DE1794118B2

DE1794118B2 - Verfahren zur herstellung von schaumstofformteilen

Info

Publication number: DE1794118B2
Application number: DE19681794118
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr. 5090 Leverkusen; Gizycki Ulrich von Dr. 5000 Köln; Diehr Hans Joachim Dr.; Merten Rudolf Dr.; 5090 Leverkusen; Oertel Günter Dr. 5000Köln Piechota
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1968-09-11
Filing date: 1968-09-11
Publication date: 1976-07-15
Also published as: GB1274950A; BE738688A; DE1794118A1; FR2017819A1

Description

Es ist seit langer Zeit bekannt, Formkörper aus Polyurethanschaumstoffen herzustellen, wobei man sich der Methode der Formschäumung bedient. Diese besteht darin, daß man ein schaumfähiges Gemisch in eine Form einträgt und darin aufschäumen läßt. Es gelingt auf diese Weise, Formkörper mit Raumgewichten zwischen 25 und 800 kg/m^s herzustellen. Diese Formkörper besitzen eine äußerst dünne Schäumhaut, auf die unmittelbar und ohne Übergang das zellförmige Innere des Formkörpers folgt. Die Oberfläche der auf diesem Wege hergestellten Formkörper ist aus diesem Grund sehr wenig widerstandsfähig. Selbst durch nachträgliches Lackieren läßt sich die Oberflächenfestigkeit nicht nennenwert verbessern.

Um die Oberflächenfestigkeit zu verbessern und damit die Steifigkeit des Formkörpers zu erhöhen, war man bisher gezwungen, Leichtkernverbundkonstruktionen aufzubauen. Diese sind dadurch gekennzeichnet, daß man feste Deckschichten, wie z. B. metallische Deckschichten, glasfaserverstärkte Kunststoffe oder Sperrholz, entweder nachträglich durch Verkleben mit einem Schaumstoffkern kombiniert, oder indem man die obengenannten Deckschichtmaterialien vor dem Schäumvorgang in der Form anordnet und den zwischen den Deckschichten verbleibenden Zwischenraum ausschäumt. Zwischen Deckschicht und Schaumstoflkern müssen oft zusätzliche Randzonenarmierungen des Schaumstofformkörpers (z. B. Faservliese aller Art) angeordnet werden, da bei alleiniger Verwendung der Sandwichdeckschichten die angestrebte Steifigkeit des gesamten Formkörpers für viele Anwendungszwecke nicht ausreicht. Die oben geschilderte Methode der Anwendung von Randzonenarmierungen für Sandwichkonstruktionen, die nur für das Ausschäumverfahren Gültigkeit hat, führt zu einer Inhomogenität des Sandwichschaumstoffkörpers, d. h. zu einem erhöhten Raumgewicht direkt unter der Sandwichdeckschicht. Dabei bleibt jedoch ein unerwünschter Raumgewichtssprung_ zwischen Randzone und Kerninnerem erhalten. Darüber hinaus ist die Vorbereitung der Deckschichthohlkörper mit dem zu durchschäumenden Randzonenarmierungsmaterial nicht wirtschaftlich, da mehrere Arbeitsgänge erforderlich sind.

Die Beobachtung von Konstruktionen aus der Natur zeigt, daß eine hohe Steifigkeit bei leichten Werkstoffen dann erzielt wird, wenn innerhalb der Kontruktion die Dichte des Werkstoffs von außen nach innen kontinuierlich und nicht sprunghaft abnimmt. Schaumstoffe, vorzugsweise auf Polyurethanbasis, bieten die Möglichkeit, solche idealkonstruktionen zu erzeugen, die auf dem Wege der Sandwichkonstruktion nicht realisiert werden können.

Es wurde bereits früher versucht. Schäumst off ormkörper mit einer kontinuierlichen Abnahme der Dichte von außen nach innen zu erzeugen (französische Patentschrift 13 32 981). Bei diesem Verfahren wird in einer offenen und gekühlten Form ein aufschäumendes Reaktionsgemisch, das noch plastisch ist, einer Nachverdichtung durch mechanische Kompression unterworfen. Das geschilderte Verfahren beinhaltet eine Reihe von Nachteile» hinsichtlich der Erzeugung des Schaumstoffkörpers und hinsichtlich des Vorrichtungsbaus. Die Gleichmäßigkeit der zu erzeugenden Teile hängt in sehr unangenehmer Weise von der Einhaltung der in der französischen Patentschrift 1332981 beschriebenen Formen- und Reaktionstemperaturen ab, sowie von den Formenschließzeiten. Außerdem ist das Verfahren im wesentlichen auf plattenförmig Teile eingeschränkt, da für alle räumlichen Formteile der Vorrichtungsbau unwirtschaftlich und schwer zu realisieren ist. Bedingt durch die Forderung, in gekühlten Formen die Serien Produktion durchzuführen, können nur aufwendige metallische Formen zum Einsatz gelangen.

Gegenstand der Erfindung ist nunmehr ein Verfahren zur Herstellung von Schaumstofformteilen aus einem zum Schaumstoff führenden Reaktionsgemisch auf Basis von Polyisocyanaten bzw. NCO-modifizierten Polyurethanen unter Verwendung von Wasser und/ oder niedrigsiedenden Lösungsmitteln als Treibmittel, wobei das zum Schaumstoff führende Reaktionsgemisch in geschlossene Formen eingefüllt und darin aufgeschäumt wird und die resultierenden Formteile mit einer dichten Außenhaut und mit einer über den Querschnitt des Formteils hinweg differentiellen Dichteverteilung versehen sind, deren Minimum etwa in der Mitte des Formteils liegt, dadurch gekennzeichnet, daß ein solches schaumfähiges Gemisch verwendet wird, das Polyisocyanate, sowie solche basischen Verbindungen, die im Molekül mindestens zwei aromatische Kerne und mindestens eine araliphatisch gebundene tertiäre Aminfunktion enthalten, oder Mannichbasen aus Dimethylamin, Formaldehyd und solchen Phenolen, die im Molekül mindestens einen organischen Substituenten mit mindestens 6 C-Atomen enthalten, oder N,N',N"-Tris-(3-dimethylaminopropyl)-hexahydro-s-triazin als eine Trimerisierung von fsocyanatgruppen bewirkende Katalysatoren enthält.

Als Polyisocyanate sind bevorzugt Diisocyanate zu nennen wie Tetramethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, m-Xylylendiisocyanat, p-Xylylendiisocy-

anat, 4,4'-DimethyI-l,3-xylylendiisocyanat, Cyclo- Stabilisatoren wie Polyätherpolysiloxane, sulfonierte hexan-1,4-diisocyanat, Dicyclohexylmethan^'-diiso- Rizinusöle oder deren Natriumsalze Verwendung. cyanat^m-Phenylendiisocyana^p-Phenylendiisocyanat, Im erfindungsgemäßen Verfahren werden als Treibl-Alkylbenzol-2,4- oder 2,6-Diisocyanate, wie Toluy- mittel Wasser und/oder niedrig siedende Lösungsmit-]_en-2,4- oder -2,6-diisocyanat, 3-(a-lsocyanatoäthyl)- 5 tel, wie Trichlorfluormethan, Dichlordifluormethan phenylisocyanat, l-Benzylbenzol-2,6-düsocyanat, 2,6- oder Methylenchlorid verwendet Diäthylbenzol-1,4-diisocyanat, Diphenylmethan-4,4'- Das erfindungsgemäße Verfahren gibt die Moglicndüsocyanat, 3,3'-Dimethoxydiphenylmethan-4,4'-di- keit, den gewünschten Effekt einer kontinuierlichen isocyanat oder Naphthylen-U-diisocyanat. Auch Dichieabnahme von den Oberflächen zum Formteiltri- oder mehrfunktionelle Polyisocyanate können ver- 10 inneren hin zu erreichen, ohne daß dabei die bei wendet werden, z. B. Toluol-2,4,6-triisocyanat oder anderen Verfahren bekannten wirtschaftlichen und durch Anilin-Formaldehyd-Kondensation und an- technischen Nachteile auftreten, schließende Phosgenierung gewonnenes Polymethybn- In der Praxis werden Formteile aus Schaumstotfen, polyphenylpolyisocyanat. Darüber iiinaus können speziell aus Polyurethanschaumstoffen, unter »Verauch Polyisocyanate Verwendung finden, welche 15 dichten« hergestellt. Unter dem Begriff »Verdichten« Carbodiimidgruppierungen, UretdJongruppierungen, versteht man dabei nicht nur, daß das schaumende Urethonimingruppierungen oder Isocyanuratgruppie- Reaktionsgemisch durch die begrenzenden I-ormenrungen enthalten. Desgleichen lassen sich Mischungen wandungen an der freien Ausdehnung nach allen Reiten der vorgenannten Polyisocyanate einsetzen. Darüber gehindert wird, sondern auch, daß man mehr senaumhinaus kann man auch Umsetzungsprodukte von " stoff bildendes Reaktionsgemisch in die Schäumform mehrwertigen Alkoholen mit mehrwertigen Isocyana- einfüllt, als es zur drucklosen Ausfüllung des Gormenten verwenden oder auch solche Polyisocyanate, wie hohlraums mit Schaumstoff erforderlich ist. Uurcn sie ζ B. gemäß den deutschen Patentschriften diese Verfahrensweise wird insbesondere bei kompii-IO 22 789 und 10 27 394 verwendet werden. zierten Formen die vollständige und fenlertreie aus-Dabei kann erfindungsgemäß auch so gearbeitet »5 füllung des Formenhohlraums sichergestellt. In diesem w-rden daß die Reaktion in Gegenwart von solchen Sinne bedeutet beispielsweise ein »Verdichtungsgrad z«, Verbindungen durchgeführt wird, die zur Komplex- daß man 100 kg eines Reaktionsgemischs, welche trei bildung mit Isocyanuratbindungen befähigt sind, z. B. geschäumt ein Volumen von 1 m mit bcnaumsioii in Gegenwart von Benzol oder seinen monofunktionel- erfüllen, in eine Form mit einem Volumen von nur len Derivaten, cycloaliphatischen oder aromatischen 3o o,5 m³ einbringt und aufschäumen laßt. Unter »ver-Äthern, Lactonen, Nitrilen. Estern oder Ν,Ν-Dialkyl- dichten« entsteht in diesem Fall ein I-ormkorpe^rnit amiden von aromatischen Mono- oder Dicarbonsäu- einem Volumen von nur 0,5 m und einem Kaumgeren N N-Dialkylcarbamidsäureestern, Tetraalkylharn- wicht von 200 kg/m³.

Sen, N-Alkylamiden der Phosphorsäure, Estern Die durch bisher durchgeführtes Verdichten erzeug- oder Ν,Ν-Dialkylamiden aromatischer Sulfonsäuren, 35 ten Schaumstofformte.le mit homogenem Raumge-

Dialkyl ulfoxiden, Epoxiden, cyclischen Carbonaten wicht besitzen eine Schäumhaut mit e<ner D chU.von

oder Sulfiten etwa 1.2 g/cm³, die aber normalerweise nur eine Dicke

Die Schaumstofformkörper gemäß Erfindung herge- von mehreren μ hat und keinen ^.gkeHssteigernden

steUt, weisen gegenüber solchen aus dem Stand der Einfluß auf den Formkörper ausübt.Nach dgl erfm-Technik bekannten eine außerordentlich hohe ther- 4° dungsgemäßen Verfahren kann nurι der Effekt erze

mische Stabilität bei gleichzeitig allgemein guten werden, daß eine zum Formteihnneren hin kontmuier

_m chanischen Eigenschaften sowie das wesentliche liehe Abnahme des R»™^*^⁰»* ⁰^

Merkmal der Unbrennbarkeit auch ohne zusätzliche resultiert e.ne wesen .ich dickere, h™^*™,

Flammschutzmittel auf. Die Schaumstoffe können haut m.t e.ner Dichte von ζ. B 1,2 g/cm_ welche^m

daher nun auch in all den Anwendungsgebieten Ein- « Gegensatz zu anderen bekannten FJ"™ch.umv«r

gang finden, von denen z. B. Polyurethanschaumstoffe fahren d.fferentiie d. h n.cht :P™"^'" ^aen

aus bekannten Gründen bisher ausgeschlossen waren. Schaumsto kern übergeht, und.*°^{d berhn}^ ^d^

insbesondere finden die Schaumstoffe gemäß Erfin- Schaumstoffkern e.ne different«« abnehmende Dichte

dung überall dort Anwendung, wo es auf hohe aufwe.st, deren Minimum etwa in der Mitte des to.m

thermische Stabilität ankommt, da sie bis zu Tempe- ⁵° teilquerschn.tts liegt Schaumstofformkör-

raturen von 300°C thermisch stabil sind. Die aus dem Erf.ndungsgemaß ^he.^r»^_m^^

Stand der Technik bekannten Schaumstofformkörper per we.sen in der Regel e.ne ^™»^.^™*^,"

genügen diesen hohen Anforderungen nicht und sind 0.05 bis 1,2 g/ern· auf. ^..^^J^SS

Lhef, wo derart hohe Wärmestabilität verlangt wird. D^teabn. me^^ ^ ^^untgTad" au" Tl

-Ε ^=Snd.ich möglich, die für Schaum- ^^^chränkt ^fg' »diih^ stoffe üblichen Hilfsmittel und Zusatzmittel auch im Gleichzeit.g ist eine ^Βε8^Γε™^ ^_enn be. nie-

Darüber hinaus kann man bei der Herstellung der fahren gemäß Erfindung tunrt 1erner P

organische Verbindungen, beispielsweise D.butylz.nn- halb 0,12 g/cm , vorzugsweise dilaurat oder Zinn-ilH-octoat. Daneben finden auch 0,5 g/cm , Hegt.

Im erfindungsgemäßen Verfairen zur Erzeugung von Schaumstofformkörpern mit einer über den Formteilquerschnitt differentiellen Dichteverteilung ist es von Vorteil, die jeweilige Reaktionstemperatur des verwendeten Reaktionsgemische und der Temperatur der Form, in welcher das Fonnteil erzeugt wird, zu beachten. Unter Berücksichtigung der oben geschilderten Bedingungen hinsichtlich Rezeptur, Dichte im frei geschäumten Zustand und Verdichtungsgrad ist es zweckmäßig die Temperaturdifferenz zwischen der maximal auftretenden Reaktionstemperatur (gemessen im Zentrum eines zylindrischen Schaumstoffkörpers von 165 mm Höhe und 140 mm Durchmesser) und der Oberflächentemperatur der für die Formteilherstellung benutzten Schäumform vor dem Ausfüllen mit dem Schaumstoff vorzugsweise auf mindestens 6O⁰C zu halten. Diese Temperaturbegrenzung ist jedoch für den Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht generell unerläßlich oder bindend. Sie gilt insbesondere dann nicht mehr, wenn die Temperatur im Innern des ausreagierenden Schaumstofformkörpers durch andere Wärmequellen (z. B. Mikrowellenheizung) als die Reaktionswärme des schäumenden Gemischs erhöht wird.

Als Formwerkstoffe sind solche aus Metallen, gießbaren Kunststoffen, Beton, Gummi oder Holz geeignet.

Die spezifische Festigkeit der erfindungsgemäß herstellbaren Schaumstofformteile kann wesentlich gesteigert werden, indem man dem Reaktionsgemisch Füllstoffe zufügt. Diese Füllstoffe können sowohl organischer als auch anorganischer Natur sein. Die Steigerung der spezifischen Festigkeit ist besonders ausgeprägt, venn flächig oder fasrig strukturierte Füllstoffe Verwendung finden, z. B. Glasfasern, Asbestfasern, Metallpulver, Metallfasern oder synthetische Fasern. Bei organischen Füllstoffen, die z. B. in Pulverform und/oder als Emulsion eingesetzt werden können, lassen sich sowohl Duroplaste, besonders aber auch thermoplastische Materialien verwenden. Als solche *° seien beispielhaft genannt: Homo- oder Mischpolymerisate aus ein- oder mehrfach ungesättigten Olefinen, Acrylnitril, ungesättigten Carbonsäureestern, Styrol, Vinylchlorid oder Vinylidenchlorid. Auch Cellulosederivate, Polyamide, Polyimide, Polycarbonate oder Polyoxymethylene lassen sich im erwähnten Sinn als Füllstoffe verwenden. Für die praktische Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten Formteile ist es häufig vorteilhaft, zur Befestigung der Elemente, zur Einleitung von örtlichen Kräften und zur Erhöhung ^s° 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 g:ut durchschäumbar sind, vor dem Schäumprozeß in die Schäumformen einlegt. Solche räumlichen gut durchschäumbaren Armierungen, auf denen das auftreibende Reaktionsgemisch eine für den Anwendungszeck befriedigende Haftfähigkeit besitzt, können z. B. Streckmetall, Wabenwerkstoffe oder räumüche 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 Schäurnprozeß verbleiben die ^6s 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 Schaumstoifkörper 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 oder Flugzeugbau, Bau von künstlichen 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

90 Gewichtsteile eines NCO-Gruppen aufweisenden Voraddukts, welches aus einem Polypropylenglykol der OH-Zahl 301 und einem Toluy'xndiisocyanat-Isomerengemisch (Verhältnis der 2,4-/2,6-1 someren 80: 20 Gewichtsprozent) hergestellt worden ist und einen NCO-Gehalt von 11,6% aufweist, werden mit 10 Teilen eines NCO-Gruppen aufweisenden Voraddukts, das aus einem Polypropylenglykol der OH-Zahl 46,5 und dem genannten Diisocyanatgemisch erhalten worden ist und einen NCO-Gehalt von 3,0% aufweist, sowie mit 4 Gewichtsteilen Monofluortrichlormethan, 1 Gewichtsteil eines Polysiloxan-polyalkylenglykol-copolymerisats und 4 Gewichtsteilen eines durch Kondensation von zwei Mol Phenol, 5 Mol Formaldehyd und 4 Mol Dimethylamin erhaltenen Kondensats als Katalysator und mit 28 Gewichtsteilen Toluylendiisocyanatgemisch (Verhältnis der 2,4-/2,6-Isomeren 80: 20 Gewichtsprozent) gemischt.

Dieses Gemisch wird bei 30°C in eine verschlossene Form eingetragen. Das Gemisch schäumt in dieser Form auf und härtet zum Schaumstoff aus. Die fertigen Schaumstofformteile werden nach 10 bis 30 min der Form entnommen.

Mechanische Eigenschaften der Verfahrensprodukte sind in Tabelle 1 angegeben.

Beispiel 2

100 Gewichtsteile eines NCO-Gruppen aufweisenden Voraddukts, welches aus einem Polypropylenglykol der OH-Zahl 170 und 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan hergestellt worden ist und einen NCO-Gehalt von 7,3 Gewichtsprozent aufweist, wird mit 6 Teilen Monofluortrichlormethan, 1 Gewichtsteil eines Polysiloxanpolyalkylen-copolymerisats als Stabilisator, 6 Gewichtsteilen des Katalysators gemäß Beispiel 1 sowie mit 106 Gewichtsteilen eines durch Kondensation von Anilin und Formaldehyd und anschließende Phosgenierung erhaltenen Polyphenylpolymethylenpolyisocyanats vermischt. Analog der in Beispiel 1 beschriebenen Weise wird ein Schaumstofformteil erhalten.

Mechanische Eigenschaften der Verfahrensprodukte sind in Tabelle I angegeben.

Beispiel 3

100 Gewichtsteile eines Isocyanatgruppen aufweisenden Voraddukts, welches aus einem Polypropylenglykol der OH-Zah! 170 und einem Carbodiimidgrup-

pen aufweisenden 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan (hergestellt gemäß dem Verfahren der deutschen Patentschrift 10 92 007) erhalten worden ist und einen NCO-Gehalt von 31% aufweist, werden mit 4,5 Gewichtsteilen Monofluortrichlormethan, 1 Gewichtsteil eines Polysiloxan-polyalkylenglykol-copolymerisats, 3 Gewichtsteilen des gemäß Beispiel 1 verwendeten Katalysators und mit 47 Gewichtsteüen eines Carbodiimidgruppen aufweisenden 4,4'-DiisocyanatodiphenyI-methans (hergestellt gemäß dem Verfahren der deutschen Patentschrift 10 92 007) intensiv vermischt. Analog der in Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweise erhält man ein Schaumstofformteil.

Mechanische Eigenschaften der Verfahrensprodukte sind in Tabelle 1 angegeben.

Beispiel 4

100 Gewichtsteile eines lsocyanatgruppen aufweisenden Voraddukts, welches aus einem Polypropylenglykol der OH-Zahl 170 (2 Teile) und einem Adipinsäure-diäthylenglykol-polyester der OH-Zahl 64,5 (1 Teil) und 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan erhalten worden ist und einen NCO-Gehalt von 6,3 % aufweist, werden mit 6 Gewichtsteüen Monofluortrichlormethan, 1 Gewichtsteil eines Polysiloxan-polyalkylenglykolcopolymerisats, 5 Gewichtsteüen N,N',N"-Tris-(3-dimethylaminopropyl)-hexahydro-s-triazin als Katalysator, sowie mit 83 Gewichtsteüen eines Carbodiimidgruppen aufweisenden 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethans (hergestellt gemäß dem Verfahren der deutschen Patentschrift 10 92 007), NCO-Gehalt 31 Gewichtsprozent, innig vermischt und analog der in Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweise in ein Schaumstofformteil überführt

Mechanische Eigenschaften der Verfahrensprodukte sind in Tabelle I angegeben.

. .
^BeisP^{iel 5}

100 Gewichtsteile eines aus einem Adipinsäurediäthylenglykolpolyester der OH-Zahl 64,5 und einem gemäß der deutschen Patentschrift 10 92 007 herstellbaren Carbodiimidgruppen aufweisenden 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan, NCO-Gehalt 31%, hergestellten lsocyanatgruppen aufweisenden Voraddukts, NCO-Gehalt 10,5%, werden mit 4 Gewichtsteüen Monofluortrichlormethan, 1 Gewichtsteil eines Polysiloxan-polyalkylenglykol-copolymerisats als Stabilisator, 4 Gewichtsteüen 2-Dimethylaminomethyl-4-isononylphenol als Trimerisierungskatalysator, sowie mit 28 Gewichtsteüen eines Carbodiimidgruppen aufweisenden 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethans, hergestellt gemäß dem Verfahren der deutschen Patentschrift 10 92 007 (NCO-Geha't 31 %), vermischt. Das schaumfähige Reaktionsgemisch wird wie in Beispiel 1 beschrieben in ein Schaumstofformteil übergeführt.

Mechanische Eigenschaften der Verfahrensprodukte sind in Tabelle I angegeben. .

Tabelle I Beispiel 6

100 Gewichtsteile eines lsocyanatgruppen aufweisenden Voraddukts, hergestellt aus Tripropylenglykol und 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan, welches einen NCO-Gehalt von 23 Gewichtsprozent aufweist, werden mit 3 Gewichtsteüen Monofluortrichlormethan, 4 Gewichtsteüen eines Umsetzungsprodukts aus N,N-Dioxäthyloleylamin, Toluylendiisocyanat-Isomerengemisch (Verhältnis des 2,4-/2,6-Isomeren 80: 20 Gewichtsprozent) und einem Polyäther der OH-Zahl 35, hergestellt aus n-Butanol, Äthylen- und Propylenoxid als Stabilisator, sowie mit 4 Gewichtsteüen eines gemäß Beispiel 5 verwendeten Trimerisierungskatalysators intensiv vermischt. Narh der in Beispiel 1 beschriebenen Weise erhält man ein Schaumstofformteil.

Mechanische Eigenschaften der Verfahrensprodukte sind in Tabelle 1 angegeben.

Beispiel 7

100 Gewichtsteile eines durch Kondensation von Anilin/Formaldehyd und anschließende Phosgenierung erhaltenen Polyphenylpolymethylenpolyisocyanats werden intensiv mit 3 Gewichtsteüen Monofluor-

»5 trichlormethan, 1 Gewichtsteil eines Polysiloxanpolyalkylenglykol-copolymerisats und 3 Gewichtsteüen des gemäß Beispiel 4 verwendeten Trimerisierungskatalysators vermischt und wie in Beispiel 1 beschrieben in ein Schaumstofformteil übergeführt.

Mechanische Eigenschaften der Verfahrensprodukte sind in Tabelle I angegeben.

Beispiel 8

100 Gewichtsteile eines lsocyanatgruppen aufweisenden Voraddukts, welches aus einem Polyolgemisch, bestehend aus einem auf Trimethylolpropan gestarteten Propylenoxidpolyäther der OH-Zahl 542 (12,5 Gewichtsteile), einem Polypropylenglykol der OH-Zahl 46,5 (12,5 Gewichtsteile) und einem Polypropylenglykol der OH-Zahl 170 (75 Gewichtsteile), sowie aus einem Isocyanatgemisch, bestehend aus gleichen Teilen 1,6-Hexamethylendiisocyanat und einem Carbodiimidgruppen aufweisenden 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan (NCO-Gehalt 31%), hergestellt worden ist und einen NCO-Gehalt von 8% aufweist, werden mit 4,5 Gewichtsteüen Monofluortrichlormethan, 4 Gewichtsteüen des gemäß Beispiel 6 verwendeten Stabilisators, 4 Gewichtsteüen eines gemäß Beispiel 1 verwendeten Katalysators, 22,5 Gewichtsteilen eines Carbodiimidgruppen aufweisenden 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethans (hergestellt gemäß dem Verfahrer der deutschen Patentschrift 10 92 007), NCO-Gehal1 31 %, und 22,5 Gewichtsteilen 1,6-Hexamethylendiisocyanat innig vermischt Das schaumfähige Reaktions- gemisch wird nach der in Beispiel 1 beschriebener Weise in einen Schaumstoffkörper übergeführt.

Mechanische Eigenschaften der Verfahrensprodukt« sind in Tabelle I angegeben.

Beispiel

Randfaserdehnung % E-Modul · ΙΟ³ Kp/cm²	10,2 14,0	13,0 14,8	11,4 16,2	8,9 13,6	12 ^ 14,6	!2-0 15,3	8.5 11,4	9,8 13,9
Wärmestandfestigkeiten Glasstufe, gemessen nach der Differential-Thermoanalyse ^e C	190	186	175	188	167	175	195	159

Aus der Tabelle 1 ist ersichtlich, daß die erhaltenen Schaumstofformkörper eine hohe ■Wärmestandfestigkeit aufweisen. Darüberhinaus sind sie gemäß dem ASTM-Test D 635 als selbstverlöschend zu bezeichnen.

1,5 Teile 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan.

Das so hergestellte Präpolymere hat einen NCO-Gehalt von etwa 6,3 Gewichtsprozent.

Versuchsbericht
Versuch 1

In Analogie zum Beispiel 1 wird ein Schaumstoffformteil aus

a) 100 g eines Voraddukts A (Herstellung siehe unten) 83 g carbodiimidisiertes 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan mit einem NCO-GehpJt von 31,5%

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

Startzeit: 75 sec

Abbindezeit: 120 sec

Steigzeit: 150 sec

Schaumdichte 0,28 g/cm³

Ersetzt man in der gleichen Rezeptur den Aminkatalysator durch den aus dem Stand der Technik bekannten Trimerisierungskatalysator Natriumphenolat-(Pulver), so tritt kein Aufschäumen der Mischung ein, sondern diese ist nach etwa 45 min eine feste Masse, so daß eine Formteilherstellung auf diese Weise nicht möglich ist.

Herstellung des Voraddukts A

Nach den bekannten Methoden der sogenannten Präpolymerherstellung wird ein Addukt (-OH/NCO-Molverhältnis wie 1/2) aus folgenden Komponenten hergestellt:

2 Teile eines Polypropylenglykols der OH-Zahl

12
1 Teil eines Polyesters aus Adipinsäure-Diäthy-

lenglykol der OH-Zahl 40

Versuch 2

Entsprechend dem Versuch 1 wird mit Hilfe von 100 g eines Voraddukts B (Herstellung siehe unten) ein Schaumstofformteil hergestellt. Alle weiteren Rezepturbestandteile wie unter 1 a).

Ergebnis:

Aminkatalyse:
Startzeit: 90 see

Abbindezeit: 110 see
Steigzeit: 120 see

Schaumdichte: 0,28 g/cm³

Phenolatkatalyse: kein Aufschäumen, Mischung wird fest nach 31 min.

Herstellung des Voraddukts B erfolgt analog dem Voraddukt A aus:

2 Teile eines mit Dipropylenglykol gestarteten Polyäthers aus 87% Propylenoxid und 13% Äthylenoxid der OH-Zahl 148

2 Teil eines Polyesters aus Adipinsäure-Diäthy-

lenglykol! der OH-Zahl 40
1,7 Teile 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan.

Das so hergestellte Präpolymere hat einen NCO-Gehalt von etwa 6,3 %.

Aus dem 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

i Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Schaumstofformteüen aus einem zum Schaumstoff führenden Reaktionsgemisch auf Basis von Polyisocyanaten bzw. NCO-mcdifizierten Polyurethanen unter Verwendung von Wasser und/oder niedrigsiedenden Lösungsmitteln als Treibmittel, wobei das zum Schaumstoff führende Reaktionsgemisch in geschlossene Formen eingefüllt und darin aufgeschäumt wird und die resultierenden Formteile mit einer dichten Außenhaut und mit einer über den Querschnitt des Formteiis hinweg differentiellen Dichteverteilung versehen sind, deren Minimum etwa in der Mitte des Formteils liegt, dadurch gekennzeichnet, daß ein solches schaumfähiges Gemisch verwendet wird, das Polyisocyanate, sowie solche basischen Verbindungen, die im Molekül mindestens zwei aromatische Kerne und mindestens eine araliphatisch gebundene tertiäre Aminfunktion enthalten, oder Mannichbasen aus Dimethylamin, Formaldehyd und solchen Phenolen, die im Molekül mindestens einen organischen Substituenten mit mindestens 6 C-Atomen as enthalten, oder N,N',N"-Tris-(3-dimethylaminopropyl)-hexahydro-s-triazin als eine Trimerisierung von Isocyanatgruppen bewirkende Katalysatoren enthält.

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