang auf 1000C erhitzt. Das Produkt wurde sich bei
Raumtemperatur verfestigen gelassen und zu einem feinen Pulver vermählen. Das Produkt war ein
festes Harz mit der Erweichungstemperatur von 30 bis 33° C und einem Schmelzpunkt von 35 bis 42° C.
Sein freier Isocyanatgehalt war, stöchiometrisch bestimmt, 14,1% und, analytisch bestimmt, 14,0%.
Erfindungsgemäßes Verfahren
400 Teile des Neo-Vorpolymeren wurden mit 90 Tei-
400 Teile des Neo-Vorpolymeren wurden mit 90 Tei-
gesamt 7 Stunden lang mit Einschluß der Zusatzperiode beibehalten.
Bei noch vorhandener Temperatur von 100° C wurden 60 g Triphenylphosphat und 14,4 g Dibutylzinn-di-2-äthylhexoat
zugesetzt und die Lösung gründlich gerührt. Das entstehende Produkt wurde sich bei
Raumtemperatur verfestigen gelassen und darauf vermählen zum Passieren eines 25-Maschen-Siebs.
Erfindungsgemäßes Verfahren
Zu 100 Teilen des gepulverten Festproduktes wurden 9,43 g trockene gepulverte Borsäure zugegeben.
Das Gemisch wurde zur Herstellung eines frei fließenden weißen Pulvers gründlich durchgemischt. Dieses
len Triphenylphosphat, 27 Teilen Natriumtetraborat- 15 Pulvergemisch lieferte beim Erhitzen auf 115° C einen
decahydrat und 3 Teilen Dibutylzinn-di-2-äthylhexoat gleichmäßigen Schaumstoff von feiner Zellgröße mit
einer Dichte von 0,03204 bis 0,036846. Es hat sich gezeigt, daß Borsäure allen anorganischen
und organischen Hydraten überlegen war, welche als
unter Bildung eines frei fließenden Pulvers gründlich gemischt. Bei 20 Minuten langem Erhitzen auf 100° C
gab die Masse einen festen starren Schaumstoff mit
guter Zellstruktur und einer Dichte von etwa 0,0801. 20 Wasserlieferant für die Schaumreaktion untersucht
Wie in den folgenden Beispielen 6 und 7 gezeigt wurden, insofern als Borsäure ein Produkt liefert,
welches eine ausgedehntere Lagerbeständigkeit bei Raumtemperatur aufweist. Auf Borsäure basierende
Ansätze haben keine bemerkenswerte Wirkungs-
wird, kann eine sehr wesentliche Verbesserung in der
Zellgrößenverteilung und der gesamten Gleichmäßigkeit des Schaumstoffes erhalten werden, wenn das
potentielle Lösungsmittel und der Katalysator dem 25 änderung nach mindestens 4monatiger Lagerung Neo-Vorpolymeren zugesetzt werden, während das gezeigt. Die empfohlene Konzentration liegt zwischen
Zellgrößenverteilung und der gesamten Gleichmäßigkeit des Schaumstoffes erhalten werden, wenn das
potentielle Lösungsmittel und der Katalysator dem 25 änderung nach mindestens 4monatiger Lagerung Neo-Vorpolymeren zugesetzt werden, während das gezeigt. Die empfohlene Konzentration liegt zwischen
" " " 6,66 und 10 Teilen Borsäure je 100 Teile Neo-Vor-
polymeres, wobei optimale Ergebnisse mit 6,66 Teilen auf 100 Teile erhalten werden. Das Material soll für
Vorpolymere noch geschmolzen ist. Das Mischen
in diesem Stadium bewirkt eine sehr vollständige
Lösung der Komponenten. Bei dieser Arbeitsweise
wird die Schmelze darauffolgend auf Raumtemperatur 30 die besten Ergebnisse trocken und in Pulverform abgekühlt und das entstehende Festprodukt in einer vorliegen.
in diesem Stadium bewirkt eine sehr vollständige
Lösung der Komponenten. Bei dieser Arbeitsweise
wird die Schmelze darauffolgend auf Raumtemperatur 30 die besten Ergebnisse trocken und in Pulverform abgekühlt und das entstehende Festprodukt in einer vorliegen.
Mühle oder einer entsprechenden Mahlvorrichtung ß . . . j
zum Durchgang durch 25 Maschen vermählen. Die p
Wasserlieferanten können mit diesem vermahlenen Entsprechend der Arbeitsweise des Beispiels 1 wur-
Material durch einfaches trockenes Mischen gemischt 35 den 13,2 g eines Polyäthertetrols, welches durch vier
werden. sekundäre Hydroxylgruppen gekennzeichnet ist, von
Der Zusatz des Katalysators und des potentiellen denen jede durch eine Oxyalkylenkette an ein zentrales
Lösungsmittels zu dem geschmolzenen Neo-Vorpoly- Kohlenstoffatom gebunden ist, und 0,2 g N-Methylmeren
verbessert die Wirkung beider Bestandteile. morpholin enthält, langsam zu 25 g Toluylendiiso-Bei
dem Katalysator zeigt sich diese Verbesserung 40 cyanat (80:20-Gemisch wie oben) in solcher Menge
durch die Überlegenheit der gebildeten Schaum- zugesetzt, daß die Temperatur bei 100 ±5° C gestruktur.
Bei dem potentiellen Lösungsmittel zeigt halten wurde. Nach vollständigem Zusatz wurde
sich die Wirkung der Vorschmelztechnik durch die das Produkt 4 Stunden lang auf 100° C erhitzt,
Tatsache, daß eine kleinere Menge eines derartigen worauf 1 g Triphenylphosphat und 0,2 g Dibutylzinnpotentiellen
Lösungsmittels zur Bildung gleichwertiger 45 di-2-äthylhexoat zugesetzt wurden und die Lösung
Ergebnisse erforderlich ist. Beispielsweise sind nur gründlich gerührt wurde. Das Produkt wurde sich
2,0 bis 6,7 Teile auf 100 Teile Neo-Vorpolymeres oder
Triphenylphosphat als typisches potentielles Lösungsmittel erforderlich, wenn der Zusatz gemäß der Vorschmelztechnik erfolgt unter Bildung desselben Nutz- 50
effektes wie bei 20 bis 23 Teilen je 100 Teile Neo-Vorpolymeres, wenn der Zusatz als trockenes Gemisch
wie im Beispiel 5 erfolgt. Konzentrationen von Triphenylphosphat verursachen beim Zusatz nach der
Triphenylphosphat als typisches potentielles Lösungsmittel erforderlich, wenn der Zusatz gemäß der Vorschmelztechnik erfolgt unter Bildung desselben Nutz- 50
effektes wie bei 20 bis 23 Teilen je 100 Teile Neo-Vorpolymeres, wenn der Zusatz als trockenes Gemisch
wie im Beispiel 5 erfolgt. Konzentrationen von Triphenylphosphat verursachen beim Zusatz nach der
bei Raumtemperatur verfestigen gelassen und darauf zum Passieren eines 25-Maschen-Siebes vermählen.
Erfindungsgemäßes Verfahren
Das obige pulverisierte Produkt wurde mit 2,0 g trockener, pulverisierter Borsäure trocken vermischt.
Dieses Pulvergemisch lieferte beim Erhitzen auf
Vorschmelztechnik im Überschuß von 13 Teilen je 55 115° C einen Schaumstoff mit einer Dichte von
100 Teile Neo-Vorpolymeres eine leichte Zerstörung 0,060876 und zeigte nach 48 Stunden langem Erhitzen
der Zellstruktur, und Konzentrationen im Über
auf 150° C keine dimensionale Veränderung.
Zwecks Bestimmung der Veränderungen in den physikalischen Eigenschaften auf Grund der Änderung
der Menge und der Natur der Reaktionsstoffe wurde eine Anzahl von Neo-Vorpolymeren nach der im
Beispiel 1 dargelegten Arbeitsweise hergestellt. In jedem Falle wurde die Probe, nachdem die Wärmebildung
abgeklungen war, 12 bis 20 Stunden lang'
diisocyanat (8O:2O-Gemisch wie oben) mit solcher 65 auf 100° C erhitzt. Die Ergebnisse sind in der folgenden
Geschwindigkeit zugesetzt, daß eine Temperatur von Tabelle 1 zusammengestellt. In dieser Tabelle be-100
±5° C aufrechterhalten wurde. Nachdem der Zu- deuten die Abkürzungen TDI = Toluylendüsocyanat
satz vollständig war, wurde die Temperatur ins- (80:20-Gemisch der Isomeren), TODI = 4,4'-Methy-
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schuß von 6,7 Teilen je 100 Teile bewirken bei 100° C
eine gewisse dimensionale Instabilität.
Entsprechend der Arbeitsweise des Beispiels 1 wurden 689 g Diäthylenglykol, welches 1,8 g N-Methylmorpholin
enthielt, langsam zu 1800 g Toluylen-
ίο
lendi-o-toluylenisocyanat, MDI = Methylen-bis-(4
- phenylisocyanat), AG = Äthylenglykol, DÄG
= Diäthylenglykol, TAG = Triäthylenglykol, 1,2 P
= 1,2-Propandiol, 1,4 B = 1,4-Butandiol, 1,5 P
= 1,5-Pentandiol, l,10D = 1,10-Decandiol, PAG 5
Polyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht von
= Diäthylenglykol, TAG = Triäthylenglykol, 1,2 P
= 1,2-Propandiol, 1,4 B = 1,4-Butandiol, 1,5 P
= 1,5-Pentandiol, l,10D = 1,10-Decandiol, PAG 5
Polyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht von
200 und PPG = Polypropylenglykol. Die Mengen sind in Gramm ausgedrückt. Der freie Isocyanatgehalt
(% NCO) wurde stöchiometrisch bestimmt. Die Erweichungstemperatur und der Schmelzpunkt
wurden mit dem Fisher-Johns-Schmelzpunktapparat bestimmt.
Reaktionsstoffe | % NCO | Erweichungs | Schmelz | spröde, mahlfähig | |
Harz | temperatur | temperatur | spröde, mahlfähig | ||
TDI 50 AG 12,1 | 12,5 | 0C | 0C | fest, spröde | |
1 | TDI 50 AG 10,2 | 17,7 | 100 bis 110 | weich, klebrig, | |
2 | TDI 50 Ag 9,3 | 19,5 | 55 | 57 bis 73 | Pulver schmilzt |
3 | TDI 50 AG 8,4 | 22 | 45 | 48 bis 53 | beim Stehen |
4 | — | — | spröde | ||
spröde | |||||
TDI 50 DAG 20,7 | 11 | an der Grenze weich | |||
5 | TDI 50 AG 17,5 | 15,3 | 52 | 60 bis 65 | weich, klebrig |
6 | TDI 50 DAG 15,9 | 17,5 | 50 bis 55 | 60 bis 65 | spröde |
7 | TDI 50 DAG 14,3 | 20,0 | — | — | spröde |
8 | TDI 50 TAG 29,3 | 9,8 | — | — | weich, klebrig |
9 | TDI 50 TAG 27,5 | 11,2 | 50 | 55 bis 57 | sehr weich |
10 | TDI 50 TAG 24,7 | 13,8 | 38 bis 40 | 44 bis 48 | spröde |
11 | TDI 50 TAG 22,2 | 18,3 | — | — | spröde |
12 | TDI 50 1,4 B 17,5 | 9,9 | — | — | weich |
13 | TDI 50 1,4 B 14,8 | 16,1 | 75 | 87 bis 92 | weich, Pulver |
14 | TDI 50 1,4 B 13,0 | 19,2 | 45 bis 50 | 70 bis 75 | schmilzt beim |
15 | TDI 50 1,4 B 12,1 | 20,7 | — | — | Stehen |
16 | — | — | spröde | ||
spröde | |||||
TDI 50 1,5 P 20,3 | 11 | spröde | |||
17 | TDI 50 1,5 P 17,2 | 15,3 | 75 | 80 bis 85 | sehr weich |
18 | TDI 50 1,5 P 16,0 | 17,1 | 45 | 60 bis 65 | spröde, Pulver |
19 | TDI 50 1,5 P 14,0 | 20,1 | 47 | 50 bis 54 | schmolz beim |
20 | TDI 50 PAG 39,0 | 8,7 | —■ | — | Stehen |
21 | 32 | 40 bis 45 | spröde | ||
spröde | |||||
TDI 50 PAG 43,0 | 6,5 | spröde, fest | |||
22 | TDI 50 PAG 41,0 | 7,6 | 39 | 48 bis 55 | spröde, fest |
23 | TDI 50 PPG 50 | 7,4 | 36 | 39 bis 42 | spröde, fest |
24 | TDI 50 PPG 47 | 8,6 | — | — | fest, spröde |
25 | TDI 50 PPG 44 | 10,0 | — | — | fest, spröde |
26 | TDI 50 PPG 41 | 11,5 | — | — | flexibel, weich |
27 | TDI 50 PPG 38 | 12,8 | — | — | fest, spröde |
28 | TDI 50 PPG 35 | 14,6 | —· | — | fest, spröde |
29 | TDI 50 1,2 P 15,8 | 10,2 | — | — | fest, spröde |
30 | TDI 50 1,2 P 13,2 | 15,2 | — | — | fest, spröde |
31 | TDI 50 1,2 P 10,8 | 20,2 | — | — | weich, wachsartig |
32 | TDI 50 1,10 D 33 | 9,9 | — | —■ | kautschukartig |
33 | TDI 50 1,10 D 26,4 | 14,8 | — | — | fest, spröde |
34 | TODI 50 AG 9,0 | 4,9 | — | — | flüssig |
35 | TODI 50 AG 7,0 | 9,8 | 61 bis 75 | 82 bis 85 | fest, spröde |
36 | TODI 50 AG 5,0 | 15,1 | 53 bis 60 | 65 bis 70 | fest, spröde |
37 | TODI 50 TAG 20,6 | 5,5 | — | — | weich, fest |
38 | TODI 50 TAG 15,4 | 9,9 | 57 bis 62 | 78 bis 83 | |
39 | TODI 50 TAG 10,7 | 15,1 | 47 bis 51 | 58 bis 63 | |
40 | ■ — | — | |||
Fortsetzung
Reaktionsstoffe | % NCO | Erweichungs | Schmelz | 59 bis 63 | wachsartig | |
Harz | temperatur | temperatur | 77 bis 85 | fest, spröde | ||
MDI 50 AG 10,2 | 6,75 | 0C | 0C | 57 bis 60 | fest, spröde | |
41 | MDI 50 AG 8,2 | 9,8 | schmolz nicht bei 100°C | — | flüssig | |
42 | MDI 50 AG 6,2 | 14,8 | schmolz nicht bei 100°C | |||
43 | MDI 50 AG 4,4 | 19,8 | schmolz nicht bei 1000C | |||
44 | MDI 50 TAG 23,4 | 5,0 | — | |||
45 | MDI 50 TAG 18,0 | 9,8 | 70 bis 74 | |||
46 | MDI 50 TAG 13,1 | 15,0 | 50 bis 58 | |||
47 | — | |||||
Es ist zu beachten, daß für ein bestimmtes PoIyisocyanat
der zulässige Bereich des freien Isocyanatgehaltes zur Bildung eines Erweichungs- und Schmelzpunktes
innerhalb des gewünschten Bereiches in dem Maße abnimmt, wie das Molekulargewicht des Diols
zunimmt. So haben das Toluylendiisocyanat und Äthylenglykolharze (MG 62) mit einem freien Isocyanatgehalt
zwischen etwa 16 und etwa 21% Erweichungstemperaturen zwischen 70 und 300C. Bei
1,4-Butandiol (MG 90) ist der Bereich 13 bis 18% freies Isocyanat, bei 1,5-Pentandiol (MG 104) etwa
12V2 bis 17V27o, bei Diäthylenglykol (MG 106) etwa
10 bis 16%, bei Triäthylenglykol (MG 150) 6 bis 12V2% und bei Polyäthylenglykol 200 5 bis 10%.
Die dimensionale Stabilität der in der Wärme zusammengefallenen Schaumstoffe kann bei erhöhten
Temperaturen wesentlich verbessert werden durch Verwenden eines polyfunktionellen Vernetzungsmittels
bei der Herstellung des Isocyanatvorpolymeren. Die auf einem Vorpolymeren basierenden, sich vom
Toluylendiisocyanat und Diäthylenglykol ableitenden Schaumstoffe zeigen mehrere Wochen lang bei 1000C
und mindestens 480 Stunden lang bei 115° C gute dimensionale Stabilität. Die Stabilität fällt bei 125° C
ab, und bei 1500C schrumpfen die Proben innerhalb
nur weniger Stunden sehr wesentlich. Wenn das Diäthylenglykol durch das im Beispiel 7 beschriebene
Polyäthertetrol zur Herstellung des Vorpolymeren ersetzt wird, so "ist der entstehende Schaumstoff
mehrere Tage lang bei 1500C ohne Schrumpfung dimensional stabil. Ähnliche Verbesserungen bei der
dimensionalen Stabilität bei erhöhten Temperaturen wurden bei Vorpolymeren erhalten durch Verwenden
entweder eines Polyoxypropylenderivates des Sorbits oder eines Polyoxypropylenderivates von Trimethylolpropan.
Die schäumenden Eigenschaften der verschiedenen Neo-Vorpolymeren wurden durch Herstellen einer
Reihe von Pulvermassen verglichen, von denen jede, wenn nicht anders angegeben, die folgende Zusammensetzung
hatte:
5 g gepulvertes Neo-Vorpolymeres,
1 g Natriumtetraboratdecahydrat,
0,05 g Dibutylzinndi-2-äthylhexoat,
0,05 g Silicone (wie im Beispiel 1).
1 g Natriumtetraboratdecahydrat,
0,05 g Dibutylzinndi-2-äthylhexoat,
0,05 g Silicone (wie im Beispiel 1).
Die durch 20 Minuten langes Erhitzen derartiger Pulvermassen auf 1000C erhaltenen Ergebnisse sind
in der Tabelle 2 zusammengestellt. In der Tabelle sind die folgenden Abkürzungen benutzt worden: BH für
Benzhydrol und TPP für Triphenylphosphat.
Versuch | Neo-Vorpolymeres | Anderer Bestandteil | Dichte | • | 0,0961 |
X 118 | #6 | BH 3 g - | etwa 0,096 | ||
X 119 | #6 | BH Ig | etwa 0,088 | ||
X 120 | #6 | — | etwa 0,080 | ||
X 274 | #6 | TPP Ig | 0,0833 | ||
X 121 | #2 | — | etwa 0,176 | ||
X 122 | #5 | — | etwa 0,080 | ||
X 252 | #5 | TPP 1 g | 0,20826 | ||
X 123 | #9 | — | 0,1041 | ||
X 124 | #13 | — | dichte poröse Masse | ||
X 125 | # 14 | — | 0,080 | ||
X 126 | #17 | — | dichte poröse Masse | ||
X 127 | # 18 | — | 0,1041 | ||
X 276 | # 18 | TPP Ig | 0,0961 | ||
X 128 | # 17 | BH Ig | 0,2723 | ||
X 130 | #9 | Silicon wie im | 0,13617 | ||
Beispiel 1 0,15 g | |||||
X 131 | # 19 | — |
Fortsetzung
Versuch | Neo-Vorpolymcres | #10 | 3/10 # 22 | Anderer Bestandteil | Dichte |
X 132 | #22 | (neue Partie) | 0,0961 | ||
X 133 | 1/2 # 22 | #23 | — | 0,1762 | |
X 134 | 1/2 #5 | 1/2 # 22 | 1/2 # 22a | — | 0,12816 |
X 135 | 1/2 #6 | 1/2 # 22 | 1/2 # 23 | — | 0,12015 |
X 136 | 1/2 #9 | 1/2 # 14 1/2 # 22 | 1/5 # 23 | — | 0,1762 |
X 137 | 7/10 # 5 | 2/5 # 23 | — | 0,1762 | |
X 138 | #22a | 1/10 # 23 | — | 0,1922 | |
X 139 | 1/5 # 23 | — | 0,21627 | ||
X 140 | 1/2 #5 | 1/10 # 23 | — | 0,1762 | |
X 141 | 1/2 #5 | 1/2 # 19 | BH Ig | 0,1922 | |
X 142 | 4/5 #5 | #7 | — | 0,1521 | |
X 143 | 3/5 #5 | 1/5 # 23 | — | 0,0881 | |
X 144 | 9/10 # 5 | 2/5 # 23 | — | 0,12816 | |
X 145 | 4/5 #6 | 1/2 # 23 | — | etwa 0,0801 | |
X 146 | 9/10 # 6 | #24 | — | 0,13617 | |
X 147 | 1/2 #9 | #25 | — | 0,0961 | |
X 149 | #26 | .— | 0,0961 | ||
X 151 | 4/5 #7 | #31 | — | 0,12976 | |
X 152 | 3/5 #7 | #32 | — | 0,0881 | |
X 153 | 1/2 #7 | #33 | — | 0,124956 | |
X 154 | #38 | — | 0,092916 | ||
X 222 | #46 | — | 0,14418 | ||
X 223 | — | 0,12816 | |||
X 224 | — | 0,12816 | |||
X 244 | TPPIg | 0,17622 | |||
X 245 | TPP Ig | 0,0881 | |||
X 246 | TPP Ig | 0,15219 | |||
X 289 | TPP Ig | 0,22428 | |||
X 292 | TPP Ig | 0,2403 |
Tabelle 2 (Teil 2)
Versuch | Porengröße und -gleichmäßigkeit |
gut | — | Schaumstoffestigkeit | — | Bemerkungen | — | ziemlich fest |
X118 | sehr gering | leidlich | gering | gering | sehr bröcklig, schwach | sehr bröcklig und schwach | ziemlich flexibel, zäh, enthält 0,3 g | |
X 119 | gering | gut | gering | — | bröcklig, schwach | — | Natriumtetraborat | |
X 120 | gut | gering | leidlich | bröcklig, ziemlich schwach | dicht, fest | |||
X 274 | gut | leidlich | gut | sehr gut | ausgezeichneter Schaumstoff | ziemlich fest | ||
X 121 | fein, gleichmäßig | gering | sehr gering | bröcklig, schwach | etwas flexibel, zäh | |||
X 122 | fein, gleichmäßig | gut | sehr gering | sehr fest | schwach, bröcklig | ziemlich fest, etwas bröcklig | ||
X 252 | gut | gering | gut | gut | fest, dicht, hart, flexibel | |||
X 123 | leidlich | gut | gut | gut | zäh | |||
X 124 | — | leidlich | ||||||
X 125 | gut | |||||||
X 126 | ||||||||
X 127 | ||||||||
X 276 | ||||||||
X 128 | ||||||||
X 130 | ||||||||
XJ31 | ||||||||
X 132 | ||||||||
X 133 |
Fortsetzung
Versuch | Porengröße und -gleichmäßigkeit |
Schaumstoffestigkeit | Bemerkungen | etwas flexibel |
X 134 | gut | gut | fest, nicht bröcklig | sehr dichter Schaumstoff bei |
X 135 | leidlich gut | gut | nicht bröcklig, etwas flexibel | Benutzung von 0,3 g Tetraborat, |
X 136 | gut | gut | nicht bröcklig, ziemlich flexibel | 0,15 g Dibutylzinndilaurat und |
X 137 | leidlich | gut | nicht bröcklig, fest, ziemlich flexibel | Silicon |
X 138 | leidlich gut | gut | nicht bröcklig, fest, etwas flexibel | sehr dichter Schaumstoff bei |
X 139 | gut | gut | sehr dicht, fest | Benutzung von 0,3 g Tetraborat, |
X 140 | gut | gut | dicht, fest, ziemlich flexibel | 0,15 g Dibutylzinndilaurat und |
X 141 | gering | gut | fest, etwas flexibel | Silicon |
X 142 | gut | gut | fest, etwas flexibel | |
X 143 | gering | gering | etwas flexibel | |
X 144 | gut | gut | nicht bröcklig, etwas flexibel | |
X 145 | gut | gut | fest, nicht bröcklig, etwas flexibel | |
X 146 | leidlich gering | gut | nicht bröcklig | |
X 147 | leidlich gering | gut | nicht bröcklig | |
X 149 | gering | gut | ungleichmäßig geblasen, nicht | |
bröcklig | ||||
X 151 | sehr gering | sehr gering | große Lücken, nicht bröcklig | |
X 152 | gering | gut | große Lücken, nicht bröcklig | |
X 153 | leidlich gut | gut | große Endlücken, andersgeartet | |
X 154 | leidlich gut | sehr gut | — | |
X 222 | leidlich | gut | -- | |
X 223 | gut | gut | - | |
X 224 | leidlich | gut | ■ — | |
X 244 | gering | leidlich | — | |
X 245 | gering | leidlich | - | |
X 246 | gering | gut | ||
X 289 | gut | sehr gut | ||
X 290 | gut | sehr fest | ||
Während die jeweiligen Beispiele sämtlich die Verwendung von Toluylendiisocyanat (ein Gemisch 80:20
der 2,4- und 2.6-Isomeren) zeigen, können zur Umsetzung ebensogut andere organische Diisocyanate
benutzt worden sein. Hierunter fallen die aromatischen. aliphatischen und cycloaliphatische!! Diisocyanate
oder Kombinationen dieser Typen. Arylendiisocyanate, d. h. solche, bei denen beide Isocyanatgruppen
direkt an den aromatischen Ring gebunden sind, werden bevorzugt, da diese im allgemeinen unter den
Arbeitsbedingungen schneller als die Alkylendiisocyanate reagieren.
Zu den Verbindungen gehören Toluylen-2.4-diisocyanat,
Toluylen-2,6-diisocyanat, Gemische aus Toluylen-2.4-diisocyanat und Toluylen-2,6-diisocyanat.
m - Phenylendiisocyanat, ρ - Phenylendiisocyanat. 4 - Chlor -1,3 - phenylendiisocyanat, 4,4' - Bipheny lendiisocyanat,
Methylen - bis - (4 - phenylisocyanat). 1,5-Naphthylendiisocyanat, 1,4-Tetramethylendiisocyanat,
4,4' - Methylen - bis - (cyclohexylisocyanat). 4,4' - Methylen - di - ο - toluylenisocyanat, 1,5 - Tetrahydronaphthylendiisocyanat.
Hexamethylendiisocyanat. Dianisidindiisocyanat od. dgl.
Die andere Komponente des isocyanatendsländigen Urethanvorpolymeren ist ein Polyol. gewöhnlich ein
Diol. ausgewählt aus den Glykolen. Polyglykolen, Polyalkylenätherglykolen oder mehrwertigen Alkoholen.
Typische Vertreter sind Äthylenglykol, Diäthylenglykol,
Triäthylenglykol, Tetraäthylenglykol, die verschiedenen Polyäthylen- oder Polypropylenglykole.
1,2-Propandiol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol
oder 1,10-Decandiol. Neben den Diolen brauchbare
Polyole sind Polyäthertetrole mit vier seku-ndären Hydroxylgruppen, die jede an ein zentrales Kohlenstoffatom
durch eine Oxyalkylenkette gebunden sind, Polyoxypropylenderivate von Trimethylolpropan oder
Polyoxypropylenderivate vom Sorbit.
Die andere hauptsächliche Komponente für das schäumende System ist ein Feststoff, der beim Erhitzen
auf Temperaturen geringer als die Verschäumungstemperatur, jedoch höher als der Schmelzpunkt
des Neo-Urethanvorpolymeren, freies Wasser liefert. Hierzu gehören die festen Hydrate von anorganischen
oder organischen Verbindungen, die alles Hydratwasser oder einen Teil davon bei Temperaturen
zwischen etwa 50 und 120 C freigeben und
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die bei Raumtemperatur einen niedrigen Wasserdampfdruck haben, Borsäure und gewisse Metallhydroxyde,
die sich bei einer geeigneten Temperatur unter Abspalten von Wasser zersetzen und gewisse
Tone und tonartige Stoffe (kieselartige Stoffe), die umkehrbar Wasser aufnehmen und das aufgenommene
Wasser bei einer geeigneten erhöhten Temperatur wieder abgeben, wie gewisse Molekularsiebe.
Geeignete feste Stoffe, welche bei der gewünschten Temperaturhöhe Wasser abgeben, sind Borsäure,
Hydrate, wie Natriumtetraboratdecahydrat (Borax), Kaliumferrocyanidtrihydrat, Manganchloridtetrahydrat,
Dinalriumhydrogenphosphatheptahydrat, Chloralhydral — CCl3CH(OH)2 —, Ammoniumchromsulfat,
Nalriumacetattrihydroxyd, Piperazinhexahydrat, Kaliumferrocyanidtrihydrat, Mangandichloridtetrahydrat,
Calciumsulfatdihydrat, Bariumchloriddihydrat. Zitronensäure, dibasisches Ammoniumeitrat,
Milchsüuremonohydrat, Oxalsäure, Natriumhydrogenoxalat und Chromsulfat, sowie Metallhydroxyde,
wie Bariumhydroxyd, Wismuthydroxyd, Calciumhyhydroxyd, Magnesiumhydroxyd oder Strontiumhydroxyd.
Ein Katalysator kann benutzt werden sowohl in Verbindung mit der Urethan bildenden Reaktion
(vgl. Beispiele 5, 6 und 7) und in Verbindung mit der schaumbildenden Reaktion zur Beschleunigung und
Regulierung der Reaktionsgeschwindigkeit, sobald die Umsetzung begonnen hat. Der bevorzugte Katalysator
für die Urethan bildende Umsetzung ist N-Methylmorpholin und für die schaumbildende Umsetzung
Dibulybinndi-2-äthylhexoat. Andere geeignete
Katalysatoren umfassen andere Organozinnverbindungen und die Lewis-Säuren im allgemeinen, Triälhylendiamin
(Diazabicyclo-[2,2,2]-octan) und die anderen tertiären Amine oder Gemische von tertiären
Aminen und Organozinnverbindungen.
In gewissen Fällen ist es erwünscht, in das Gemisch ein Lösungsmittel für das Neo-Urethanvorpolymere
einzuarbeiten. Geeignete Lösungsmittel sind diejenigen organischen Verbindungen, die bei Raumtemperatur
fest sind, jedoch bei einer Temperatur bei oder unterhalb der Schmelztemperatur des Neo-Vorpolymeren
schmelzen. Typische Lösungsmittel sind Triphenylphosphat (Schmelzpunkt 500C), p-Nitroanisol
(Schmelzpunkt 54° C) und Benzohydrol (Schmelzpunkt 69° C). Diese Stoffe wirken nicht nur als Lösungsmittel
für das Neo-Urethanvorpolymere, sondern auch als Weichmacher für den Fertigschaumstoff.
Triphenylphosphat hat besonderes Interesse, da es nicht nur als Lösungsmittel für die Reaktionsmasse
und als Weichmacher für den Schaumstoff wirkt, sondern den Fertigschaumstoff auch festigt und verstärkt.
Zur Erzielung einer gleichmäßigeren Porengröße ist ein oberflächenaktives Mittel ein gewünschter Bestandteil
des schäumenden Gemisches. Eine besonders bevorzugte Gruppe derartiger Mittel sind die wasserlöslichen
Silicone. Gewisse Polydimethylsiloxane können auch benutzt werden. Andere geeignete oberflächenaktive
Mittel sind Polyoxyäthylensorbitmonopalmitat, Sorbitmonooleat oder polyoxyäthyliertes
pflanzliches öl.
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen über NCO-Vorpolymere aus Diisocyanaten,
Polyalkoholen und beim Erwärmen Hydratwasser abgebenden Substanzen, dadurch
gekennzeichnet, daß man ein frei fließendes festes Polyurethan mit einem Erweichungspunkt
zwischen 30 und 70'C, das durch Umsetzung eines Polyalkohole mit einem geregelten
Überschuß an Diisocyanat hergestellt worden ist, im Gemisch mit einer Hydratwasser abgebenden
Verbindung erhitzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein festes Polyurethan verwendet
wird, das einen Gehalt an freien Isocyanatgruppen besitzt, der stöchiometrisch zwischen 5 und 21 Gewichtsprozent,
bezogen auf das Polyurethan, bestimmt worden ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als beim Erwärmen Hydratwasser
abgebende Substanz ein festes Material verwendet wird, das bei einer Temperatur im
Bereich von 50 bis 1200C Wasser abgibt.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US19469962A | 1962-05-14 | 1962-05-14 | |
US268460A US3280048A (en) | 1963-03-27 | 1963-03-27 | Solid heat triggered compositions capable of forming a polyurethane foam |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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- 1963-05-08 DE DEA43063A patent/DE1295189B/de active Pending
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Also Published As
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