DE2110055C3

DE2110055C3 - Verfahren zur Herstellung von flammwidrigen weichelastischen Polyurethanschaumstoffen

Info

Publication number: DE2110055C3
Application number: DE2110055A
Authority: DE
Inventors: Karl-Hartwig Dr. 5090 Leverkusen Richert; Uwe Dr. 5090 Leverkusen Zarnack
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1971-03-03
Filing date: 1971-03-03
Publication date: 1981-12-10
Also published as: BE780186A; FR2128562B1; NL7202623A; IT952038B; ES400349A1; GB1360131A; DE2110055A1; FR2128562A1; DE2110055B2

Description

Schaumstoffe mit den verschiedenartigsten physikalischen Eigenschaften werden nach dem Isocyanat-Polyadditionsverfahren aus Verbindungen mit mehreren aktiven Wasserstoffatomen, insbesondere Hydroxyl- und/oder Carboxylgruppen enthaltenden Verbindungen, und Polyisocyanaten, gegebenenfalls unter Mitverwendung von Wasser, Aktivatoren, Emulgatoren, Schaumstabilisatoren und anderen Zusatzstoffen seit langem im technischen Maßstäbe hergestellt (vgl. R. Vieweg, A. Höchtlen, Kunststoff-Handbuch, Bd. VII, Polyurethane, Carl-Hanser-Verlag München, 1966). Es ist nach dieser Verfahrensweise möglich, bei geeigneter Wahl der Komponenten sowohl elastische als auch starre Schaumstoffe bzw. alle dazwischenliegenden Varianten herzustellen.

Weichelastische Polyurethanschaumstoffe haben in breitem Umfang in der Polsterindustrie zur Herstellung von Sitz- und Rückenpolsterungen Einsatz gefunden. Von diesen Materialien erwartet man einen hohen Sitzkomfort, der vergleichbar ist mit dem von Schaumstoffen aus Naturlatex. Physikalisch läßt sich die Qualität des Polsterelements wiedergeben durch den Stauchfaktor, der im angelsächsischen Schrifttum auch als SAG-Faktor bezeichnet wird, das ist der Quotient aus der Härtezahl bei 65 %iger und 25 %iger Eindrückung, wobei die gesamte Verformung während jeweils einer Minute konstant gehalten wird, und durch den Verlauf der Kraft-Verformungs-Kennlinien, Der Stauchfaktor sollte für die Erzielung guter Polstereigenschaften einen Wert über 2,5 besitzen, und die Kraft-Verformungs-Kennlinien sollten kein Plateau aufweisen, d. h. es sollte bei geringen Kraftänderungen keine große bis sehr große, sondern nur eine geringe Änderung der Verformung eintreten. Es wurde schon versucht, den Stauchfaktor der Schaumstoffe durch Zugabe inerter Füllstoffe, wie Bariumsulfat oder Calciumcarbonat, zu verbessern, jedoch hat dieses Verfahren große Mängel, da die Zugabe der Füllstoffe sehr schwierig ist und die übrigen Schaum-Stoffeigenschaften verschlechtert werden.

Weichelastische Polyurethanschaumstoffe sind von Natur aus nicht flammwidrig, sondern brennen leicht. Das ist für deren Verwendung als Polstermaterial von erheblichem Nachteil. Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, flammhemmende Zusatzstoffe in die Schaumstoffe einzubringen. Diese Zusatzstoffe können dabei in solche eingeteilt werden, die durch das Vorhandensein von funktionellen Gruppen in das Schaumgerüst eingebaut werden, und in solche, die infolge des Fehlens solcher Gruppen lediglich eingelagert werden und daher Weichmachera oder Füllstoffen vergleichbar sind (siehe Kapitel 2.3.10 Flammhemmende Substanzen, Kunststoff-Handbuch - Vieweg/Höchtlen Bd. VII, Polyurethan^ Carl-Hanser-Verlag, München 1966).

Die bisher bekanntgewordenen flammhemmenden Zusatzstoffe weisen bei ihrem Einsatz in Polyurethanschaumstoffen mit niedriger Dichte und großer Oberfläche indessen schwerwiegende Nachteile auf. Im Falle der nicht in das Polyurethan-Polyharnstoff-Gerüst einbaufähigen Zusatzstoffe werden diese nur als weichmachende Verdünnungsmittel in das entstehende hochmolekulare Produkt eingelagert und bewirken dadurch häufig eine Verschlechterung erwünschter physikalischer Eigenschaften, wie gute Zerreißfestigkeit, Dehnbarkeit und Tragfähigkeit, sowie eine Erhöhung der bleibenden Verformung nach mechanischer oder thermischer Belastung. Hinzu kommt, daß solche nicht einbaufähigen flammhemmenden Substanzen auf Grund ihres Dampfdruckes im Laufe der Zeit aus den mit ihnen hergestellten Schaumstoffen geringer Dichte und großer Oberfläche herausdiffundieren und dadurch die flammschützende Wirkung dieser Produkte im Laufe der Zeit nachläßt. Da solche Verbindungen als selbst nicht brennbare Materialien ihre flammschützende Wirkung durch Verminderung des brennbaren Anteils des Schaummaterials oder Verdünnung der bei thermischer Belastung auftretenden brennbaren Spaltprodukte ausüben, müssen sie immer in relativ hohen Konzentrationen eingesetzt werden. Beispielsweise

> müssen bei Verwendung des Flammschutzmittels Tris-(/3-chloräthyl)-phosphatzur Erzielung eines ausreichenden Flammschutzes im Polyurethanschaumstoff Mengen von 15 bis 20 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile eingesetzter Pokolkomponente veri wendet werden.

Bei der Verwendung von flammschützenden Zusatzstoffen rrit in Polyurethanen einbaufähigen Gruppen treten oft bereits bei der Verschäumung Störungen auf. Diese äußern sich in einer Störung der inneren

. Zellstruktur oder in einem teilweisen oder vollständigen Zusammenfallen der noch nicht abgebundenen Schaumstoffe. Im fertigen Schaumstoff werden meist die mechanischen Eigenschaften, wie Dehnbarkeit, Tragfähigkeit und bleibende Verformung ungünstig

ι beeinflußt, außerdem werden die Alterungseigenschaften stark verschlechtert.

Von einem weichelastischen Schaumstoff, der für Polsterzwecke optimal geeignet ist, ist demnach zu fordern, daß er flammwidrige Eigenschaften besitzt,

ι einen Stauchfaktor über 2,5 hat und daß im Kraft-Verformungs-Diagramm kein Plateau auftritt, d. h. daß bei Kraftanderungen nur geringe Änderungen in der Verformung eintreten.

Aus der PE-OS 2003431 ist bereits bekannt, Polyurethanschaumstoffe durch Umsetzung undestH-lierter Phosgenierungsprodukte primärer Amine mit Aminzahlerr von 87 bis 168 mit einem polymeren Polyol in Gegenwart eines nicht polymeren Polyols als -. Vernetzungsmittel, eines Treibmittels und eines Katalysators, jedoch praktisch in Abwesenheit eines Silicon-Stabilisators vom Typ der Polyoxyalkylenäther-Polydimethylsiloxan-Blockmischpolymere herzustellen. Hl

Dieses Verfahren besitzt aber erhebliche Nachteile, da das als Ausgangsmaterial verwendete Polyisocyanat praktisch ein Rohprodukt ist, welches Polyisocyanate verschiedener Funktionalität in unterschiedlicher Menge enthält, und das keine standardisierten π Eigenschaften hat. Für die Herstellung von Schaumstoffen daraus bedeutet dies, daß laufend, im Extremfalle von Partie zu Partie dieses Polyisocyanate, Rezepturveränderungen vorgenommen werden müssen, um die Schwankungen in der Aktivität des Polyisocyanate :n auszugleichen.

Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Verfahren zur Herstellung von flammwidngen, weichelastischen Polyurethanschaumstoffen bereitzustellen, das diese Nachteile nicht aufweist. r>

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von flammwidngen, weichelastischen Polyurethanschaumstoffen mit einem Stauchfaktor über 2,5 durch Umsetzung von aromatischen Polyisocyanaten mit Polyäthern, die mindestens zwei Hydroxylgrup- mi pen und ein Molekulargewicht von 1500 bis 10 000 aufweisen und in denen mindestens 10 Gew.-% der vorhandenen Hydroxylgruppen primäre Hydroxylgruppen darstellen, Vernetzungs- bzw. Ket.tenverlängerungsmitteln mit einem Molekulargewicht von 18 bis 1500 in η Gegenwart von Treibmitteln, Katalysatoren und gegebenenfalls anderen Zusatzstoffen in Abwesenheit von Schaumstabilisatoren vom Typ der Polyätherpolysiloxane, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Umsetzung nach dem one-shot-Verfahren mit destilliertem Toluylendiisocyanat als aromatischem Polyisocyanat erfolgt

Als destilliertes, handelsübliches Toluylendiisocyanat ist reines 2,4-ToluyIendiisocyanat, Gemische aus 80 Gew.-% 2,4- und 20 Gew.^% 2,6-Isomerengehalt _r, oder mit einem Isomerengehalt von 65 Gew.-% an 2,4- und 35 Gew.-% an 2,6-Isomeren geeignet, d. h. ein einfach oder doppelt destilliertes Toluylendiisocyanat, das frei von polymeren Isocyanaten ist. Solche Toluylendiisocyanate haben stets eine konstante Ak- ,„ tivität, die überdies noch durch bekannte, eng gefaßte Spezifikationsvorschriften festgelegt ist.

Neben der Tatsache, daß diese Toluylendiisocyanate am Markt erhältlich sind, bietet deren Verwendung beim erfindungsgemäßen Verfahren auch noch ,-, den Vorteil, daß durch gemeinsame Verwendung von Toluylendiisocyanaten mit 100Gew.-% (sog. TDI 100), 80Gew.-% (sog. TDI 80) oder 65 Gew.-% (sog. TDI65) an 2,4-Isomeren, etwa durch getrennte Förderung in die Mischkammer einer Verschäu- _W1 mungsmaschine, beliebige Zwischenwerte eingestellt werden können, wodurch die Aktivität des Isocyanate optimal auf die betreffende Aktivität des gesamten schäumfähigen Gemisches eingestellt werden kann. Das destillierte Toluylendiisocyanat kann auch im _h-Gemisch mit aliphatischen oder cycloaliphatische!! Diisocyanate oder 4,4-Diphenylmethandiisocyanat oder m-ßhenylendiisocyanat verwendet werden, wobei deren Menge jedoch kleiner als 50 Gew,-% der gesamten Polyisocyanatmenge sein muß.

Während in der DE-OS 2 003 431 darauf hingewiesen wird, daß gerade die in den undestillierten Phosgenierungsprodukten primärer Amine enthaltenen höhermolekularen und höherfunktionellen Polyisocyanate, die neben vorzugsweise 2,4- und 2,6-ToIuy-Iendiisocyanaten im undestillierten Phosgenierungsprodukt enthalten sind, wesentlich für die Entstehung von Schaumstoffen mit flammwidrigen Eigenschaften sind, wurde nunmehr überraschenderweise festgestellt, daß auch bei der Umsetzung von reinem, d. h destilliertem Toluylendiisocyanat mit Polyäthern, die einen Mindestgehalt von 10 Gew.-% an primären Hydroxylgruppen aufweisen, flammwidrige Polyurethanschaumstoffe erhalten werden können, wenn man in Abwesenheit von Schaumstabilisatoren vom Typ der üblichen Polyätherpolysiloxane arbeitet. Mit dieser Feststellung wurde das bisher bestehende Vorurteil gegen den Einsatz von destilliertem Toluylendiisocyanat zum Zweck der Herstellung von flammwidngen Polyurethanschaumstoffen überwunden.

Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren sind ferner mindestens zwei Hydroxylgruppen aufweisende Polyäther mit einem Molekulargewicht von 1500 bis 10000, in denen mindestens 10 Gew.-% der vorhandenen ΉydroxylgΓuppen primäre Hydroxylgruppen sind. Die primäre OH-Gruppenbestimmung wird durchgeführt entsprechend Gordon Hanna und Sidney Sigga, Journal Polymer Sei. Vol. 56,S. 297-304 (1962). Derartige Polyäther werden durch Umsetzung von Startverbindungen mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen mit Alkylenoxiden, wie Athylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, Styroloxid oder Epichlorhydrin oder mit beliebigen Mischungen dieser Alkylenoxide, und gegebenenfalls durch nachträgliche Modifizierung der entstandenen Polyäther mit Äthylenoxid hergestellt.

Startverbindungen sind z. B. Polyalkohole und Phenole, wie Äthylenglykol, Diäthylenglykol, PoIyäthylenglykol, Propandiol-1,2, PropandioI-1,3, Butandiol-1,4, Hexandiol-1,6, Decandiol-1,10, Butin-2-diol-1,4, Glyzerin, Butandiol-2,4, Hexantriol-1,3,6, Trimethylolpropan, Resorcin, Hydrochinon, 4,6-Ditert.-butylbrenzkatechin, 3-Hydroxy-2-naphthol, 6,7-Dihydroxy-l-naphthol, 2,5-Dihydroxy-1-naphthol, 2,2-Bis-(p-hydroxyphenyl)-propan, Bis-(p-hydroxyphenyl)-methan und a, a, to-Tris-(hydroxyphenyl)-alkane, wie z.B. l,l,2-Tris-(hydroxyphenyl)-äthan und l,l,3-Tris-(hydroxyphenyl)-propan.

Andere geeignete Polyäther sind die Addukte von 1,2-Alkylenoxiden an Mono- oder Polyamine aliphatischer oder aromatischer Natur, wie Methylamin, Äthylendiamin, N.N-Diamethyläthylendiamin, Tetra- oder Hexamethylendiamin, Diäthylentriamin, Äthanolamin, Diäthanolamin, Oleyldiäthanolamin, Methyldiäthanolamin, Triethanolamin, Aminoäthylpiperazin, o-, m- und p-Phenylendiamin, 2,4- und 2,6-Diaminotoluol und 2,6-Diamino-p-xylol, an mehrkernige und kondensierte aromatische Polyamine, wie 1,4-Naphthylendiamin, 1,5-Naphthylendiamin, Benzidin, Toluidin, 2,2'-Dichlor-4,4'-diaminodiphenylmethan, 1-Fluorenamin, 1,4-Diaminoanthracen, 9,10-Diaminophenanthren und 4,4'-Diaminoazobenzol, sowie an Ammoniak. Als Startmedien kommen weiterhin auch harzartige Materialien des Phenol- und Resoltyps in Frage.

Alle diese Polyäther sind bevorzugt unter Mitver-

g Äthylenoxid aufgebaut. Die für das beanspruchte Verfahren verwendeten Polyether sind dergestalt modifiziert, daß endständig mindestens 10% primäre Hydroxylgruppen resultieren. Die genannten Polyether können auch durch Umsetzung mit weniger als äquivalenten Mengen an Polyisocyanaten modifiziert werden und damit Urethangruppen aufweisen.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Polyäther werden in Mischung mit niedermolekularen Verbindungen mit aktiven Wasserstoffatomen im Molekulargewichtsbereich von 18 bis 1500 verwendet. Diese niedermolekularen Verbindungen dienen bei der Verschäumung als Vernetzungs- bzw. Kettenverlängerungsmittel,

Als niedermolekulare Vernetzungs- bzw. Kettenverlängerungsmittel werden z. B. aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische Glykole oder Aminoglykole mit OH- bzw. OH- und NH-Gruppen und aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische Amine verwendet. Beispiele für solche Verbindungen sind: Äthylenglykol, Diäthylcnglyko!, Triäthylenglykol, Propandiol-1,2, Propandiol-1,3, Dvpropylenglykol, Thiodiglykol, Butandiol-1,2, -1,3, -2,3 und -1,4, 3-Chlorpropandiol-l,2, Pentandiol-1,5, 2-Methylpentandiol-2,4, 3-Methylpentandiol-2,4, 2,2-Dimethylpropandiol-1,3, Buten-2-diol-l,4, Butin-2-diol-1,4, Hexandiol-2,5, Cyclohexandiole, Hexandiol-1,6, N-Methyldiäthanolamin, N-Äthyldiäthanolamin, Diäthanolamin, Diisopropanolamin, N,N'-Bis-(3-aminopropyl)-äthylendiamin, N,N'-Bis-(2-aminopropyl)-äthylendiamin, N,N'-Bis-(2-aminoäthyl)-äthylendiamin, 4,4'-Dimethylaminodiphenylmethan, 4,4'-Dimethylamino-3,3'-dimethyIdiphenyImethan, Hexantriole, Glyzerin, Triäthanolamin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Tris-(hydroxyalkyl)-phosphite, Glukose, 2,2-Bis-(p-hydroxyphenyl)-propan, 4,4'-Diaminodiphenylmethan und 2,4- bzw. 2,6-Diaminotoluol, oder auch Addukte (Molekulargewichte in der Regel von 200 bis 1500) von Alkylenoxiden, wie Äthylenoxid, Propylenoxid oder Butylenoxid, an derartige niedermolekulare Verbindungen mit aktiven Wasserstoffatomen oder an Wasser.

Die Herstellung der selbstverlöschenden Polyurethanschaumstoffe erfolgt nach dem bekannten oneshot-Verfahren. Nach diesem Verfahren erfolgt die Schaumstoffherstellung bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur durch einfaches Vermischen der erfindungsgemäß verwendeten Diisocyanate mit den Polyäthern und den Vernetzungs- bzw. Kettenverlängerungsmitteln, wob«i Wasser und/oder organische Treibmittel, gegebenenfalls Emulgatoren und andere Hilfssti/ffe mitverweudet werden. Hierbei bedient man sich vorteilhafterweise maschineller Einrichtungen, wie siez. B. in der FR-PS 1074 713, bzw. Verfahren, wie sie in der DE-PS 881881 beschrieben sind.

Als Emulgatoren eignen sich z. B. Äthylenoxidbzw. Äthylenoxid/Propylenoxidaddukte an hydrophobe Hydroxyl-, Hydroxyalkylen- oder -aminogruppen bzw. Amidogruppen enthaltende Substanzen.

Als Katalysatoren für die Herstellung der flammwidrigen Schaumstoffe werden tertiäre Amine und/ oder Silamine, N-substituierte Aziridine oder Hexahydrotriazine eingesetzt, gegebenenfalls in Kombination mit organischen Metallverbindungen, die einen unterschiedlichen Beitrag zur Beschleunigung der einzelnen bei der Schaumstoffbildung ablaufenden Teilreaktionen liefern. Während tert. Amine bevorg die Treibreaktion katalysieren, wirken organische Metallverbindungen vorzugsweise auf die Verneteungsreaktian ein, Je nach Konstitution der eingesetzten tert. Amine bzw, Silaamine kann dabei

der katalytiscbe Wirkungsgrad auf die Treibreaktion, d. h, z. B. die Reaktion zwischen Isocyanat-Gruppen und Wasser unter Abgabe von Kohlendioxid verschieden stark sein. Zur Erzielung von verschäumungstechnisch günstigen Reaktionszeiten wird in

i'i Abhängigkeit von der jeweiligen Konstitution des gewählten Katalysators oder des Katalysatorgemisches die einzusetzende Menge empirisch ermittelt. Als tert. Amine können für die Herstellung von Polyurethanschaumstoffen bekannte Verbindungen eingesetzt

Ii werden, wie beispielsweise Dimethylbenzylamin, N-Methylmorpholoin, Triäthylendiamin, Dimethylpiperazin, 1,2-Dimethylimidazol, Dimethylaminoäthanol, Diäthanolamin, Triäthanolamin, Diäthylaminoäthanol, N,N,N\N'-Tetramethyl-l,3-butandiamin, N-

-'<> MethyJ-N'-dimethylaminoäthylpiperazin und Pentamethyldiäthylentriamin. Die te-'rären Amine können sowohl in reiner Form als auch ära Gemisch mit Alkylenoxdeti, wie Propylenoxid, Butylenoxid, Styroloxid, y-Phenoxypropylenoxid und y-Allyloxypropylen-

- · oxid, verwendet werden. Als Silaamine kommen Siliciumverbindungen in Frage, die Kohlenstoff-Silicium-Bindungen enthalten, wie sie z. B. in der DE-PS 1229290 beschrieben sind. Als Beispiele seien erwähnt: 2,2,4-Trimethyl-2-silamorpholin und 1,3-

H) Diäthylaminomethyl-tetramethyl-disiloxan. Als Katalysatoren sind auch stickstoffhaltige Basen, wie Tetraalkylammoniumhydroxide, sowie Alkalien, Alkaliphenolate oder Alkoholate wie Natriummethylat geeignet. Die gegebenenfalls in Kombination mit tert.

:> Aminen, Silaaminen und Hexahydrotriazinen gemäß der BE-PS 730356 eingesetzten organischen Metallverbindungen sind bevorzugt organische Zinnverbindungen, z. B. Zinn-(II)-octoat oder Dibutylzinndilaurat.

w Zusatzstoffe zur Regulierung von Porengröße und Zellstruktur lassen sich ebenso mitverwenden wie auch Füllstoffe, flammwidrige Zusatzstoffe, Farbstoffe oder Weichmacher der an sich bekannten Art. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren her-

-n gestellten Schaumstoffe werden beispielsweise als Polstermaterialien, Matratzen, Verpackungsmaterialien, stoßabsorbierende Automobilteile, Folien für Kaschierzwecke und als Isoliermaterialen verwendet. Die verwendeten Schaumstoffe können dabei entwe-

~><> der nach dem Formverschäumungsverfahren hergestellt oder durch Konfektionierung aus blockgeschäumten Materialien erhalten werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird duri.ii folgende Beispiele näher erläutert:

Beispiel 1

100 Gewichtsteile eines linearen Propylenoxid-Äthylenoxid-Polyäthers auf Basis Propylenglykol mit 65 Gew.-%, bezogen auf alle Hydroxylgruppen, eod-

ho ständigen primären Hydroxylgruppen und einer Hydroxybahl von 28 werden mit 2,5 Gewichtsteilen Wasser, 0^3 Gewichtsteilen M-Diaza-bicyclo-^.S.SJ-octan, 6 Gewichtsteilen Butandiol-1,4, 50,6 Gewichsteilen Toluylendiisocyanat mit 80Gew.-% 2,4- und

h-, 20 Gew.-% 2,6-Isomerem und 7,6 Gewichtsteilen Toluylendiisocysnat mit 65 Gew.-% 2,4- und 35 Gew.-% 2,6-lsomerem zu einem hochelastischen, weichen Polyurethanschaumstoff umgesetzt, del fol-

gende Eigenschaften hat.

Rohdichte, DIN 53420 (kg/rn³)	46
Zugfestigkeit, DIN 53571 (kPa)	107,87
Bruchdehnung, DIN 53571 (%)	230
Stauchhärte (40% Kompression),
DIN 53577(kPa)	1,47
Stauchfaktor	2,7
Brandtest nach ASTM D 1692 - 67 T:
mittlere Abbrandlänge (mm)	23
mittlere Verlöschzeit (Sek.)	17

Beispiel 2

H)(J Gewichtsteile eines Propylenoxid-Äthylenoxid-Polyäthers auf Basis Trimethylolpropan und Hexantriol (Molverhältnis 1 : I) mit 67 Gew.-^r/_r, bezogen auf alle Hydroxylgruppen, endständigen primäre»»-» UuHmvvlnriinnpn unH «>in«>r UvHrnvvbahl vr\n ^¹N . *.. .._, ~.. ^>..j,_o^ -.f-r-" —·· ■ · j — —j ■ ■

2.5 Gewichtsteile Wasser. 0.3 Gewichtsteile 1.4-Diaza-bicyclo-[2,2.2]-octan. 4 Gewichsteile Butandiol-1.4 und 34.5 Gewichtsteile Toluylendiisocyanat (80 Gew.-'Tr 2,4- und 20 Gew.-^ri 2,6-Isomeres) werden der Mischkammer einer Verschäumungsmaschine zugeführt, in der unter 0,98 bar Überdruck Luft eingeblasen wird. Nach einer Startzeit von 10 Sekunden beginnt die Schaumbildung, die nach 1 10 Sekunden beendet ist. Der erhaltene weiche, hochelastische Polyurethanschaumstoff besitzt folgende Eigrnschaften:

Rohdichte. DIN 53420 (kg, m")
Zugfestigkeit. DIN 53571 (kPa)
Bruchdehnung. DIN 535⁷I (^)
Stauchhärte. DIN 53577 (kPa).
(40 9?- Kompression)
Stauchfaktor

Brandtest nach ASTM D 1692 - 67 T:
mittlere Abbrandlänge (mm)
mittlere Verlös.chzeit (Sek.)

Beispiel 3

IUD Gewichsteile eines Propylenoxid-Äthylenoxid-Polyäthers auf Basis Glyzerin mit einer Hydroxylzahl von 35.5 und 72 Gew -<7r. bezogen auf alie Hydroxylgruppen, primären Hydroxylgruppen werden mit 2.5 Gewichsteilen Wasser. 0,3 Gewjchtsteilen Tnäthylendiamin. 6 Gewichtsteilen Diäthylenglykol und 40.4 Gewichtsteilen Toluylendiisocyanat (65 Gew.-^r 2.4- und 35 Gew.-<% 2.6-homeres) zu einem weichen, hochelastischen Polyurethanschaumstoff vermischt, der folgende Eigenschaften aufweist:

Rohdichte. DIN 53420 (kg/m³)	42
Zugfestigkeit, DIN 53571 (kPa)	88.26
Bruchdehnung, DIN 53571 (9c)	130
Stauchhärte, DIN 53577 (kPa)
(40% Kompression)	3.43
Stauchfaktor	3,1
Brandtest nach ASTM D 1692 - 67 T:
mittlere Abbrandlänge (mm)	66
mittlere Verlöschzeit (Sek.)	44

Beispiel 4

100 Gewichtsteile des Polyethers aus Beispie! 2 werden mit 2,5 Gewichtsteilen Wasser, 0,3 Gewichtsteilen Triethylendiamin. 4.0 Gewichtsteiien Äthylen- glykol und 33,8 Gewichtsteiien Toluylendiisocyanaf (65 Gew.-% 2,4- und 35 Gew.-% 2,6-Isomeres) in der Mischkammer einer Verschäumungsmaschine vermischt. Nach 11 Sekunden trübt sich die Mischung, die nach weiteren 110 Sekunden fertig aufgeschäumt ist. Der hochelastische, weiche Polurethanschaumstoff besitzt folgende Eigenschaften:

Rohdichte, DIN 53420 (kg/m") 44

Zugfestigkeit, DIN 53571 (kPa) 118,4

Bruchdehnung, DIN 53571 (%) 270
Stauch härte, DIN 53577 (kPa)

(407r Kompression) 2.26

Stauchfaktor 3,1
Brandtest nach ASTM D 1692 - 67 T:

mittlere Abbrandlänge (mm) 35

mittlere Verlöschzeit (Sek.) 25

Beispiel 5

100 Gewichtsteile eines linearen Propylenoxid-Athylenoxid-Polyäthers mit der Hydroxylzahl 25.8 und 10 Gew.-'7r, bezogen auf alle Hydroxylgruppen, primären Hydroxylgruppen werden mit 2.5 Gewichtsteiien Wasser, 0,8 Gewichtsteilen N-Mcthyl-N'-dimethylaminoäthylpiperazin, 3,0 Gewichtsteilen Glyzerin und 31,2 Gewichtsteiien Toluylendiisocyanat (80 Gew.-¹^- 2.4- und 211 Gcw.-'/i 2.6-Isomeres) zu einem elastischen Schaumstoff umgesetzt, der folgende Eigenschaften besitzt:

38	Rohdichte. DIN 53420 (kg/m")	35
78.J5	Zugfestigkeit. DIN 53571 (kPa)	78.45
210	Bruchdehnung. DIN 53571 (V)	250
	Stauchhärte. DIN 53577 (kPa)
1.47	(40 «2 Kompression)	0.59
2.^f>	Stauchfaktor	3.0
	Brandtest nach ASTM D 1692 - 67 T:
25	mittlere Abbrandlänge (mm)	25
14	. mittlere Verlöschzeit (Sek.)	15

π ., . _r ., : „ ι a.

100 Gewichtsteile des Propylenoxid-Athylenoxid-Polyäthers von Beispiel 2 werden mit 2.5 Gewichtsteiien Wasser. 0.5 Gewichtsteilen N,N,N'. N",N"-Pentamethyldiäthylentriamin, 0,5 Gewichtsteiien Dimethylbenzylamin, 0,5 Gewichtsteilen äthoxyliertem-Benzyl-hydroxydiphenyl [hergestellt durch an sich bekannte Benzylierung von 4-Hydroxydiphenyl (nach Friedel-Crafts) und anschließend Addit'-n von 15 Mol Äthylenoxid]. 3,0 Gewichtsteilen Glyzerin und 35.1 Gewichtsteilen 2,4-ToluyIendiisocyanat zu einem weichen hochelastischen Polyätherschaumstoff mit guten physikalischen Eigenschaften umgesetzt. Dieser hat einen Stauchfaktor von 2,8 und weist nach dem ASTM-Test D 1692 - 67 T eine mittlere Abbrandlänge von 25 mm und eine mittlere Verlöschzeit von 17 Sekunden auf.

Beispiel 7

100 Gewichtsteile eines Propylenoxid-Äthylenoxid-PoIyäthers auf Basis Glyzerin mit 75 Gew.-%, bezogen auf alle Hydroxylgruppen, endständigen primären Hydroxylgruppen und einer Hydroxylzahl von 56 werden mit 2,5 Gewichtsteüen Wasser, 0,3 Gewichtsteiien Triäthylentriamin, 5 Gewichtsteilen Thiodiglykol, 30,1 Gewichtsteilen Toluylendiisocy-

anat mit 80 Gew.-% 2,4- und 20 Gew.-% 2,6-lsomerem und 7,5 Gewichtsteilen Toluylendiisocyanat mit 65 Gew.-% 2,4- und 20 Gew.-% 2,6-Isomerem zu einem weichen, hochelastischen Polyurethanschaumstoff mit guten physikalischen Eigenschaften umgesetzt. Der erhaltene Schaumstoff hat einen Stauchfaktor von 2,9 und weist nach dem ASTM-Test D 1692 - 67 T eine mittlere Abbrandlänge von 27 mm und ehe mittlere Verlöschzeit von 16 Sekunden auf.

Beispiele

100 Gewichisteile eines Propylenoxid-Äthylenoxid-Polyäthers auf Basis Trimethylolpropan und Hexantriol (Molverhältnis 1:1) mit einer Hydroxylzahl von 36 und einem Anteil von 56.0 Gew.-", bezogen auf alle Hydroxylgruppen, primären Hydroxylgruppen werden mit 2,5 Gewichtsteilen Wasser, 0,3 Gewichtsteilen Triethylendiamin, 4 Gewichtsteilen Pentandiol-1,5 und 28,1 Gewichtsteilen Toluylendiisocyanat (65 Gew.-% 2,4- und 35 Gew.-% 2,6-Isomeres) zu einem weich-elastischen Polyätherurethanschaumstoff ^umgesetzt.

Dieser besitzt folgende Eigenschaften:

Rohdichte, DIN 53420 (kg/W)	48
Zugfestigkeit, DIN 53571 (kPa)	137,29
Bruchdehnung, DIN 53571 (%)	455
Stauchhärte, DIN 53577 (kPa)
(40% Kompression)	2,35
Stauchfaktor	3,0
Brandtest nach ASTM D 1692 - 67 T:
mittlere Abbrandlänge (mm)	74
mittlere Verlöschzeit (Sek.)	61

Beispiel 9

100 Gewichtsteile eines verzweigten Polyäthers aus Trimethylolpropan und Hexantriol (Molverhältnis 1:1), Butylenoxid-1,2 und A thylenoxid mit einer Hydroxylzahl von 33,6 und 66 Gew.-%, bezogen auf alle *> Hydroxylgruppen, primären Hydroxylgruppen werden mil 3,0 Gewichtsteilen Butin-(2)-diol-l,4, 2,5

Gcwiimsiciicn 'A'ussci, 0,3 GcwiLiiisiciicii Tiiaiiiy-

lendiamin und 36,6 Gewichtsteilen Toluylendiisocyanat (80 Gew.-% 2,4- und 20 Gew.-% 2,6-Isomeres) α, in der Mischkammer einer Verschäumungsmaschine vermischt, in die noch zusätzlich unter 0,98 bar Überdruck Luft eingetragen wird und in eine Form gefüllt, in der die Schaumbildung erfolgt. Der fertige hochelastische, weiche Polyätherschaumstoff hat folgende Ei- v. genschaften:

Rohdichte, DIN 53420 (kg/m³)	30
Zugfestigkeit, DIN S3571 (kPa)	127,49
Bruchdehnung, DIN 53571 (%)	385
Stauchhärte, DIN 53577 (kPa)
(40 % Kompression)	0,88
Stauchfaktor	2,9
Brandtest nach ASTM D 1692 - 67 T:
mittlere Abbrandlänge (mm)	51
mittlere Verlöschzeit (Sek.)	23

und 38,9 Gewiehtsteilen Toluylendiisoeyanat (65 Gew.-% 2,4- und 35 Gew-% 2,6-Isomeres) zu einem weichen Polyurethanschaumstoff umgesetzt. Dieser Schaumstoff besitzt einen Stauchfaktor von 3,0 und hat nach der ASTM-Methode D 1692 - 67T eine mittlere Abbrandlänge von 23 mm und eine mittlere Verlöschzeit von 13 Sekunden.

Beispiel 11

100 Gewichtsteile eines trifunktionellen Polyäthers aus Phloroglucin, Propylenoxid und Äthylenoxid mit der Hydroxylzahl 46 und 68 Gew.-%, bezogen auf alle Hydroxylgruppen, primären Hydroxylgruppen werden mit 2,5 Gewiehtsteilen Wasser, 0,3 Gewiehtsteilen Triethylendiamin, 5,0 Gewiehtsteilen Diäthanolamin und 38,2 Gewiehtsteilen Toluylendiisocyanat (80 Gew.-% 2,4- und 20 Gew.-% 2,6-Isomeres) zu einem weichen, hochelastischen Polyurethanschaumstoff umgesetzt, der einen Stauchfaktor von 3,1 aufweist und der nach dem ASTM-Test D 1692 - 67 T selbstverlöschend ist. Der Schaumstoff hat eine mittlere Abbrandlänge von 46 mm und eine mittlere Verlöschzeit von 33 Sekunden.

Beispiel 12

100 Gewichtsteile eines schwach verzweigten Propylenoxid-Äthylenoxid-Polyäthers auf Basis Trimethylolpropan und Dipropylenglykol (Molverhältnis 1:1), mit einer Hydroxylzahl von 42 und 12 Gew.-%, bezogen auf alle Hydroxylgruppen, primären Hydroxylgruppen werden mit 2,5 Gewiehtsteilen Wasser, 0,3 Gewiehtsteilen Triäthylendiamin, 1 Gewichtsteil l-Aminopropanol-2 und 52 Gewiehtsteilen Toluylendiisocyanat (80Gew.-% 2,4- und 20Gew.-% 2,6-Isomeres) zu einem weichen, hochelastischen Polyurethanschaumstoff umgesetzt. Dieser hat einen Stauchfaktor von 2,8 und ist nach dem ASTM-Test D 1692 - 67 T selbstverlöschend; er hat eine mittlere Abbrandlänge von 30 mm und eine mittlere Verlöschzeit von 21 Sekunden.

Beispiel 13

iGG Gcwiciusiciic des rrupyiciioxui-Aiiiyiciioxid-Polyäthers von Beispiel 2 werden gleichzeitig mit 2,5 Gewiehtsteilen Wasser, 3,5 Gewiehtsteilen Diisopropanolamin, 1,0 Gewichtsteil Triäthanolamin, 4,5 Gewiehtsteilen einer Lösung bestehend aus 28 Gewiehtsteilen des Propylenoxid-Äthylenoxid-Polyäthers von Beispiel 2, 1 Gewichtsteil Diäthylenglykol und 1 Gewichtsteil Triäthylendiamin, sowie 36,7 Gewiehtsteilen Toluylendiisocyanat (80 Gew.- % 2,4- und 20 Gew.-% 2,6-Isomeres) der Mischkammer einer Verschäumungsmaschine zugeführt, in die gleichzeitig Luft mit 0,98 bar Überdruck eingeleitet wird. Das aus der Mischkammer austretende schäumfähige Gemisch wird auf das Förderband der Maschine gebracht, auf dem die Schaumbildung nach 10 Sekunden einsetzt und nach weiteren 100 Sekunden abgeschlossen ist. Der entstandene hochelastische weiche Polyätherschaumstoff hat folgende Eigenschaften:

Beispiel 10

100 Gewichtsteile des Propylenoxid-Äthylenoxid-Poiyäthers von Beispie! 2 werden mit 2,5 Gewichtsteilen Wasser, 0,3 Gewichtsteüen Triäthylendiamin, 8,0 Gewichtsteilen 3-Chlorpropandiol-l,2 Rohdichte, DIN 53420 (kg/m³)
Zugfestigkeit, DIN 53571 (kPa)
Bruchdehnung, DIN 53571 (%)
Stauchhärie, DIN 53577 (kPa)
(40% Kompression)
Stauchfaktor

41

68,65
135

1,77
3,4

Brandtest nach ASTM D 1692 - 67 T:
mittlere Abbrandlänge (mm)
mittlere Verlöschzeit (Sek.)

44
47

Rohdichte, DIN 53420 (kg/m^J)	41
Zugfestigkeit, DIN 53571 (kPa)	68,65
Bruchdehnung, DIN 53571 (%)	175
Stauchhärte, DIN 53577 (kPa)
(40% Kompression)	0,88
Stauchfaktor	3,2
Brandtest nach ASTM D 1692 - 67 T:
mittlere Abbrandlänge (mm)	36
mittlere Verlöschzeit (Sek.)	18
Beispiel 15

standene hochelastische, weiche Polyurethanschaumstoff hat folgende Eigenschaften:

ί Beispiel 14

'{■■ 100 Gewichtsteile des Propylenoxid-Äthylen-

I] oxid-PolyäthC's von Beispiel 2 werden zusammen mit

κΐ 2,5 Gewichtsteifen Wasser, 1,5 Gewichtsteilen N-Me-

thylmorpholin, 0,2 Gewichtsteilen N-Methyl-N'-di-

!§ methylaminoäthyl-piperazin, 1,0 Gewichtsteil Diiso-

propanolamin, 3,0 Gewichtsteilen Glyzerin und 32,6 Gewichtsteilen Toluylendiisocyanat (80 Gew.-% 2,4- und 20 Gew.-% 2,6-Isomeres) der Mischkammer einer Verschäumungsmaschine zugeführt, in die noch unter 0,98 bar Druck Luft eindosiert wird. Das schäumfähige Gemisch läuft auf das Transportband, auf dem die Schaumbildung kontinuierlich vonstatten geht. Der erhaltene hochelastische weiche Polyurethanschaumstoff hat folgende Eigenschaften:

100 Gewichtsteile des Propylenoxid-Äthylenoxid-Polyäthers von Beispiel 2 werden mit 2,5 Gewichtsteilen Wasser, 5 Gewichtsteilen Butandiol-1,4, 2 Gewichtsteilen Triethanolamin, 5 Gewichtsteilen eines Gemisches aus Dimethylbenzylamin und y-Phenoxypropylenoxid (Molverhältnis 1:1), 21 Gewichtsteilen Toluylendiisocyanat (65 Gew.-% 2,4- und 35 Gew.-% 2,6-Isomeres) vermischt und die homogene Mischung in eine Form gegeben, in der die ocilauinuiiiiuiig cifuigi. Del ciiisianuciic wcn-iic hochelastische Polyurethanschaumstoff hat einen Stauchfaktor von 3,2 und ist selbstverlöschend; nach dem ASTM-Test D 1692 - 67 T hat er eine mittlere Abbrandlänge von 29 mm und eine mittlere Verlöschzeit von 22 Sekunden.

Beispiel 16

100 Gewichtsteile eines Propylenoxid-Äthylenoxid-Polyäthers auf Basis Trimethylolpropan und Hexantriol (Molverhältnis 1:1), mit 78 Gew.-%, bezogen auf alle Hydroxylgruppen, endständigen primären Hydroxylgruppen und einer Hydroxylzahl von 35,4 werden in der Mischkammer einer Verschäumungsmaschine mit 2,5 Gewichtsteilen Wasser, 0,5 Gewichtsteilen Triethylendiamin, 1,0 Gewichtsteilen Hydroxyäthyläthylendiamin, 16,5 Gewichtsteilen Toluylendiisocyanat mit 80% 2,4- und 20% 2,6-Isomeren und 16,5 Gewichtsteilen Toluylendiisocyanat mit 65% 2,4- und 35% 2,6-Isomeren vermischt. Der ent-

Rohdichte, DIN 53420 (kg/m¹) ·	35
Zugfestigkeit, DIN 53571 (kPa)	49,03
Bruchdehnung, DIN 53571 (%)	130
Stauchhärte, DIN 53577 (kPa)
(40 % Kompression)	1,47
Stauchfaktor	3,2
Brandtest nach ASTM D 1692 - 67 T.
mittlere Abbrandlänge (mm)	33
mittlere Verlöschzeit (Sek.)	24

Beispiel 17

100 Gewichtsteile des Propylenoxid-Äthylenoxid-Polyäthers von Beispiel 17 werden mit 2,5 Gewichtsteilen Wasser, 0,2 Gewichtsteilen Triäihyleivdiamin, 5,0 Gewichtsteilen 4,4-Dimethylaminodiphenylmethan, 17,0 Gewichtsteilen Toluylendiisocyanat mit 80 Gew.-% 2,4- und 20 Gew.-% 2,6-Isomeren und 17,0 Gewichtsteilen Toluylendiisocyanat mit 65 Gew.-% 2,4- und 35 Gew.-% 2,6-Isomeren vermischt, wodurch ein weicher, hochelastischer Polyurethanschaumstoff entsteht, der folgende Eigenschaften hat:

Rohdichte, DIN 53420 (kg/m¹) 40 Zugfestigkeit, DIN 5.3571 (kPa) 68,65

Bruchdehnung, DIN 53571 (%) 170
Stauchhärte, DIN 53577 (kPa)

(40 % Kompression) 0,32
Brandtest nach ASTM D 1692 - 67 T:

mittlere Abbrandlänge (mm) 35

mittlere Verlöschzeit (Sek.) 20

Beispiel 18

100 Gewichtsteile des Propylenoxid-Äthylenoxid-Polyäthers von Beispiel 17 werden mit 2,5 Gewichtsteilen Wasser, 0,2 Gewichtsteilen Triäthylendiamin, 5,0 Gewichtsteilen 4,4'-Diffi*;thylamino-

Toluylendiisocyanat mit 80Gew.-<% 2,4- und 20Gew.-% 2,6-Isomeren und 16,8 Gewichtsteilen Toluylendiisocyanat mit 65 Gew.-% 2,4- und 35 Gew.-% 2,6-Isomeren innig vermischt. Nach einer Startzeit von 12 Sekunden beginnt die Schaumbildung, die nach 120 Sekunden abgeschlossen ist. Es hat sich ein weicher hochelastischer Polyurethanschaumstoff gebildet, der folgende Eigenschaften besitzt:

Rohdichte, DIN 53420 (kg/m³) 37 Zugfestigkeit, DIN 53571 (kPa) 49,03

Bruchdehnung, DIN 53571 (%) 115
Stauchhärte, DIN 53577 (kPa)

(40 % Kompression) 2,16

Stauchfaktor 3,1
Brandtest nach ASTM D 1692 - 67 T:

mittlere Abbrandlänge (mm) 32

mittlere Verlöschzeit (Sek.) 18

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Herstellung von flammwidrigen, weichelastischen Polyurethanschaumstoffen mit einem Stauchfaktor über 2,5 durch Umsetzung von aromatischen Polyisocyanaten mit Polyäthern, die mindestens zwei Hydroxylgruppen und ein Molekulargewicht von 1500 bis 10 000 aufweisen und in denen mindestens 10 Gew.-% der vorhandenen Hydroxylgruppen primäre Hydroxylgruppen darstellen, Vernetzungs- bzw. Kettenverlängeningsmitteln mit einem Molekulargewicht von 18 bis 1500 in Gegenwart von Treibmitteln, Katalysatoren und gegebenenfalls anderen Zusatzstoffen in Abwesenheit von Schaumstabilisatoren vom Typ der PoIyätherpolysiloxane, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung nach dem one-shot-Verfahren mit destilliertem Toluylendiisocyanat als aromatischem Polyisocyanat erfolgt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polyisocyanat destilliertes Toluylendiisocyanat im Gemisch mit aliphatischen und cycloaliphatischen Diisocyanaten oder 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat oder m-Phenylendiisocyanat, wobei deren Menge jedoch kleiner als 50 Gew.-% der gesamten Polyisocyanatmenge ist, verwendet.