DE1794117B2 - Verfahren zur herstellung von schaumstofformteilen - Google Patents

Description

Es ist seit langer Zeit bekannt Formkörper aus Polyurethanschaumstoffen herzustellen wobei man rieh der Methode der Formschaumung bedient. Diese

besteht darin, daß man ein schaumfah.ges Gemisch in angeordnet werden, _{g da} Sandwichdeckschichit des gesamten Formkör^^^^dungszwecke nicht ausreicht. Die persiu_{rte Uethoae} der Anwendung von S^rmierengen für Sandwichkonstruktionen, Aulschäumverfahren Gültigkeit hat, Inhomogenität des Sandwirhschaum-J^ _{einem erhöhte}n Raumgewicht

JgJg¹JS der Sandwichdeckschicht. Dabei bleibt cure« _ünschter Raumgewichtssprung zwig^R^to ^und Kerninnerem erhalten. Darüber scnen _Vorbereitung der Deckschichthohlkorper

»mauι _durchschäumenden Randzonenarmierungsmitoe _{|jmchllftiidli da mehrere} Arbeitsgange

maten ^

eno _{achtung von} Konstruktionen aus der Natur " _{ejne hohe Steifi}g_keit bei leichten Werkstoffen zeigi, ^.^ ^_{n innerhalb der} Konstruktion aa ^ Werkstoffs von außen nach innen ?'· -_{ljch und} nicht sprunghaft abnimmt. Schaum^" _swei_se auf Polyurethanbasis, bieten die sie, , ^ _{ldealkonstruktione}n zu erzeugen, Mogn ^ _{der Sandwichkon}strukt.on nicht die am ^^ ^^^

ic ^.^ _{früher versucht>} Schaumstofform-

ts ^ _kontinuierlichen Abnahme der Dichte

jorp ^ .^^ _{er erzeugen (}f_ranzösische

vojι _{329g]) Bei diesem Verfah}„_{n wird in}

™^en« _{und kühlte}n Form ein aufschäumendes

einer ™ _{das noch plastisch ISI}, _einer Nachκεακιι g mechanische Kompression unter-

^¹""^ _geschilderte Verfahren beinhaltet eine ^ⁿ _{y Na}chteilen hinsichtlid! der Erzeugung des SdTumstoffkörpers und hinsichtlich des Vornchtungsbaus. Die Gleichmäßigkeit der zu erzeugenden Teife hängt ir, sehr unangenehmer Weise von der E,nhaltung der in der französischen Patentschrift 13 32 981 beschriebenen Formen- und Reaktionstemperaturen ab sowie von den Formcnschl.cßzeiten. Außerdem ist 7\*\ Verfahren im wesentlichen auf plattenformige d ^^ ™^_{πΚΐ) da für alIc} räumlichen Formteile Jeile «nge unwirtschaftlich und schwer zu

der Vo c g ^^ _{dje Ff)rdcrung in gc}.

reaJ «erenMrt ^_rien.p_roduktion durchzuführen,

nur aufwendige meta.lische Formen zum Hin-

40

tichfen zwischen 25 und 800 kg/m=»herzurtellen Formkörper besitzen eine äußerst dünne Schaurnhaut

auf die unmittelbar und ohne Übergang das allformige Innere des Formkörpers folgt. Die Oberflache der auf diesem Wege hergestellten Formkörper ,st aus d^sem Grund sehr wenig!Widerstandsfähig Selbst^ durch nachträgliches Lackieren laßt sich die Oberflachen festigkeit nicht nennenswert verbessern.

Um die Oberflächenfestigkeit zu verbessern und damit die Steifigkeit des Formkörper zu erhöhen, war man bisher gezwungen, Lei^ke^verbundkonstruktionen aufzubauen. Diese sind dadurch gekennzeichnet, daß man feste Deckschichten, wie ζ B. metallische Deckschichten, glasfaserverstärkte Kunststoffe oder Sperrholz, entweder "«"»«f⁰".^ Verkleben mit einem Schaumstoffkern kombin«r , oder indem man die obengenannten Deckschicht materialien vor dem Schäumvorgang_ 1 η,de Form anordnet und den zwischen den ^ksch.chten^ verbleibenden Zwischenraum ausschaumt. Zwischen und Schaumstoffkern müssen oft uisatz- ^J^ _{der Erfjndung ist nunme}hr ein Verfah-J^ie^_r ^nsS_c„_tellung von Schaumstofformteilen aus ren zur Herste g _roxylverbind_Ungen und/

^¹^^ _aufwei_senden Polyäthern, PoIy- ^_rn ^A^°_p^^P _u ^P _{rethanen und/}oder Carboxylgruppen es^er y^ _{Anh dridgrup n} aufweisenden

^ _γ™(^* _aIs Verbindungen mit reaktionsfeh.ger Wasserstoffatomen unter Verwendung von Wassei ^^serst^onat Lösungsmitteln und vor

«^nd/^™^r^_{obei das zum} Schaumstoff führende Zusatzstoffe^ w geschlossene Former, eingefüll Reak^^^S ^J_n, _{wird und die} resultierender uncld^ | _{dichten Außenha}ut und mit eme Formteite ™ ^ _{Formtdls hinweg differen}

^_{n Dic}hteverteilung versehen sind, deren Minimun ^n Dichte g _{Fonnteilquenchnil}t, liegt un.

etwajrι _ivalente Mengen an Polyisocyana«

woDeime η _{du en mit reakti}onsfähige,

_{ejngesetzt wer}den, dadurch ge ^^ _{schaumfähiges Gemisd}

verwendet wird, das Polyisocyanate sowie solche seien beispielhaft genannt: Älliylenglykol, 1,2-Pro-

basischen Verbindungen, die im Molekül mindestens pylenglykol, Trimethyloipropan, 1,2,4-Butantriol, GIy-

zwei aromatische Kerne und mindestens eine arali- cerin, Pentaerythrit, Sorbit sowie Oligo- bzw. PoIy-

phatisch gebundene tertiäre Aminfunktion enthalten saccharide, Rizinusöl, Äthanolamin, Diäthanolamin,

oder Mannichbasen aus Dimethylamin, Formaldehyd 5 Triäthanolamin, Anilin, Arylendiamine, Alkylendi-

und solchen Phenolen, die im Molekül mindestens amine vom Typ Äthylendiamin, Tetra- oder Hexa-

eincn organischen Substituenten mit mindestens äthylendiamin oder auch Ammoniak. Selbstverständ-

6 C-Atomen enthalten, oder N,N',N"-Tris-(3-dime- Hch können auch Gemische linearer und/oder ver-

thylaminopropyl)-hexahydro-s-triazin als eine Trimeri- zweigter Polyalkylenglykoläther verschiedenen Typs

sierung von Isocyanatgruppen bewirkende Katalysa- io eingesetzt werden. Diese Polyalkylenglykoläther kön-

torcn enthält. _{nen aucn} j_n Mischung mit anderen Hydroxylverbin-

Schaumstoffc werden in bekannter Weise hergestellt düngen oder Aminen verwendet werden. So z, B. in aus Polyisocyanaten und Verbindungen, welche mit Mischung mit 1,4-ButylengIykol, Trimethyloipropan, Isocyanaten reagierende Gruppierungen enthalten un- Glycerin, 2,3-Butylenglykol, Pentaerythrit, Weinsäureter gleichzeitiger Verwendung geeigneter Treib- und 15 estern, Rizinusöl oder Tallöl. Auch in Mischung mit ZusatzmitteL Als Polyisocyanate sind bevorzugt Polyestern kann die Verschäumung der Polyalkylen-Diisocyanate zu nennen, wie Tetramethylendiisocyanat, glykoiäther erfolgen. Auch OH- und/oder SH-Gruppen Hexamethylendiisocyanat, m-Xylylendiisocyanat, p- aufweisende Polythioäther, mit Alkylenoxid umge-Xylylendiisocyanat, 4,4'-Dimethyi-l,3-xylylendiiso- setzte Phenole, Formaldehydharz, Hydrierungsprocyanat, Cyclohexan-l,4-diisocyanat, Dicyclohexylme- »o dukte von Äthylen-Olefin-Kohlenoxid-Mischpolymethan-4,4'-diisocyanat, m-Phenylendiisocyanat, p-Phe- risatcn und Epoxidharzen, ferner Aminogruppen aufnylendiisocyanat, l-AlkyIbenzoI-2,4- oder 2,6-Diiso- weisende Verbindungen, wie Aminopolyäther, amincyanatc, wie ToluyIen-2,4- oder 2,6-düsocyanat, 3-(a- gruppenhaltige Polyester oder Polyurethane, darüberlsocyanatoäthyl)-phenylisocyanat, l-Benzylbenzol-2,6- hinaus Carboxylgruppen und/oder cyclische Anhydriddiisocyanat, 2,6-Diäthylbenzol-l,4-diisocyanat, Di- ³5 gruppen aufweisende Verbindungen, die daneben noch phcnylmethan-4,4'-diisocyanat, 3,3'-Dimethoxydiphe- Äther-, Ester-, Amid-, Harnstoff-, Urethan- oder nylmethan-4,4'-diisocyanat, Naphthylen-1,5-diiso- Thioäthergruppen enthalten können, seien als Beispiele cyanat. Auch tri- oder mehrfunktioneile Polyisocyanate für geeignete, mit den Polyisocyanaten reagierende können verwendet werden, z. B. Toluol-2,4,6-triiso- Verbindungen genannt. Natürlich lassen sich auch cyanat oder durch Anilin-Formaldehyd-Kondensation 3<> flammhemmende Zusatzstoffe verwenden, die einerund anschließende Phosgenierung gewonnenes Poly- seits mit Isocyanaten reagierende Gruppierungen entmethylenpolyphenylpolyisocyanat. Darüber hinaus halten können, wie z. B. Umsetzungsprodukte aus können auch Polyisocyanate Verwendung finden, wel- Phosphorsäure bzw. phosphoriger Säure oder Phosche Carbodiimidgruppierungen, Uretdiongruppierun- phonsäuren und Alkylenoxiden oder Alkylenglykolen, gen, Urethonimingruppierungen oder Isocyanurat- 35 Umsetzungsprodukte aus Dialkylphosphiten, Formgruppierungen enthalten. Desgleichen lassen sich aldehyd und Dialkanolaminen, sowie auch solche Mischungen der vorgenannten Isocyanate einsetzen. Flammschutzmittel, die keine mit Isocyanaten reagie-Darüber hinaus kann man auch Umsetzungsprodukte renden Gruppen enthalten, z. B. Tris-2-chloräthylvon mehrwertigen Alkoholen mit mehrwertigen lso- phosphat, Trikrcsylphosphat oder Trisdibrompropylcyanaten verwenden oder auch solche Polyisocyanate, *° phosphat.

wie sie z. B. gemäß den deutschen Patentschriften Dabei kann erfindungsgemäß auch so gearbeitet

10 22 789 und 10 27 394 verwendet werden. werden, daß die Reaktion in Gegenwart von solchen

Unter den Verbindungen, welche mit Isocyanaten Verbindungen durchgeführt wird, die zur Komplexreaktionsfähige Gruppierungen enthalten, sind vor- bildung mit lsocyanuratbindungen befähigt sind, z. B. zugsweise Polyhydroxylverbindungen zu verstehen. 45 j_n Gegenwart von Benzol oder seinen monofunktionel-Genannt seien beispielhaft aus mono- oder polyfunk- len Derivaten, cycloaliphatischen oder aromatischen tioncllen Alkoholen und Carbonsäuren oder Oxy- Äthern, Lactonen, Nitrilen, Estern oder N,N-Dialkylcarbonsäuren, gegebenenfalls unter Mitverwendung amiden von aromatischen Mono- bzw. Dicarbonsäuvon Aminoalkoholen, Diaminen, Oxyaminen oder ren, Ν,Ν-Dialkylcarbamidsäureestern, Tetraalkylharn-Aminocarbonsäuren, nach bekannten Verfahren her- 5» stoffen, N-Alkylamiden der Phosphorsäure, Estern gestellte lineare oder verzweigte Polyester oder bzw. Ν,Ν-Dialkylamiden aromatischer Sulfonsäuren, Polyesteramide, die auch Heteroatome, Doppel- und Dialkylsulfoxiden, Epoxiden, cyclischen Carbonaten Dreifachbindungen, sowie modifizierende Reste von oder Sulfiten.

ungesättigten oder gesättigten Fettsäuren oder Fett- Die Schaumstofformkörper gemäß dem erfindungs-

alkoholen enthalten können. Genannt seien ferner 55 gemäßen Verfahren weisen gegenüber solchen aus dem

durch Polymerisation von Alkylenoxiden, wie Äthylen- Stand der Technik bekannten eine außerordentlich

oxid, Propylctioxid, Styroloxid, Epichlorhydrin oder hohe thermische Stabilität bei gleichzeitig allgemein

Tetrahydrofuran gewonnene lineare Poiyalkylenglykol- guten mechanischen Eigenschaften sowie da» wesent-

äther verschiedenen Molekulargewichts, bevorzugt liehe Merkmal der Unbrennbarkeit auch ohac zusätz-

solche mit einem Hydroxylgruppengehalt von 0,5 bis ^6o üche Flammschutzmittel auf. Die Schaumstoffe gemäß

18%. Auch Mischpolymerisate können Verwendung Erfindung können daher nun auch in all den Anwen-

finden. Die Eigenschaften der Endprodukte werden dungsgebieten Eingang finden, von denen z. B. PoIy-

dadurch oft in bemerkenswerter Weise verändert. urethanschaumstoffe aus bekannten Gründen bisher

Geeignet sind ferner durch Anlagerung der genannten ausgeschlossen waren. Insbesondere finden die Schaum-

Alkylenoxide an z. B. polyfunktionelle Alkohole, ⁶5 stoffe überall dort Anwendung, wo es »uf hohe

Aminoalkohole oder Amine gewonnene lineare oder thermische Stabilität abkommt, da sie bis za Tempe-

verzweigte Anlagerungsprodukte. Als polyfunktionelle raturen von 300° C thermisch stabil sind. Die aus dem

Startkomoonenten für die Addition der Alkylenoxide Stand der Technik bekannten Schaumstofformkörper

genügen diesen hohen Anforderungen nicht und sind weist, deren Minimum etwa in der Mitte des Formteil-

daher, wo derart hohe Wärmestabilität verlangt wird, querschnitts liegt

auch nicht anwendbar. Erfindungsgemäß hergestellte Schaumstoff ormkör-

Es ist selbstverständlich möglich, die für Schaum- per weisen in der Regel eine summarische Dichte von

stoffe üblichen Hilfsmittel und Zusatzmittel auch erfin- 5 0,05 bis 1,2 g/cm³ auf. Die erwünschte differcntielle

dungsgemäß mitzuverwenden, z. B. Weichmacher, wie Dichteabnahme des Formteils von außen nach innen

Trikresylphosphat, Tri-(2-chloräthyl)-phösphat oder wird optimal, wenn der Verdichtungsgrad auf z. B.

chlorierte Kohlenwasserstoffe, speziell solche auf Basis 1,2 bis 6 eingeschränkt wird (Beispiel 29, Abb. 2).

von Polyphenyl. Gleichzeitig ist eine Begrenzung des Verdichtungsgrads

Darüber hinaus kann man bei der Herstellung der io auch wirtschaftlich vorteilhaft, denn bei niedrigen Schaumstoffe gegebenenfalls Aktivatoren der üblichen Verdichtungsgraden treten nur geringe Schäumdrücke Art mitverwenden z. B. Dimethyibenzylamin, N-Me- auf, so daß man nur leichte und wenig aufwendige thyl-N'-(N,N-dimethylaminoäthyl)-piperazin, Triäthy- Vorrichtungen (Formen) benötigt. Das Verfahren lendiamin, permethyliertes Diäthylentriamin, zinn- gemäß Erfindung führt ferner zu optimalen Schaumorganische Verbindungen, beispielsweise Dibutylzinn- 15 stofformkörpern mit einer über den Querschnitt des dilaurat oder Zinn-(II)-octoat. Daneben finden auch Formteils differentiellen Dichteverteilung, wenn die Stabilisatoren, wie Polyätherpolysiloxane, sulfonierte Dichte des für die Formteilherstellung benutzten Rizinusöle oder deren Natriumsalze Verwendung. Schaumstoffs im unverdichteten Zustand oberhalb

Als Treibmittel verwendet man Wasser und/oder 0,12 g/cm³, vorzugsweise im Bereich von 0,25 bis

niedrigsiedende Lösungsmittel, wie z. B. Trichlor- »» 0,5 g/cm³, liegt.

monofluormethan, Dichlordifluormethan oder Me- Im erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung thylenchlorid. Von derartigen Treibmitteln werden von Schaumstofformkörpern mit einer über den maximal 0,2 Mol, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Forniteilquerschnitt differentiellen Dichteverteiiung mit Polyisocyanaten reagierende Gruppierungen ent- ist es von Vorteil, die jeweilige Reaktionstemperatur haltenden Verbindung eingesetzt, vorzugsweise jedoch *5 des verwendeten Reaktionsgemischs und der Tempera-Mengen von 0,02 bis 0,08 Mol. tür der Form, in welcher das Formteil erzeugt wird, zu

Das erfindungsgemäße Verfahren gibt die Möglich- beachten. Unter Berücksichtigung der oben geschil-

keit, den gewünschten Effekt einer kontinuierlichen derten Bedingungen hinsichtlich Rezeptur, Dichte im

Dichteabnahme von den Oberflächen zum Formteil- freigeschäumten Zustand und Verdichtungsgrad ist es

inneren hin zu erreichen, ohne daß dabei die bei 3« zweckmäßig, die Temperaturdifferenz zwischen der

anderen Verfahren bekannten wirtschaftlichen und maximal auftretenden Reaktionstemperatur (gemessen

technischen Nachteile auftreten. im Zentrum eines zylindrischen Schaumstoffkörpers

In der Praxis werden Formteile aus Schaumstoffen, von 165 mm Höhe und 140 mm Durchmesser) und der

speziell aub Polyurethanschaumstoffen, unter »Ver- Oberflächentemperatur der für die Formteilherstellung

dichten« hergestellt. Unter dem Begriff »Verdichten« 35 benutzten Schäumform vor dem Ausfüllen mit dem

versteht man dabei nicht nur, daß das schäumende Schaumstoff vorzugsweise auf mindestens 60 C zu

Reaktionsgemisch durch die begrenzenden Formen- halten. Diese Temperaturbegrenzunj, ist jedoch für

wandungen an der freien Ausdehnung nach allen den Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht

Seiten gehindert wird, sondern auch, daß man mehr genereil unerläßlich oder bindend. Sie gilt insbesondere

schaumstoffbildendes Reaktionsgemisch in die *° dann nicht mehr, wenn die Temperatur im Innern des

Schäumform einfüllt, als es zur drucklosen Ausfüllung ausreagierenden Schaumstofformkörpers durch andere

des Formenhohlraums mit Schaumstoff erforderlich Wärmequellen (z. B. Mikrowellenheizung) als die

ist. Durch diese Verfahrensweise wird insbesondere Reaktionswärme des schäumenden Gemischs erhöhl

bei komplizierten Formen die vollständige und fehler- wird.

freie Ausfüllung des Formenhohlraums sichergestellt. 45 Als Formenwerkstoffe sind solche aus Metallen,

In diesem Sinne bedeutet beispielsweise ein »Vcrdich- gießbaren Kunststoffen, Beton, Gummi oder Holz

tungsgrad 2«, daß man 100 kg eines Rcaktionsge- geeignet.

mischs, welche frei geschäumt ein Volumen von 1 m³ Die spezifische Festigkeit der erfindungsgemäß hermit Schaumstoff erfüllen, in eine Form mit einem stellbaren Schaumstofformteile kann wesentlich geVolumen von nur 0,5 m³ einbringt und aufschäumen 5° steigert werden, indem man dem Reaktionsgemisch läßt. Unter »Verdichten« entsteht in diesem Fall ein Füllstoffe zufügt. Diese Füllstoffe können sowohl Formkörper mit einem Volumen von nur 0,5 m³ und organischer als auch anorganischer Natur sein. Die einem Raumgewicht von 200 kg/m'. Steigerung der spezifischen Festigkeit ist besonders

Die durch bisher durchgeführtes Verdichten erzeug- ausgeprägt, wenn flächig oder faserig strukturierte ten Schaumstofformteile mit homogenem Raumge- 55 Füllstoffe Verwendung finden, z. B. Glasfasern, wicht besitzen eine Schäumhaut mit einer Dichte von Asbestfasern, Metallpulver, Metallfasern oder syntheetwa 1,2 g/cm³, die aber normalerweise nur eine Dicke tische Fasern. Bei organischen Füllstoffen, die z. B. in von mehreren μ hat und keinen festigkeitssteigernden Pulverform und/oder als Emulsion eingesetzt werden Einfluß auf den Formkörper ausübt. Nach dem erfin- können, lassen sich sowohl Duroplaste, besonders dungsgemäßen Verfahren kann nun der Effekt erzielt ^6o aber auch thermoplastische Materialien verwenden. werden, daß eine zum Formteilinneren hin kontinuier- Als solche seien beispielhaft genannt: Homo- oder liehe Abnahme des Raumgewichts erfolgt. Dadurch Mischpolymerisate aus ein- oder mehrfach ungesättigresultiert eine wesentlich dickere, homogene Schaum- ten Olefinen, Acrylnitril, ungesättigten Carbonsäurehaut mit einer Dichte von z. B. 1,2 g/cm³, welche im estern, Styrol, Vinylchlorid oder Vinylidenchlorid. Gegensatz zu anderen bekannten Formschäumverfah- ⁶5 Auch Cellulosederivate, Polyamide, Polyimide, PoIyren differentiell d. h. nicht sprunghaft in den Schaum- carbonate oder Polyoxymethylene lassen sich im erstoffkern übergeht, und wo darüberhinaus der Schaum- wähnten Sinn als Füllstoffe verwenden. Für die prakstoffkern eine differentiell abnehmende Dichte auf- tische Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten

Formteile ist es häufig vorteilhaft, zur Befestigung der Elemente, zur Einleitung von örtlichen Kräften und zur Erhöhung der Steifigkeit die Formteile örtlich oder über die ganze Fläche hinweg zusätzlich zu armieren. Dieses kann in vorteilhafter Weise z. B. dadurch geschehen, daß man z. B. räumliche Systeme aus Metall, Kunststoff oder Sperrholz, die gut durchschäumbar sind, vor dem Schäumprozeß in die Schäumformen einlegt. Solche räumlichen gut durchschäumbaren Armierungen, auf denen das auftreibende Reaktions- *< > gemisch eine für den Anwendungszweck befriedigende Haftfähigkeit besitzt, können z. B. Streckmetall, Wabenwerkstoffe oder räumliche vernadelte, versteppte oder durch synthetische Bindemittel fixierte Faservliese, aber auch Fasergewebe, -gewirke oder -geflechte sein. Bei der Anordnung solcher Armierungen in der Schäumform vor dem Schäumprozeß verbleiben die Armierungssysteme in der gewünschten Position und gewährleisten damit den erwünschten örtlichen oder ganzflächigen Versteifungseffekt. Speziell für örtliche *° Krafteinleitungen besteht die Möglichkeit, auch flächige, in den Schaumstoffkörper hineinragende Armierungen aus z. B. Metall, Kunststoff oder Sperrholz anzuwenden, die wiederum in der auszuschäumenden Form sorgfältig fixiert werden. Schaumstofformteile gemäß der Erfindung hergestellt gewinnen vor allen Dingen Interesse, wenn Leichtbaukonstruktionen aller Art zum Einsatz kommen sollen. Leichtbaukonstruktionen werden verwendet für Fahrzeugbau, Möbelbau, Hausbau, Schiffsbau, Flugzeugbau, Bau von künst- 3<> liehen Gliedmaßen oder für eine große Anzahl von Gegenständen des täglichen Lebens; als Ausrüstungsgegenstände für den Fahrzeugbau, für Straße, Schiene. Wasser. Luft- oder Raumfahrt, Hausbau, Haushaltsgeräte, Fischereiwesen, Schuhindustrie, Gehäuse für Geräte aller Art der Elektroindustrie, der feinmechanischen oder der optischen Industrie.

Beispiel 1

70 Gewichtsteile eines Polyäthers der OH-Zahl 596, der durch Propoxylierung von Triäthanolamin erhalten worden ist, werden mit 30 Gewichtsteilen eines Polyäthers, der durch Addition von Propylenoxid an Trimethylolpropan erhalten worden ist und eine OH-Zahl von 58 aufweist, sowie mit i2 Gewichtsteilen Mono- *5 fluortrichlormethan, 5 Gewichtsteilen eines Umsetzungsprodukts aus Ν,Ν-Dioxyäthylolcylamin, Toluylendiisocyanat (2,4- und 2,6-lsomerengemisch im Verhältnis 80:20 Gewichtsprozent) und einem PoIyäther, der durch Addition von Äthylenoxid und Propylenoxid an n-ButanoI erhalten worden ist und eine OH-Zahl von 35 aufweist, als Stabilisator, 12 Gewichtsteilen 2-Dimethylaminomethyl-4-isononyIphenol als Trimerisierungskatalysator, 87 Gewichtsteilen Toluylendiisocyanat (Gemisch des 2,4- und 2,6-Isomeren im Verhältnis 80:20 Gewichtsprozent) und 87 Gewichtsteilen 4,4'-DiisocyanatodiphenyImethan intensiv vermischt. Das schäumfähige Reaktionsgemisch wird bei Raumtemperatur in eine fest verschlossene Form eingefüllt, wo es aufschäumt. Nach IO bis 30 min wird entformt.

Mechanische Eigenschaften der Verfahrensprodukte sind in der Tabelle angegeben.

Beispiel 2

100 Gewichtsteile eines aus Adipinsäure und Diäth\ I- lenglvkol hergestellten Polyesters der OH-Zah! 64.> werden mit 8 Gewichtsprozent Monofluortnchlormethan, 5 Gewichtsteilen des gemäß Beispiel 1 verwendeten Stabilisators, sowie mit 8 Gewichtsteilen des gemäß Beispiel 1 verwendeten Trimerisicrungskatalysators, mit 104 Gewichtsteilen eines Carbodiimidgruppen aufweisenden 4,4'-Diisocyanatodiphenylmcthans (hergestellt gemäß dem Verfahren der deutscher Patentschrift 10 92 007), NCO-Gehalt 31%, und mil 45 Gewichtsteilen 1,6-Hexamcthylendiisocyanat vermischt. Das schäumfähige Reaktionsgemisch wird nach der in Beispiel 1 beschriebenen Weise in einer Schiiumstofformkörper übergeführt.

Mechanische Eigenschaften dei Verfahrensproduktc sind in der Tabelle angegeben.

Beispiel 3

55 Gewichtsteile eines durch Addition von Äthylenoxid an Trimethylolpropan erhaltenen Polyäthers dei OH-Zahl 55, 25 Gewichtsteile eines aus Adipinsäure und Diäthylenglykol hergestellten Polyesters der OH-Zahl 64,5, 20 Gewichtsteile eines aus Adipinsäure. Phthalsäure und Trimethylolpropan erhaltenen verzweigten Polyesters der OH-Zahl 38,7, 9 Gewichtsteüe Monofluortrichlormethan, 1 Gewichtsteil eines Polysiloxan-polyalkylenglykol-copolymerisats als Stabilisator, 5 Gewichtsteüe des gemäß Beispiel 1 verwendeten Trimerisierungskatalysators und 18,2 Gewichtsteüe eines Carbodiimidgruppen aufweisenden 4,4'· Diisocyanatodiphenylmethans vom NCO-Gehalt 31 °; werden miteinander vermischt und nach der in Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise in einen Schaumstofformkörper übergeführt.

Mechanische Eigenschaften der Verfahrensprodukte sind in der Tabelle angegeben.

Beispiel 4

85 Gewichtsteile eines durch Umsetzung von Triäthylenglykol und Diphenylcarbonat hergestellter Polycarbonats der OH-Zahl 161 werden mit 5 Gewichtsteilen eines verzweigten Polyesters, hergestellt aus Adipinsäure, Phthalsäure und Trimethylolpropan OH-Zahl 387, und 10 Gewichtsteilen eines aus Adipinsäure und Diäthylenglykol erhaltenen Polyesters dei OH-Zahl 74.5 sowie mit 6 Gewichtsteilen Monofluortrichlormethan, 1 Gewichtsteil des in Beispiel 3 verwendeten Stabilisators, 2 Gewichtsteilen N.N'.N"-Tris-(3-dimethylaminoprop\l)-hexahydro-s-triazin al< Trimerisierungskatalysator und 103 Gewichtsteiler eines durch Anilin-Formaldehyd-Kondensation una nachfolgende Phosgenierung erhaltenen Polyphenylpolymethylenpolyisocyanats innig vermischt. Wie ir Beispiel 1 beschrieben, wird ein Schaumstofformkörpei hergestellt.

Mechanische Eigenschaften der Verfahrensprodukt« sind in der Tabelle angegeben.

Beispiel 5

85 Gewichtsteile eines aus Adipinsäure und Di- äthyienglykoi hergestellten Polyesters der OH-Zahi 64,5 werden mit 15 Gewichtsteilen Rizinusöl, 9 Gewicntsteilen Monofluortrichlonmethan, 1 Gewichtsteil des gemäß Beispiel 3 verwendeten Stabilisators, 4 Gewichtsteilen des gemäß Beispiel 1 verwendeten Trimerisierungskatalysators, 8 Gewichtsteilen Trichlor- äthylphosphat und ! 15 Gewichtsteilen eines aus Propylenglykol und 4.4'-DiisocyanatodiphenyImethan hergestellten I'ocvanatgruppen aulweisenden Voraddukf (NCO-Gehal: 23°„; intensiv vermischt. Gemäß Beispiel 1 wird ein Schaumstofformkörper erhalten.

609 529/442

Mechanische Eigenschaften der Verfahrensprodukte iind in der Tabelle angegeben.

Tabelle

Beispiel 12 3 4 5

Randfaserdehnung %

E-Modul ·
10³ Kp/cm"²

12,3 11,5 10,7 11,3 13,4

14,2 15,3 13,9 16,8 15,7

Wärmestandfestigkeiten

Beispiel

Glasstufe, gemessen nach der
Differential-Thermoana-
lyse C 119

132 127 138

146

Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß die erhaltenen Schaumstofformkörper eine hohe Wärmestandfestigkeit aufweisen. Darüberhinaus sind sie gemäß dem ASTM-Test D 635 als selbstverlöschend zu bezeichnen.

Versuchsbericht Versuch 1

In Analogie zum Beispiel 1 wird ein Schaumstoffformteil aus

44,4 g eines Polypropylenglykols dor OH-Zahl 112

22.2 g eines Polyesters aus Adipinsäure-Diäthy-

lenalykoi der OH-Zahl 40

33.3 g 4,4'-Diisocyanatodif henylmethan

83 g Carbodiimidisiertes 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan mit einem NCO-Gehalt von 31.5%

6 g Monofluortrichlormethan

1 g eines handelsüblichen Schaumstabilisators 5 g Tris-(dimethylaminopropyl)-hexahydro-striazin hergestellt

Startzeit 30 see

Abbindezeit 45 see

Steigzeit 90 see

Schaumdichte 0,14 g/cm³

Ersetzt man in der gleichen Rezeptur den Aminkatalysator durch den aus dem Stand der Technik bekannten Trimerisierungskatalysator Natriumphenolat-(Pulver), so tritt sofortige Reaktion und Vcrfestigung ein, eine Verarbeitung ist nicht möglich. Reduziert man die Menge Natriumphcnolat auf I g, um die Startzeit heraufzusetzen, so tritt folgende für eine Formverschäumung ungünstige Situation ein: Start- und Abbindezeit liegen nur etwa 5 see auseinander und der Schaum hat beim Abbinden nur etwa 50",, seiner Endsteighöhe erreicht (im Gegensatz zu den aminkatalysierten Systemen, die beim Abbinden etwa 90",,, ihrer Endsteighöhe aufweisen). Ein Formverschäumen ist somit bei Phenolatkatalyse nicht möglich.

Versuch 2
Entsprechend dem Versuch 1 wird mit Hilfe von

44,4 g eines mit Dipropylenglykol gestarteten Polyäthers aus 87% Propylenoxid und 13% Äthylenoxid der OH-Zahl 148

22.2 g eines Polyesters aus Adipinsäure-Diäthy-

lenglykol "der OH-Zahl 40

33.3 g 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan

ein Schaumstofformteil hergestellt.
Rezepturbestandteile wie unter 1.

Alle weiteren

Ergebnis:
Aminkatalyse:

Startzeit 15 see

Abbindezeit 30 see

Steigzeit 70 see

Schaumdichte 0,14 g/cm^a

Phenolatkatalyse: Mischung wird sofort fest,
Verarbeitung unmöglich.

Aus den Versuchsbericht wird folgendes ersichtlich: Die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Katalysatoren stellen Flüssigkeiten dar und sind insbesondere geeignet, mit dem Polyisocyanat homogen vermengt zu werden, was für einen einwandfreien Ablauf der Polymerisationsreaktion wichtig ist. Eine homogene Vermischung des Katalysators und des Polyisocyanats ist aber immer dann schwierig, wenn feste (salzartige) Katalysatoren verwendet werden.

Claims (1)

1. Patentsaspruch:

   ^erfabren zur Herstdlung von Schaumstofformteilen aus Polyisocyanaten und PolyhydroxylverbÜäungen und/oder Aminogruppen aufweisenden Polyäthcrn, Polyestern oder P°tyure^en und/ oder Carboxylgruppen und/oder cyclische Anhydridgruppen aufweisenden Verbindungen als_Verbindungcn mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen unter Verwendung von Wasser und/oder me- » drig siedenden Lösungsmitteln und von Zusatzstoffen, wobei das zum Schaumstoff fuhren«* Reaktioitsgemisch in geschlossene Formen emgefüllt undl darin aufgeschäumt wird und^die resutierende« Formteile mit einer dichten Außenhaut und mit einer über den Querschnitt des Formteifs

   hinweg differentiellen Dichteverteilung versehen sind, deren Minimum etwa in der Mitte des Formteilquerschnitts liegt und wobei mehr als aqmvalente Mengen an Polyisocyanat, bezogen auf die Verbindungen mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen eingesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein solches schaumfaniges Gemisch verwendet wird, das Polyisocyanate sowie solche basischen Verbindungen die im «5 Molekül mindestens zwei aromatische Kerne una mindestcns eine araliphatisch gebundene tertiäre Aminfunktion enthalten oder M«uinjchbasen aus Dimethylamin, Formaldehyd und solchen Phenolen, die im Molekül mindestens einen organischen 3< > Substituenten mit mindestens 6 C-Atome entha ten, oder N,N',N"-Tris-(3-dimethylaminopropyD-hexahydro-s-triazin als eine Trimensierung von Isocyanatgruppen bewirkende Katalysatoren enthält.

   liehe Raudzonenarmierungen des Schaumstofformkör- ^r₅ (TB Faservnese aller Art)„angeordnet_werfen.