DE1955891A1 - Verfahren zur Herstellung von Schaum stoff Formkorpern - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Schaum stoff Formkorpern

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Description

Int. CL:
C 08 g, 22/44
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
Deutsche Kl.: 39 b5, 22/44
Offenlegungsschrift 1 955 891
Aktenzeichen: P 19 55 891.9 Anmeldetag: 6. November 1969
Offenlegungstag: 19. Mai 1971
Ausstellungspriorität: —
Unionspriorität
Datum: —
Land: —
Aktenzeichen: —
Bezeichnung:
Verfahren zur Herstellung von Schaumstoff-Formkörpern
Zusatz zu: Ausscheidung aus: Anmelder:
Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft, 5090 Leverkusen
Vertreter:
Als Erfinder benannt: Bonin, Wulf von, Dr.; Kleimann, Helmut, Dr.; 5090 Leverkusen;
Lüdke, Heimo, Dr., 5074 Odenthal
Benachrichtigung gemäß Art. 7 § 1 Abs. 2 Nr. 1 d. Ges. v. 4.9.1967 (BGBl. IS. 960): —
θ 5.71 109 821/1995
1955891 FARBENFABRIKENBAYERAG
LEVERKU SE N-Bayerwerk Fatent-AbteUunf
GM/A s
4. November 1969
Verfahren zur Herstellung von Schaumstoff-Formkörpern
E3 ist bekannt, Formkörper aus Polyurethan-Schaumstoffen herzustellen, die eine dichte geschlossene Außenhaut und einen mikroporösen zelligen Kern aufweisen. Hierbei werden Polyisocyanate, Verbindungen, die mit Isocyanaten reaktionsfähige Wasserstoffatome tragen, Zusatzstoffe und niedrigsiedende Lösungsmittel in eine geschlossene temperierte Form eingetragen. Unter Aufschäumen der reaktionsfähigen Masse wird die Form mit dem Kunststoff ausgefüllt. Das Formteil weist eine dichte Außenhaut auf und eine über den Querschnitt hinweg differentielle Dichteverteilung, deren Minimum etwa in der Mitte des Formteils liegt. Die so hergestellten Formteile besitzen gute mechanische Eigenschaften, wie Ε-Modul, Durchbiegung, Randfaserdehnung. Es gelingt durch geeignete Wahl der Polyolkomponenten die mechanischen Eigenschaften weitgehend zu variieren und dem späteren Verwendungszweck anzupassen. So lassen sich z.B. durch Verwendung von langkettigen linearen PoIyäthern (Molekulargewicht 1000 - 5000) als Polyolkomponente die elastischen Eigenschaften wie Durchbiegung, Randfaserdehnung und Schlagzähigkeit erhöhen, während sich durch Verwendung von kurzkettigen tri- und mehrfunktionellen Polyäthern (Molekulargewicht <1000) harte Produkte mit hohem Ε-Modul guter Wärmebeständigkeit aber geringer Schlagzähigkeit erzielen lassen. In der Praxis ist es jedoch oft erwünscht, gleichzeitig harte und elastische Produkte zu erhalten, die hohen Schlagbeanspruchungen widerstehen.
Es wurde nun gefunden, daß Polyäther dem Schaumstoff hohe Le A 12 601 - 1 - .
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Elastizität und gleichzeitig hohe Härte verleihen, wenn man in dem Polyäther zuvor durch in situ-Polymerisation Polymerisate radikalisch polymerisierbarer Monomerer, vorzugsweise von Styrol-Acrylnitril-Gemischen, herstellt. Die so herstellbaren Polyurethan-Schaumstoff -Körper erreichen im Kugelfalltest ca. dreimal höhere Werte als bekannte Produkte mit einem vergleichbar hohen Ε-Modul. Gleichzeitig weisen die mit derartigen Polyäthem hergestellten Formteile eine wesentlich dickere Deckschicht auf als Formteile, die mit bisher bei der Formverschäumung verwendeten Polyäthem hergestellt werden.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Schaumstoff-Formkörpern mit integraler Dichteverteilung über den Querschnitt der Formkörper durch Aufschäumen eines verschäumungsfähigen Reaktionsgemisches von Polyisocyanaten, Hydroxylgruppen aufweisenden Polyäthern, gegebenenfalls im Gemisch mit weiteren Verbindungen mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen, Treibmitteln und Hilfsmitteln in einer geschlossenen Form, wobei die Temperatur der Forminnenflächen mindestens etwa 20 C, vorzugsweise mindestens etwa 50 C,unter der Maximalreaktionstemperatur des aufschäumenden Reaktionsgemisches gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyäther solche verwendet werden, in denen vorher Polymerisate aus ungesättigten Verbindungen in situ, gegebenenfalls unter Pfropfpolymerisatbildung, hergestellt worden sind.
Diesem Verfahren liegt unter anderem der Befund zugrunde, daß 4ie Verteilung der Dichte über den Querschnitt von Schaumkörpern, die beim Verschäumen von oben beschriebenen Gemischen in geschlossenen Formen mit eingeengtem Expansionsraum hergestellt werden, eine Funktion des Temperaturgradienten zwischen Formteiloberfläche und Formteilkern ist, der sich während des Reaktionsablaufes einstellt. Dieser Temperaturgradient ergibt sich aus der Maximal-Reaktionsteiaperatur im Inneren der in der Form aufgeschäumten Masse und aus der vorgesehenen Temperatur der Forminnenfläche.
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Die Einhaltung des Teaiperaturgradienten zwischen Oberflächen und Kern der aufgeschäumten Massen hat zur Folge, daß die fertigen Schaumkörper massive Oberflächen besitzen und daß ihre Dichte von den Oberflächen zur Mitte abnimmt, und zwar um so stärker, je größer die Temperaturdifferenz zwischen den Oberflächen und dem Kern ist, wodurch gewisse Eigenschaften der Formkörper, wie z.B. Wärmestandfestigkeit, Steifigkeit und Biegefestigkeit, im Vergleich zu entsprechenden Schaumkörpern mit gleichmäßiger Dichte erheblich verbessert sind.
Man verwendet vorzugsweise Formwerkzeuge aus einem Material mit möglichst hoher Wärmekapazität und möglichst hoher Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise aus Metall. Es ist jedoch auch möglich, Werkzeuge aus anderen Materialien, z.B. Kunststoffen wie Epoxid- oder Polyesterharzen, Polyurethanen, aber auch gegebenenfalls beschichtetem Holz, Glas oder Beton U3W. zu verwenden. In der Regel ist es zweckmäßig, die Werkzeugoberfläche durch Luft oder eine Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser oder öl, temperaturkonstant zu halten.
Erfindungsgemäß in der Regel nicht kritisch ist das gesamte Temperaturniveau, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, d.h. man kann den Verschäumungsprozeß durch entsprechend ausgewählte Zusammensetzung der zu verschäumenden Massen z.B. bei Verwendung von sehr reaktiven Komponenten schon bei Raumtemperatur starten und die Temperatur der Form bei Raumtemperatur oder wenig erhöhter Temperatur halten, man kann aber auch die zu verschäumenden Massen in eine auf z.B. etwa 50 - 10O0C vorgewärmte Form einfüllen und die Temperatur der Form während des Verschäumens in diesem Bereich halten, da bei entsprechender Rezepturwahl auch in einem solchen Fall die Temperatur im Kern des Schaumes um mehr als 2O0C über die erhöhte Temperatur der Form ansteigt.
Das Verhältnis des der Schaummasse zur Verfügung stehenden Expansionsraumes Vo in der geschlossenen Form zu dem Volumen V,das
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vom Schaum bei der Expansion in offener Form eingenommen würde, soll mindestens etwa 9*10, vorzugsweise von etwa 8 : 10 bis etwa 1:10 betragen (Kompressionsfaktor (~) mindestens etwa 1,1, vorzugsweise etwa 1,25 bis etwa 10). Die durchschnittlichen Dichten der Polyurethan-Formkörper liegen
Tt
zwischen 0,05 bis 1,1 g/cm , vorzugsweise zwischen 0,1 bis 0,7 g/cm5·
Als erfindungsgemäß zu verwendende Polyisocyanate kommen solche beliebiger»konventioneller Art infrage.
Als Polyisocyanate sind bevorzugt Diisocyanate zu nennen, wie Tetramethylen-diisocyanat, Hexamethylen-diisocyanat, N-Xylylendiisocyanat, p-Xylylen-diisocyanat, 4,4*-Dimethyl-1,3-xylylendiisocyanat, Cyclohexan-1,4-düsocyanat, Dicyclohexylmethan-4,4'-diisocyanat, N-Phenylen-diisocyanat, p-Phenylendiisocyanat, i-Alkylbenzol-2,4- und 2,6-diisocyanate, Ditoluylen-2,4 und —2,6-diisocyanat, 3-(«k Isocyanatoäthyl)-phenylisocyanat, 1-Benzylbenzol-2,6-diisocyanat, 2,6-Diäthyl-benzol-1,4-diisocyanat, Diphenylmethan-4,4'—diisocyanat, 3,3'-Dimethoxydiphenylmethan-4,4*-diisocyanat, Naphthylen-1,5-diisocyanat. Auch tri- und mehrfunktionelle Polyisocyanate können verwendet werden, z.B. Toluol-2,4,6-triisocyanat oder durch Anilin-Formaldehyd-Kondensation oder anschließende Phosgenierung gewonnenes Polymethylen-Polyphenyl-Polyisocyanat. Darüber hinaus können auch Isocyanate Verwendung finden, welche Carbodiimid-Gruppierungen, (vgl. deutsche Patentschrift 1 092 007)f üretdion-Gruppierungen, Uretonimin-Gruppierungen, Biuret-Gruppierungen und Isocyanuratgruppierungen enthalten. Desgleichen lassen sich Mischungen der vorgenannten Isocyanate einsetzen. Darüber hinaus kann man auch Umsetzungsprodukte von mehrwertigen Alkoholen mit mehrwertigen Isocyanaten verwenden oder auch solche Polyisocyanate wie sie z.B. gemäß den Deutschen Patentschriften 1022 789 und 1027 394 verwendet werden.
Erfindungsgemäß werden Hydroxylgruppen aufweisende Polyäther Le A 12 601 - 4 -
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verwendet, in denen vorher Polymerisate aus ungesättigten Verbindungen in situ, gegebenenfalls unter Pfropfpolymerisatbildung, hergestellt worden sind. Als Hydroxylgruppen aufweisende Polyäther kommen hierfür solche beliebiger Art infrage, bevorzugt di- oder trifunktionelle Polyäther oder Mischungen derartiger Polyäther, die ein Molekulargewicht von 500 10 000, vorzugsweise 1000 bis 5000, aufweisen. Diese Polyäther sind solche konventioneller Art. Genannt seien durch Polymerisation von Alkylenoxiden, wie Äthylenoxid, Propylenoxid, Styroloxid, Epichlorhydrin oder Tetrahydrofuran gewonnene lineare Polyalkylenglykoläther verschiedenen Molekulargewichts bevorzugt solche mit einem Hydroxylgruppengehalt von 0,5 18 $. Auch Mischpolymerisate können Verwendung finden. Die Eigenschaften der Endprodukte werden dadurch oft in bemerkenswerter Weise verändert. Geeignet sind ferner durch Anlagerung der genannten Alkylenoxide an z.B. polyfunktionelle Alkohole, Aminoalkohole oder Amine gewonnene lineare oder verzweigte Anlagerungsprodukte. Als polyfunktionelle Startkomponenten für die Addition der Alkylenoxide seien beispielhaft genannt: H2O, ithylenglykol, 1,2-Propylenglykol, Trimethylolpropan, 1,2,4-Butantriol, Glycerin, Pentaerythrit, Sorbit sowie Oligosacharide und deren wäßrige Lösungen, M-ysacharide, Ricinusöl, Äthanolamin, Diäthanolamin, Triethanolamin, Anilin, Arylendiamine, Alkylendiamine wie Äthylendiamin, Tetraoder Hexamethylendiamin und auch Ammoniak, OH, und/oder NH- bzw. COOH-Gruppen aufweisende Polyester, Polycarbonate, Polyamide, Polylactame, Polylactone, Polyacetale, Polyäther, PoIybutadiendiole. Selbstverständlich können auch Gemische linearer und/oder verzweigter Polyalkylenglykoläther verschiedenen Typs eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden modifizierten Polyalkylenglykoläther werden hergestellt, indem man in situ in den Polyäthern Polymerisate aus radikalisch polymerisierbaren Vinylverbindungen herstellt.
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Hierbei wird weniger eine Lösung als eine möglichst feine Verteilung des entstandenen Polymerisats im Polyalkylenglykoläther angestrebt, bevorzugt soll der modifizierte Polyalkylenglykoläther eine Dispersion bzw. Emulsion des Polymerisats bzw. Pfropfpolymerisats im flüssigen Polyalkylenglykoläther darstellen*
Die radikalisch polymerisierbaren Vinylverbindungen können in bezug auf die polymerisierbare Doppelbindung mono- oder polyfunktionell sein und Zerewitinoff-aktive Wasserstoffatome aufweisen oder auch über keine derartigen ßeaktivgruppen verfügen. Bevorzugt werden monofunktionelle Vinylmonomere ohne Zerewitinoff-aktive H-Atome verwendet.
Solche Monomeren sind beispielsweise Vinylaromaten wie Styrol oder kern- und seitenkettensubstituierte Styrole, Äther und Ester des Vinylalkohole wie Vinylacetat, Vinylpropionat, Ester und Nitrile der (Meth)Acrylsäure etwa Methylmethacrylat, Decylmethacrylat, Acrylnitril, Acrylsäureäthyl- oder «fcutylester, Vinylhalogenide wie Vinylchlorid oder Vinylidenchlorid, substituierte Maleinimide wie das N-Methylimid, Olefine wie Isobutylen oder Äthylen oder N-substituierte Amide wie Dimethylacrylamid, Vinylpyrollidon, Vinylcarbazol usw. Die Monomeren können auch im Gemisch miteinander eingesetzt werden oder im Gemisch mit Monomeren, die aktive Η-Atome enthalten, wie z.B. Oxypropylenmethacrylat, Acrylsäure, Acrylamid.
Bevorzugt werden Acrylnitril oder seine Gemische mit anderen Monomeren wie Styrol.
Zur Einleitung der Polymerisation dieser Monomerer werden Radikalbildner in üblichen Mengen, bevorzugt bezogen auf Monomeres in Mengen von 0,1 bis 5 Gew.fer^,_verwendet. Neben peroxydischen, z.B. Dibenzoylperoxid und/Butylperoctoat oder Redox-Systemen eignen sich bevorzugt Azoverbindungen wie Azodiisobutyronitril oder Ester der Azodiisobuttersäure als Radikalbildner.
Die Polymerisation der Monomeren in Gegenwart des Polyalkylenglykoläther s wird in der Regel bei Temperaturen zwischen 30 und Le A 12 601 - 6 -
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160°C, bevorzugt zwischen 70 und HO0C, diskontinuierlich oder kontinuierlich vorgenommen. Der Polymerisatgehalt des modifizierten Polyalkylenglykoläthers liegt in der Regel bei 5 60 Gew.-^, bevorzugt 15-45 Gew.-$, Eventuell anwesende Monomerenreste können gegebenenfalls beispielsweise durch Dünnschichtung entfernt werden.
Zur Herstellung eines modifizierten Polyalkylenglykoläthers verwendet man beispielhaft 300 Gew.-Teile eines Anlagerungsproduktes von 55 Gew.-Teilen Propylenoxid und 45 Gew.-Teilen Äthylenoxid an Glycerin mit einer OH-Zahl von 54 und erhitzt 3ie in N ,,-Atmosphäre auf 120°. Anschließend tropft man bei dieser Temperatur unter gutem Rühren eine Mischung von 60 Gew.-Teilen Styrol und 140 Gew.-Teilen Acrylnitril, die 1,5 Teile i Azodiisobutyronitril gelöst enthält, hinzu. Nach etwa 3 Stunden iet die Reaktion beendet und es hat sich eine stabile Emulsion des Polymerisats im Polyäther gebildet, die sofort verfahrensgemäß eingesetzt werden kann.
Nach kontinuierlichem Verfahren leitet man beispielsweise eine lösung von 4 Teilen Azodiisobutyronitril oder tert.-Butylperoctoat, 80 Teilen Styrol und 320 Teilen Acrylnitril in 600 Teilen eines Anlagerungsproduktes von 87 # Propylenoxid und 13-Teilen Ithylencsid an Propylenglykol (Molgewicht ca. 4000) mit einer Verweilseit von 1-8 Stunden durch einen gerührten Reaktionsautoklaven, in dem das Reaktionagemisch auf 120° gehalten wird. Das austretende Produkt ^ wird auf einem Dünnschichter von den Restmonomeren befreit und ist sodann als feinteilige Polymerisatemulsion verfahrensgemäß einsetzbar.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Polyäther können gegebenenfalls im Gemisch mit Verbindungen mit gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen eingesetzt werden. Auch hier kommen vorzugsweise Polyhydroxyverbindungen infrage. Derartige Verbindungen besitzen in der Regel Molekulargewichte bis 10 000, bevorzugt bis 5000.
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Genannt seien "beispielhaft aus mono- oder polyfunktionellen Alkoholen und Carbonsäuren oder Oxycarbonsäuren, gegebenenfalls unter Mitverwendung von Aminoalkoholen, Diaminen, Oxyaminen oder Aminocarbonsäuren nach bekannten Verfahren hergestellte lineare oder verzweigte Polyester oder Polyesteramide, die auch Heteroatome, Doppel- und Dreifachbindungen sowie modifizierende Reste von ungesättigten oder gesättigten Fettsäuren oder Fettalkohole enthalten können. Genannt seien ferner Mischungen mit 1,4-Butylenglykol, Trimethylolpropan, Glycerin, 2,3-Butylenglykol, Pentaerythrit, Weinsäureestern, Ricinusöl, Tallöl. Auch OH- und/oder SH-Gruppen aufweisende Polythioether, mit Alkylenoxid umgesetzte Phenole, Formaldehydharze, Hydrierungsprodukte von Äthylen-Olefin-Kohlenoxid-Mischpolymerisaten und Epoxidharzen, ferner Aminogruppen aufweisende Verbindungen wie Aminopolyäther, Polyester oder Polyurethane, darüber hinaus Carboxylgruppen und/oder cyclische Anhydridgruppen aufweisende Verbindungen, die daneben noch Äther-, Ester-, Amid-, Harnstoff-, Urethan- oder Thioäthergruppen enthalten können, seien als Beispiele für geeignete, mit Isocyanaten reagierende Verbindungen genannt.
Es lassen sich neben Füllstoffen, Farbstoffen u.a. auch zusätzlich flammhemmende Zusatzstoffe verwenden, die einerseits mit Isocyanaten reagierende Gruppierungen enthalten können, wie z.B. Umsetzungsprodukte aus Phosphorsäure bzw. phosphoriger Säure oder Phosphonsäuren und Alkylenoxiden oder Alkylenglykolen, Umsetzungsprodukte aus Dialkylphosphiten, Formaldehyd und Dialkanolaminen sowie auch solche Flammschutzmittel, die keine mit Isocyanaten reagierenden Gruppen enthalten, z.B. Tris-2-chloräthylphosphat, Trikresylphosphat, Trisdibrompropylphosphat.
Bei der Herstellung der Schaumstoffe verwendet man in üblicher leise Aktivatoren, z.B. Dimethylbenzylamin, N-methyl-N-(N,N-dimethylaminoäthyl)-piperazin, Triäthylendiamin, permethyliertes Diäthylendiamin, Tetramethylguanidin, Trioxymethylhexahy-
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drotriazin, zinnorganische Verbindungen, beispielsweise Dibutylzinndilaurat oder Zinn(ll)-octoat. Daneben finden auch Stabilisatoren wie Polyäther, Polysiloxane·, sulfonierte Ricinus- oder Ölsäurederivate und deren Natriumsalze Verwendung. Als Treibmittel verwendet man Wasser und/oder niedrigsiedende Lösungsmittel wie z.B. Trichlormonofluormethan, Dichlordifluormethan, Methylenchlorid. Von derartigen Treibmitteln werden maximal 0,4· Mol, bezogen auf 100 Gew.-Teile der mit Isocyanaten reagierende Gruppierungen enthaltende Verbindung eingesetzt, vorzugsweise Jedoch Mengen von 0,02 - 0,3 Mol,
Das Verfahren sei im Folgenden beispielhaft erläutert. Beispiel 1
a) 600 Gewichtsteile eines Anlagerungsproduktes von 87 $> Propylenoxid und 13 Gewichtsteilen Äthylenoxid an Propylenglykol (Mol.-Gew. ca. 4-000) werden, wie bereits beispielhaft beschrieben wird, mit 80 Gewichtsteilen Styrol und 320 Gewichtsteilen Acrylnitril unter Zusatz von 4 Gewichtsteilen Azodiisobutyronitril gepfropft. Die Viskosität liegt bei ^ 25= 4200 cP. Die OH-Zahl beträgt 12.
b) 60 Gewichtsteile des unter 1 a) beschriebenen Polyäthers werden mit 40 Gewichtsteilen eines Anlagerungsproduktes von Propylenoxid an Trimethylolpropan, OH-Zahl &ϊ>ϋ f 10 tfew.-* Teilen Monofluortrichlormethan, 0,1 Gewichtsteilen Tetramethylguanidin, 3 Gewichtsteilen NN-Dimethylbenzylamin und 1 Gewichtsteil Silikonstabilisator innig gemischt. Die Viskosität dieser Mischung beträgt \n^ ~ 1000 cP.
c) 114,1 Gewichtsteile der Mischung 1 b) werden mit 97 Gewichtsteilen eines Polyisocyanates, das hergestellt wurde durch Phosgenierung von Kondensationsprodukten aus Anilin und Form-
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aldehyd (31,5 ί> NCQ 1^ = 320 cP), über ein Zweikomponentendosiermischgerät vermischt und in eine geschlossene temperierte Metallform eingefüllt. Die Temperatur dieser Form beträgt 600C.
Die Kunststoffmischung beginnt nach 20 see. zu schäumen und geliert nach weiteren 18 see. Nach 5 Minuten wird der Formling der Form entnommen. Der Formling hat eine Gesamtrohdichte von 0,61 (g.cnT5) und eine Materialstärke von 10 mm mit einer beiderseitigen massiven Randzone.
Mechanische Werte des hergestellten Kunststoffes:
Biegefestigkeit in Anlehnung an DIK 53 423
6*bE:445 (kp.cnT2)
Ε-Modul aus Biegeversuch
Eb: 9200 (kp.cnf2)
Bruchdehnung aus Zugversuch
£ZB: 6,8 *
Praktische Formbeständigkeit in der Wärme unter Biegebeanspruchung in Anlehnung an DIN 53 424, Biegespannung ca. 3 kp/
ρ
cm bei 10 mm Durchbiegung
Wärmebiegebe ständigkeit: 122 0C
Schlagfestigkeit aus Kugelfalltest. Fallgewicht = 1,7 kg. Kugelradius 15 mm, Probenauflagefläche Radius = 54 mm, Prüfkörper 60x60x10 mm
Fallhöhe: 130-140 mm
Die Prüfkörper splittern nicht, sie werden bei größeren Fallhöhen durchstanzt.
Beispiel 2
114,1 Gewichtsteile der in Beispiel 1 b) beschriebenen Mischung werden mit 96 Gewichtsteilen eines Carbodiimid-Gruppen
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aufweisenden 4,4♦-Diisocyanato-diphenylmethans, hergestellt nach der deutschen Patentschrift 1092 007 über ein Zweikomponentendosiermischaggregat vermischt und in eine geschlossene temperierte Metallform eingefüllt. Die Temperatur dieser Form beträgt 600C. Die Kunststoffmischung beginnt nach 14 see. zu schäumen und geliert nach weiteren 14 see. Nach 5 Minuten wird der Formling dem Werkzeug entnommen. Der Formling hat eine Gesamtrohdichte von 0,65 (g.cm ) und eine Materialstärke von 10 mm mit einer beiderseitigen massiven Randzone.
Physikalische Werte des Kunststoffteils:
Biegefestigkeit in Anlehnung an DIN 53 423
^bB.380 (kp.cm"2) *
E-Modul aus Biegeversuch
Eb: 8200 (kp»cm"2)
Bruchdehnung aus Zugversuch
12,4 %
Praktische Formbeständigkeit in der Wärme unter Biegebeanspruchung in Anlehnung an DIN 53 424, Biegespannung ca. 3 kp/
ρ
cm bei 10 mm Durchbiegung
Wärmebiegebeständigkeitϊ 126°C
Schlagfestigkeit siehe Beispiel 1
Fallhöhe ι 130 cm
Die Prüfkörper splittern nicht, sie werden bei größeren Fallhöhen durchstanzt.
Beispiel 3
a) 300 Gewichtsteile eines Anlagerungsproduktes von 55 Gewichtsteilen Propylenoxid und 45 Gewichtsteilen Athylenoxid an Glycerin mit einer OH-Zahl von 54 werden unter Stickstoffatomosphäre auf 12O0G erhitzt. Anschließend tropft man bei dieser Temperatur unter gutem Rühren eine Mischung von 60 Ge-
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wichtsteilen Styrol und 140 Gewichtsteilen Acrylnitril, die 1,5 Gewichtsteile Azodiisobutyronitril gelöst enthält, hinzu. Die Reaktion ist nach 3 Stunden beendet. Die OH-Zahl beträgt 36. Die Viskosität liegt bei ^ 25 = 1360 cP.
b) 50 Gewichtsteile des unter 3 a) beschriebenen Polyäthers werden mit 50 Gewichtsteilen eines Anlagerungsproduktes von Propylenoxid an Glycerin (OH-Zahl 104-6), 10 Gewichtsteilen Monofluortrichlormethan, 1 Gewichtsteil eines Siloxan-polyalkylen Block-Oopolymerisats, 3 Gewichtsteilen NN-Dimethylbenzylamin innig gemischt. Die Viskosität dieser Mischung liegt bei I25 = 1300 cP.
c) 114 Gewichtsteile der Mischung 3 b) werden mit 150 Gewichtsteilen eines Polyisocyanats, das hergestellt wurde durch Phosgenierung von Kondensationsprodukten aus Anilin und Formaldehyd (31,5 $ NCO) über ein Zweikomponentendosiermischgerät vermischt und in eine geschlossene temperierte Metallform eingefüllt. Die Temperatur dieser Form beträgt 600C. Die Kunststoffmischung beginnt nach 47 see. zu schäumen und geliert nach weiteren 22 see. Nach 5 Minuten wird der Formling der Form entnommen. Der Formling hat eine Gesamtrohdichte von 0,635 (g.cm~^) und eine Materialstärke von 10 mm mit einer beiderseitigen massiven Randzone.
Physikalische Werte des Kunststoffteils:
Biegefestigkeit in Anlehnung an DIN 53 423
^bB: 700 (kp.cm"2) Ε-Modul aus Biegeversuch
Eb: 14900 (kp.cnf2)
Bruchdehnung aus Zugversuch
fczB: 5,2 *
Praktische Formbeständigkeit in der Wärme unter Biegebeanspruchung in Anlehnung an DIN 53 424, Biegespannung ca. 3 kp/
2
cm bei 10 mm Durchbiegung
Wärmebiegebeständigkeit: 115°C
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Schlagfestigkeit siehe Beispiel 1
Fallhöhe: 100 cm (Kein Splittern)
Beispiel 4-
68 Gewichtsteile eines mit 30 $> einer Mischung Acrylnitril/ Styrol (80:20) gepfropften Polyalkylenglykoläthers gemäß Beispiel 1 a) werden mit 29 Gewichtsteilen eines Anlagerungsproduktes von Propylenoxid an Glycerin (OH-Zahl 104-6), 3 Gewichtsteilen eines Anlagerungsproduktes von Propylenoxid an Trimethylolpropan (OH-Zahl = 873), 8 Gewichtsteilen Monofluortrichlormethan, 4 Gewichtsteilen NN-Dimethylbenzylamin innig gemischt. Die Viskosität dieser Mischung beträgt ^pc = 743 cP.
113 Gewichtsteile der Mischung werden mit 95 Gewichtsteilen eines Polyisocyanates, das hergestellt wird durch Phosgenierung von Kondensationsprodukten aus Anilin und Formaldehyd (31,5 % NCO) über ein Zweikomponentendosiermischgerät vermischt und in eine geschlossene temperierte Metallform eingefüllt. Die Temperatur dieser Form beträgt 600G. Die Kunststoffmischung beginnt nach 35 see. zu schäumen und geliert nach weiteren 12 see. Nach 5 Minuten wird der Formling der Form entnommen. Der Formling hat eine Gesamtrohdichte von 0,65 (g.cm ) und eine Materialstärke von 10 mm mit einer beiderseitigen massiven Randζone.
Die physikalischen Werte des Kunststoffteils betragen:
Biegefestigkeit in Anlehnung an DIN 53 423
\Bi 427 (kp/cnT2)
Ε-Modul aus Biegeversuch
Eb: 9500 (kp.cnT2)
Bruchdehnung aus Zugversuch
S8Bt 7,7 *
Le A 12 601 - 13 -
109821 /1995
Praktische Formbeständigkeit in der Wärme unter Biegebeanspruchung in Anlehnung an DIN 52 424, Biegespannung ca. 3 kp/
2
cm bei 10 mm Durchbiegung
Wärmebiegebeständigkeit: 1060C
'Schlagfestigkeit siehe Beispiel 1
Fallhöhe 120 cm
Die Prüfkörper splittern nicht, sie werden bei größeren Fallhöhen durchstanzt.
Beispiel 5
Es wird eine Mischung hergestellt aus 50 Gewichtsteilen des unter 1 a) beschriebenen Polyäthers, 40 Gewichtsteilen eines Anlagerungsproduktes von Propylenoxid an Trimethylolpropan, OH-Zahl 640 f 10 Gewichtsteilen Glycerin, 3,5 Gewichtsteilen Dirnethylbenzylamiη, 0,5 Gewichtsteilen Tetramethylguanidin, 1 Gewichtsteil eines Silikon-Stabilisatois und 30 Gewichtsteilen Monofluortrichlormethan. Dieses Gemisch wird über ein Hochdrüekzweikomponentendosieraggregat mit einem Polyisocyanat, hergestellt durch Phosgenierung von Kondensationsprodukten aus Anilin und Formaldehyd (31,5 % NCO), vereinigt und in eine Epoxidharz-Form gegeben. Die Mischung der beiden reaktiven Komponenten beginnt nach 12 see. aufzuschäumen, füllt die Form aus und verfestigt nach weiteren 16 see. Nach 10 Minuten kann der Schaumstoff-Formkörper entformt werden, der eine massive, fehlerfreie Oberfläche und aine sehr regelmässige Dichteverteilung über das Gesamtteil aufweist. Die Gesamtdichte des Schaumstoff-Formkörper liegt bei 0,195 g/cm , Druckfestigkeit 12,2 kp/cm .
Beispiel 6
Es wird eine Mischung hergestellt aus 20 Gewichtsteilen des unter 1 a) beschriebenen Polyäthers, 45 Gewichtsteilen eines Anlagerungsproduktes von Äthylenoxid an Pentaerythrit, OH-Zahl 431 , 30 Gewichtsteilen eines Anlagerungsproduktes von
Le A 12 601 - 14 -
109821/1995
Propylenoxid an Trimethylolpropan, OH-Zahl 640 , 5 Gewichtsteilen Äthylenglykol, 1 ßewichtsteil Dimetnylbenzylamin, 0,3 Gewichtsteilen Tetramethylguanidin, 1,5 Gewichtsteilen eines Silikonstabilisatora und 25 Gewichtsteilen Monofluortrichlormethan. Dieses Gemisch wird mit einem Polyisocyanat Über ein Zweikomponentendosieraggregat vereinigt und in eine Epoxidharz-Form gefüllt.
Als Polyisocyanatkomponente dient ein phosgeniertes Kondensationsprodukt aus Anilin und Formaldehyd, das teilweise mit einem Polyather aus Propylenglykol und Propylenoxid der OH-Zahl 406 vorvernetzt ist und 28,3 $> NCO besitzt. Das Reaktionsgemisch beginnt nach 15 see. aufzuschäumen, füllt die Form aus und geliert nach weiteren 29 see. Nach 10 Minuten wird der Probekörper entformt. Er besitzt eine elastische, verdichtete Oberfläche, die sehr gleichmäßig ausgebildet ist. Die Gesamtdichte Hegt bei 0,185 g/cm , Druckfestigkeit 11,8 kp/cm .
Le A 12 601 - 15 -
1098?!/1995

Claims (3)

  1. Pa te ηtansprüehe
    19558S1
    Verfahren zur Herstellung von Schäumstoff-Formkörpern mit ntegraler Biehteverteilung über den Querschnitt der Formkörper durch Aufschäumen eines verschäumungsfähigen Reaktionsgemisches von Polyisocyanaten, Hydroxylgruppen aufweisenden Polyäthern, gegebenenfalls im Gemisch mit weiteren Verbindungen mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen, Treibmitteln und Hilfsmitteln in einer geschlossenen Form, wobei die Temperatur der Forminnenflächen mindestens etwa 200C, vorzugsweise mindestens etwa 500C unter· der Maximalreaktionstemperatur des aufschäumenden Reaktionsgemisches gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyäther solche verwendet werden, in denen vorher Polymerisate aus ungesättigten Verbindungen in situ, gegebenenfalls unter Pfropfpolymerisatbildung, hergestellt worden sind.
  2. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyäther als Polymerisatdispersionen oder -Emulsionen vorliegen.
  3. 3. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyäther ein solcher verwendet wird, in dem vorher ein Copolymerisat aus Acrylnitril und Styrol hergestellt worden ist.
    •Ie A 12 601 - 16 -
    109821/1995
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