DE2127040A1

DE2127040A1 - Verfahren zur Herstellung eines hydrophilen Polyurethanschaumes

Info

Publication number: DE2127040A1
Application number: DE19712127040
Authority: DE
Inventors: Wolfhausen Dittes Peter (Schweiz)
Original assignee: Nauer & Co Fritz
Current assignee: Nauer & Co Fritz
Priority date: 1970-06-05
Filing date: 1971-06-01
Publication date: 1971-12-09
Also published as: BE768054A; DE2127040B2; FR2094066B1; AT317556B; GB1354576A; FR2094066A1; CH533150A

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hydrophilen Polyurethanschaumes durchgleichzeitige Umsetzung von äthergruppenhaltigen Polyolen mit Polyisocyanaten in Gegenwart eines Schaumstabilisators und von Katalysatoren; sie betrifft weiterhin das so erhaltene Verfahrensprodukt sowie eine besondere Anwendung des Verfahrens .

Es ist bekannt, Urethangruppen aufweisende weiche Schaumstoffe aus· äthergruppenhaltigen, linearen und/oder verzweigten Polyolen, hauptsächlich Diolen, und Polyisocyanaten, insbesondere Diisocyanaten, in Gegenwart von Treibmitteln wie Wasser und weiteren Hilfsstoffen herzustellen.

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Die Hilfsstoffe sollen dabei die Schaumbildung erleichtern oder ein Zusammenfallen des Schaumes nach dem Ende der Gasbildungsreaktion verhindern; dies sind die sogenannten Schaumstabilisatoren, wie Organopolysiloxan-polyalkylenglykoläther, Seifen, äthoxylierte Fettsäureester usw.. Weitere Hilfsstoffe sind Katalysatoren, die dafür sorgen, dass die bei der Schaumbildung ablaufenden Vorgänge allgemein und untereinander mit

der richtigen Geschwindigkeit vor sich gehen. B - .

Die nach dem sogenannten " one-shot"-Verfahren,

d.h. durch Vermischung sämtlicher Komponenten und sofortigen Austrag, hergestellten Polyurethanschäume finden ausgedehnte Verwendung in der Industrie, im Haushalt und im Unterhalts- und Reinigungsgewerbe.Ein wesentlicher Nachteil aller bisher bekannten Schaumstoffe, auch derjenigen, die nicht auf Polyurethanbasis hergestellt sind, ist deren Hydrophobie. Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines hydrophilen Polyurethanschaumes.

Natur- und Viskoseschwämme, schwammähnliche

) Reinigungslappen, die auch peptidähnliche Materialien enthalten können,und Leder (Hirschleder) sind soweit hyrophil,dass sie von einer nassen Unterlage Wasser aufzunehmen, vermögen. Das gleiche trifft für Polyurethanschwämme zu. Diese Wasseraufnahme beruht auf der Anwesenheit von Hohlräumen und Kapillaren. Esgelingt jedoch nicht, die nasse Unterlage mit einem bereits feuchten Schwamm oder Leder völlig trocken zu wischen; es verbleibt stets eine gewisse ¥assermenge auf der Unterlage. Dies ist allgemein bekannt, so dass die Industrie spezielle . Trocknungsflüssigkeiten - meist auf der Grundlage von Methanol - entwickelt hat, die auf die völlig zu trocknenden Flächen, insbesondere Fenster, Spiegel und Autokarrosserien,

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aufgesprüht werden. Ihre Verwendung ist teuer und für Lacke und Farben nicht unschädlich.

Es sind schon Versuche unternommen worden, die Hydrophilität von Polyurethanschaum zu erhöhen. Dabei ging man zunächst so vor, dass man hydrophilere Polyoikomponenten oder salzartige Zusätze in der Reaktionsmischung verwendete. Solche Zusätze steigern zwar zunächst die Hydrophilie; diese verliert sich aber nach ca. 24 bis 48 Stunden, weil im Schaum Sekundärreaktionen auftraten.

Eine zweite Möglichkeit, den Schaum hydrophiler zu machen, ist eine chemische· Nachbehandlung, beispielsweise durch Aufpfropfen hydrophiler Verbindungenoder durch Modifizieren der Schaumstruktur selbst. Diese Möglichkeit verbietet sich aus ökonomischen Gründen und würde, davon abgesehen, kaum zu reproduzierbaren Ergebnissen führen.

Schliesslich ist auch schon seit langem vorgeschlagen worden, Cellulose und/oder deren Derivate, insbesondere Ester und Aether, der Reaktionsmischung zuzusetzen. Da aber ein grosser Teil dieser Stoffe vom hydrophoben Polyurethan bei der Schaumbildung eingeschlossen wird, muss man zur Erzielung ausreichender Hydrophilie des Schaumes so grosse Mengen anwenden, dass die physikalischen Eigenschaften des Schaumes auf unannehmbare Werte absinken.

Ausgedehnte Forschungen führten nun zum Ergebnis, dass man einen vollständig hydrophilen Polyurethanschwamm mit ausgezeichneten physikalischen Werten, insbesondere Festigkeitswerten, erhält, wenn man eine bestimmte, nachstehend definierte PolyätherpolyoL-komponente sowie einen besonderen Zusatz zur Reaktionsmischung verwendet und überdies beim Aufschäumvorgang bestimmte Verfahrensparameter steuert. 109850/1852

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch' gekennzeichnet, dass man als Polyolkomponente des Reaktionsgemisches das Anlagerungsprodukt von 35 bis 100 Molteilen a) Aethylenoxyd oder b) Aethylenoxyd und Propylenoxyd, wobei Aethylenoxyd überwiegt, an l· Molteil eines aliphatischen Diols, das geringe Mengen eines Triols enthalten kann·, verwendet resp. in der Polyolkomponente mitverwendet, dass man im Reaktionsgemisch ein Aequivalentverhältnis von Polyisocyanatkomponente zu Polyolkomponente von (80 - 105} : 100 einstellt, und dass man durch Zugabe einer inerten, verdampfbaren Flüssigkeit zum Reaktionsgemisch die Temperatur an keiner St<
lässt.

ner Stelle des sich bildenden Schaumes über 120 C ansteigen

Als Polyolkomponente des erfindungsgemäss herzustellenden Polyurethanschaumes verwendet man in der Regel 30 bis 100 fo, bezogen auf das Gewicht der Polyolkomponente, der erwähnten hochhydrophilen Anlagerungsverbindung. Diese wird bevorzugt aus Aethylen- oder Propylenglykol erhalten, dem geringe Mengen Glycerin beigemischt sein können, und an welches das Aethylenoxyd oder ein Gemisch aus Aethylen- und Propylenoxyd mit ersterem als Hauptbestandteil angelagert wird. Andere aliphatische Diole, die in Frage kommen, sind Trimethylenglykol, Diäthylenglykol, Dipropylenglykol, Butandiol-(1,3), Butandiol-(1,4)-, Bis-(hydroxymethyl)-cyclohexane weitere Glykoläther usw.. Die erwähnte Polyolkomponente stellt also einen Polyäther mit endständigen OH-Gruppen dar, der pro Molekül mindestens zwei freie OH-Gruppen aufweist. Falls das' beschriebene Polyätherpolyol nicht als alleiniges Polyol verwendet .wird, setzt man es in der Regel in Mischung mit einem anderen Polyätherpolylol ein. Bevorzugt ist ein stark ver-

■v 10 9 8 5 0/185^

zweigtes Polyätherpolyol auf Basis eines aliphatischen Triols, das mit Propylenoxyd oder Mischungen aus Propylenoxyd und Aethylenoxyd veräthert ist.

Als Polyisocyanatkomponente lassen sich die für diesen Zweck bekannten Verbindungen einsetzen. Beispiele sind: Toluylendiisocyanat-(2,4), Toluylendiisocyanat(2,5), Gemische dieser beiden Stoffe, Diphenylmethandiisocyanat-(1,3), Naphthylendiisocyanat-(1,5) und (1,4), Hexamethylendiisocyanat, dimeres Toluylendiisocyanat-(2,4), 4,4*-Diphenylmethandiisocyanat, Cyclohexandiisocyanat-(1,4), 4,4', 4^tl-Triphenylmethan-triisocyanat, Polymethylen-polyphenylisocyanat mit 3 bis 6 Benzolringen usw.. Bevorzugt verwendet man jedoch die Toluylendiisocyanate als reine Verbindungen oder als Isomerengemisch«

Die zu verwendenden Schaumstabilisatoren und Katalysatoren sind in der Technik der Polyurethanschaumherstellung bekannt. Während die sogenannte Treibreaktion, die für das Volumengewicht und die Porosität des Schaumes verantwortlich ist, bevorzugt durch tertiäre Amine wie Triäthylendiamin oder Tetramethylbutylendiamin katalysiert wird, verwendet man zur Katalyse der Vernetzung, die die Schaumfestigkeit bestimmt, in der Regel Organometallverbindungen wie Zinndioctoat oder Zinndilaurat, Als Schaumstabilisatoren kommen äthoxylierte siliciumhaltige Stoffe, etwa wasserlösliche Organopolysiloxan-polyalkylenglykoläther, in Betracht, denen man gewöhnlich Emulgatoren wie sulfonierte Rizinusöle, Aethylenoxyd-Addukte an hydrophobe, Hydroxyl- und/oder Aminogruppen enthaltende Substanzen, Seifen usw. zugibt. Weitere Hilfsstoffe sind Füllstoffe, Farbstoffe, Weichmacher usw.. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist das

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- 6 Aequivalentverhältnis von Polyisocyanat zu Polyol. Dieses

wird gewöhnlich &i& "Urethankennzahl" oder, im Falle des Toluylendiisocyanats, "TDI-Wert" genannt. Dieser Wert gibt die Anzahl Isocyanatgruppen an, die im Reaktionsgemisch auf 100 OH-Gruppen mit reaktionsfähigen Η-Atomen in der Polyolkomponente kommen. Erfindungsgemäss beträgt die Urethankennzahl 80 bis 105 und wird bevorzugt unter 100 gehalten. Da das Treibmittel Wasser einen Teil der Isocyanatgruppen zersetzt, liegeriim auskondensierten Schaum freie Hydroxylgruppen in den Urethanmolekülen vor, die wahrscheinlich zur ausgezeichneten Hydrophilie der Produkte beitragen.

Ein weiteres wesentliches Merkmal des erfindungsgemässen Verfahrens ist die Steuerung der Temperatur im erzeugten Schaum. Es ist bekannt, dass die Urethanbildung aus Isocyanat- und Hydroxylgruppen exotherm ist, ebenso die Reaktion von Isocyanat mit Wasser unter C0_p-Abspaltung (Treibreaktion) . Aus den exothermen Reaktionen resultiert eine bedeutende Temperatursteigerung im erzeugten strangförmigen Schaumblock, da der Schaum weitgehend wärrceisolierend wirkt. Die Temperatursteigerung beim allgemein für flexible Schäume und auch erfindungsgemäss angewandten Einstufenverfahren (" one shot") ist höher als beim sogenannten Zweistufenverfahren, das mit einem Prepolymer arbeitet.

Im allgemeinen, d.h. bei Schaumblöcken mit einem

2 Querschnitt von 0,25 bis 1 m , steigt die Temperatur im

Blockinnern auf 140 bis 160 C und kann bis zu 220 C erreichen. Bei diesen Temperaturen werden Nebenreaktionen, insbesondere' die sogenannte Biuret- und die Allophanatreaktion, begünstigt. Es wurde nun festgestellt, dass die Hydrophilität des Schaumes durch diese Nebenreaktionen stark vermindert wird. Dies zeig-

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te sich u.a. darin, dass die kühler bleibenden Aussenbereiche des Schaumblockes bei der Aufschäumung hydrophil waren und nach ca. 48 Stunden ihre Hydrophilität verloren hatten, während die Innenbereiche auch' zu Beginn der Herstellung nur eine ganz schwach ausgeprägte Hydrophilität aufwiesen..

Erfindungsgemäss wird die Temperaturregelung durch ein Kühlmittel vorgenommen, welches der Reaktionsmischung vor dem Aufschäumen beigemischt wird. Dazu wird eine inerte, verdampfbare Flüssigkeit verwendet. Bei der Schaumbildung nimmt diese Flüssigkeit einen Teil der Reaktionswärme auf und verdampft. Auf diese Weise ist eine sehr gute Temperaturregelung möglich, weil bei starker Wärmeentwicklung eine starke Verdampfung, d.h. eine starke Wärmebindung, auftritt.

Als Kühlflüssigkeit verwandet man bevorzugt organische Verbindungen mit möglichst hoher Verdampfungswärme und einem den Verhältnissen der Reaktion angepassten Siedepunkt. Besonders bewährt haben sich halogenierte Kohlenwasserstoffe wie Dichlormethan, Dichlordifluormethan, Trichlorfluormethan, Dichlorfluormethan, Chloroform, Trichlortrifluoräthan, Dichlortetrafluoräthan usw.. Durch Verwendung von Gemischen gelingt eine noch flexiblere Anpassung an die Kühlerfordernisse und eine stufenweise Kühlung.

Obwohl einige der beispielsweise erwähnten Kühlmittel auch schon als Treibmittel in Polyurethanschäumen verwendet wurden, dient beim vorliegenden Verfahren ausschliesslich Wasser, d.h. das damit entwickelte CO«, als Treibmittel. Es war bisher unbekannt und lag nicht nahe, mit den erwähnten verbindungen lediglich den Temperaturverlauf beim Aufschäumen zu steuern; zudem sind auch Kühlmittel geeignet, die als r Treibmittel ungeeignet sind.

109850/1852 -_: ,·..

· . 21270Λ0

Nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhält man ausgezeichnet feste, jedoch flexible Schäume, die in bisher unbekanntem Masse hydrophil sind. Aus dem Schaummaterial geschälte Lappen gestatten es sogar in feuchtem Zustand, eine nasse Fläche völlig trocken zu wischen, was bisher nicht möglich war. Bisher stellte sich stets ein Gleichgewicht zwischen den Wassermengen auf dem Substrat und im Schaum bzw. Reinigungstuch ein, so dass eine bestimmte, im günstigsten te Fall recht kleine Wassermenge auf dem Substrat verlieb, die sich als Schleier und in Form von Tröpfchen bemerkbar machte. In den folgenden Beispielen sind entsprechende Eigenschaftswerte angeführt.

Die Hydrophilität kann nun noch weiter verbessert werden, wobei gleichzeitig der Schaum beim Aufsaugen von Wasser quellfähig wird, wenn man der Reaktionsmischung als Quellmittel ein anorganisches Silikat mit Blattstruktur,z.B. Montmorillonit, Bentonit, Lithium-Natrium-Magnesium-Fluorsilikate usw. in Mengen bis zu 20 Gew.-^ zugibt. Dieses Quellmittel wird in die Zellwände des Schaumes eingebaut, ^p vom Schaum aber nur schlecht benetzt, so dass es nicht vollständig eingeschlossen wird.

Der wie oben hergestellte Polyurethanschaum ist zur Weiterverarbeitung als Reinigungslappen geeignet, da er ziemlich feinporig ist. Will man jedoch aus der erwähnten Reaktionsmischung einen Schaum herstellen, der sich als Rohmaterial für Reinigungsschwämme mit einem dem Naturschwamm ähnlichen Aussehen eignet, so ist die Zugabe eines weiteren . Hilfsmittels, eines sogenannten Zellzerstörers, notwendig. Dieses Hilfsmittel ist bekannt; es bewirkt die Vereinigung von Kapillaren zu grösseren Alveolen, ohne dass die Sehaum-

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©ha© i§§§ äit

Sa wwä© nun %e.QWQh%e%_t ims, die feishe? verwsn ₁ iilifcene .esthaitenaen Pasten §d.e.r· Smulsienen. &u \ies,e.ntlienen Vapluet 4θρ HyäP©phiiitäl funken,

nun gifuncJiR, ^s§ öupsb gumiaehsn ßtup

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iin §4Χϋ?9Ώ in grosser Verdünnung und enthält, Die Herstellung des neuen Hilfsg viir4 an einein Beispiel weiter unten erläute.i't*

Die. Reacti©nsmiscihung sur iferstellung d.§s epl'iii« dung§geniä.s,9en Folyttretkanaekauroes enthält demnach in 4ep Begel folgende, lesMndteile,, deren Mengenbereiche. ebenfalls angegeben sind, ..

l_t PölyqlHQFipQnent§ \

aj Anlagerungsprpdukt vgn 3SMs IQQ Malteilen Alkylenan l ftolteil pietl,,

mit starker fergweigung« in Mengen« Verhältnissen ¥©n a) zu b) wie IQQ : Q bis 50 ; SQ, bevorzugt etwa, ?0 ί 30>j 100 feile j

2, Polyisopyanatkamponente:

Söviele Teile, um eine Urethankenn?.ahl von 80 bis 105, bevorzugt 90 bis 99»5 ?U erzielen;

3, Quellmittel auf Basis von anorganischen Li^Na-Mg-Fluo Silikaten ("Makaloid") oder Montmorillonit: 0 bis 20 Teilei

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4, Treibmittel (Wasserh 1,1 hU 1,1 Teile j I, Treifekafcalysafcsri 0,1 Mi I Teil j

g, UpethanisafcalysafceF ι Q? Qi fei§ I₁I Teile? 7_f aehamnsfcafeitisafcon 0,IMsI₁I Τ§ίΐ§ΐ i, Kühlmittell i©¥iel Teil©, umeine M

im Sehaum vqs XiQ^e _r beversugfc IQ⁹ M§ i-etws S. bis IQ Teile« epgtellung.van iehaumsteffea, 4ie YßFv?eind§"| werigii'sQiieii, v/ipä n§sh die K©i?ipo|ienii§ sug-essetg^. (silikenhaltige

» und map in Ksmpangnte 1 ii§pergig^, yon

^ Silikon 0rit,häl1*, vepweRäet man auf IQQ feile 4eF Iqpipe>n§n.te 1 in ο^ϋ^Ρ Tabelle 0,| bii I T@ile_¥ In bg^anntSF maji iji d.§r Re§kt.i@R§mis8HviB.g tuf-fe, um elgn

ag? Iwgführuni d§§ Verfahrens müs i näher erläutert WgPdUi₁ gi@ §in.d. d.em fa@hm§nrj ge^=

Verfahrensbeispielg

Das zu erläuternde. Verfahren mrä in einer a,upier?eugujRg§ina§ebiine aois.geftltet, 4ie, al§ einen--üb^i» die Schaumst.rangbreite,

ge.hend.eB Miseh- μη^, Ablagekopf, §in§n Steigtunnel mit gung und tine ilaQhreaktiQtisatf^akt aufweist. Das band des §eha.ume.§ b§v?egt §ieh mi% ea.t.lii m/mi.n big S m/min. Der entstehende SQha.umsitrangι ea 1 m bi§ 2 m breit und O_xB bis Q,8 m hoeh» wird am Ende der tiachreaktionsstreekg zu Blöcken

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Beispiel 1 . '

Dem Miseh- und Ablagekopf der Schaumerzeugungsanlage werden pro Zeiteinheit folgende Stoffe in den angegebenen Mengen zugeführt, wobei Teile für Gewichtsteile stehen:

1. a) Hochäthoxyliertes Polyätherdiol auf Basis Aethylen-

glykol, ca. 65 Aethoxygruppen pro Molekül, OH-Zahl = 56, M = 2200: 90 Teile ("DD 3002", Bayer), b) Stark verzweigtes hochreaktives Polyätherpolyol,erhalten durch Anlagerung von Propylenoxyd an Glycerin, M = 3900, OH-Zahl: 38 ("Desmophen 3900", Bayer): 10 Teile.

2. "Makaloid" (Natrium-Lithium-Magnesiumfluorsilikat der Firma Inerto Co., Las Vegas), als Quellmittel: 5 Teile;

3. Toluylendiisocyanat, Isomerengemisch 2,4.(65$) und 2,6 (35 %'): 28 Teile;

4. Wasser: 2 Teile;

5. Tetramethylbutylendiemin: 0,6 Teile;

6. Schaumstabilisator ("DD 3045", Bayer) 1,5 Teile;

7. Urethankatalysator: Zinn-(II)-octoat, 0,4 Teile;

8. Kühlmittel: "Frigen 11", 5 Teile.

Die aus dem Ablagekopf austretende Mischung hatte eine Temperatur von 23 C. Die Urethankennzahl des Ansatzes betrug ca. 95. Bei der Aufschäumung und Nachreaktion stieg die Temperatur im Schaumstoffstrang auf 115 C* Es wurde ein völlig hydrophiler Schaumstoff erhalten, dessen Eigenschaften weiter unten angegeben sind (Tabelle 2). Aus dem Schaumstoff wurden auf einer Schälmaschine 0,8 cm dicke Reinigungslappen geschnitten, die ihre Hydrophilität auch nach oftmaliger Wäsche in "freissem Wasser beibehielten.

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Beispiel 2 (Vergleiche)

a) Es wurde mit Komponenten 1 bis 7 des Beispiels 1 gearbeitet, Komponente 8- jedoch weggelassen. Die Temperatur im Schaumblock.stieg bis auf 165 C. Die Eigenschaften der Randpartien des Blockes, bis zu einer Tiefe von ca. 10 cm, waren mit denjenigen des Blockes nach Beispiel 1 identisch. Die Eigenschaften im Schaumstoffkern . wurden sofort bei der Herstellung und nach 72 Stunden ge-

* messen. Sie sind in der Tabelle 2 angegeben. Während die mechanischen Eigenschaften und die Dichte dieses Vergleichsproduktes denjenigen des Beispiels 1 entsprachen, war die Hydrophilität, gemessen durch den Wischfaktor, unzureichend.

b) Es wurde mit den Komponenten 2 bis 8 des Beispiels 1 gearbeitet. Anstatt Komponente 1 wurde kein Gemisch, sondern Komponente lh ("Desmophen 3900") allein verwendet. '

Die Eigenschaften dieses Vergleichsproduktes sind in der Tabelle 2 (s.u.) angegeben. Obwohl die Temperatur des Schaumblockes bei der Herstellung 120 C nicht überstieg, » war die Hydrophilität unzureichend.

c) Es wurde ein weiterer Vergleichsversuch mit den gleichen Komponenten wie im Vergleich b) unternommen, jedoch unter Weglassung des Kühlmittels (Komponente 8). Die Temperatur im Schaumblock stieg auf 165 C. Weder die äusse-

. ren noch die inneren Partien des Blockes waren hydrophil. Beispiel 3

Ea wurde wie in Beispiel 1 gearbeitet, jedoch un-· ter Weglassung der Komponente 2. Es ergab sich ein Schaumstoff mit geringerer Quellung als derjenige des Beispiels 1, jedoch mit völlig ausreichender Hydrophilität (siehe Werte in Tabelle 2). ■ ~ .

10 c.: S .. ... / i H b 2

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öwiöß kenn'ein Stotsljpiter mgggßbmi werden kl.

in etid Ägehtefiffler i@g 9ehfiuatk&|»f ee der 'AttJV enift® ifiihrt wafi die gieiehen KörtipöRenttn die in Beispiel 1 angegeben äinA, vfofeei ebenfalls die angeführten Mengenverhäitniöse e-ingthaiten werden. Zusätzlich mischt man IjI teile der aaeh Beispiel 4a erhaltenen dispersion sowie Luft bei»

ifach der in Beispiel 1 angegebenen Arbeitsweise wird ein bloekartiger Schaiimstrang erhalten, wobei die Höchsttemperatur int Innern des Blockes löö 0 betrug* Der Block wurde dann in Mnzelsehwäffime zerschnitten, deren Eigenschaften in fabeile 2 angegeben sind,

c) Vergleichsversuch

Es wird die Arbeitsweise des Beispiels 4b mit derjenigen des Beispiels 2c kombiniert» Es entstand ein Schwamm,

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ί·127'040

dtistft Qtt&lltmg' itftd HydrephilltStlet I vgl» fateiii £)*

Zn der i@lgtfidtft fabtllt I iind mi%&r® Sei».

1098oO/ 185 2

Tabelle'

	•	•	,·	5	Beispiele 5 -	;	6	3eispiel	2,4- und	14.	{eingesetzte	5	9	8	10	Mengen	■	8	11	•	in	Gew	.-Teilen):	13	,3	14*	O	C I
	Nr.	Komponenten		■ 50		40	7 •	2.4- und	Nr,			30	4	20		5	70			12		50		50		$
	Ia	Bezeichnung	50		60	20	8		8	70	,0	80		,0	30			70		50	,0	50		0 '
	Ib	Hochäthoxyliertes Polyol ¹^	10		15	80	40		7	10	,6	15		,7	5		30		5	,6	5		6 ·5^
©	2	stark verzweigtes Polyol	20	■,'·	22	20	60		6	16,	»5	14,	,6	23,		10		27	,5	24,		5
CD	;3a	"Makäloid" (Quellmittel)	-	,2	-	,4 22,5	5	4	S₁	,2	7,	,4	2,	9	27,	2	-	,3	-		35
W I 1 S	";3b	TDI 65/35 ²^	1		1	■ - .	22,		2,		2,		2,	7	-		2	,0	2,		0
	"4	TDI 80/20 ³⁾	. 0	,6	0	,8 2,0	-		O₁		O₁		0,	0	2,	0	-0	,6	0,	0
ί ¹S cn	5	V7asser	1	,8	,1	,6 0,7	1,		1		1		1,	6	o,	5	'.' 1		1,
	6	Amin-Katalysator	0	,2	0	,2 1,7	0,	, 2	0	0	,6-Isoiaeres	o,	5	1,	5	0		0,
Ί	7	Schaumstabilisator	15	,28	10	,32 0,3£	1,	%	10	15	2.6-Isomeres.	15	24	0,	28	10		10,
	8 ·.	Urethankatalysator	-		-	15	J 0,	-	-	-'		10,	0	1		1,
	9 '	Kühlmittel '	; wie		■ -	15					-
	Zellzerstörer	2) Toluylendiisocyanat,	in	Beispiel 1	-
	Bemerkungen: ■ 1) Gleiche Substanz	3) »	65	%
			80		35 i
			20

4) Zur Schwamir.herstellung. Zubereitung folgende Seite

Herstellung; des Zellzerstörers der Beispiele 13 und 14.

7,5 Teile "Siloprenpaste K 1" (Bayer) dispergiert man in 7,5 Teilen Dichlormethan. Zur Dispersion gibt man unter starkem Turbinieren 1,5 Teile Celluloseflocken. Man legt nun Unterdruck art und verjagt das Dichlormethan unter Rühren resp. Schütteln.

1 Teil des so erhaltenen trockenen, frei fliessenden Pulvers vermischt man mit 50 Teilen eines Gemisches aus gleichen Teilen der Komponenten la und Ib (Tabelle 1). Von der erhaltenen Mischung setzt man in Beispiel 13 1,6 Teile und in Beispiel 14 1,0 Teile ein. Prüfung der erhaltenen Produkte

Die· nach den Beispielen 1 bis 14 erzeugten Produkte wurden auf ihre wichtigsten Eigenschaften wie folgt geprüft:
1.- Quellvermögen

Prüfmethode; Ein Schaumstoffstück (10 χ 10 χ G era) wird zur Luftentfernung innerhalb 30 see unter Wasser so weit wie möglich komprimiert und dann expandieren gelassen. Man lässt es noch 5 min unter V/asser liegen und dann 30 min lang auf einem Sieb abtropfen. Danach werden die Dimensionen des Stückes erneut gemessen, und die Volumenzunahme wird in Prozenten des Ausgangsvolumens angegeben. Sie- findet sich in Tabelle 2. 2.-Wischfaktor

■ Auf einer ebenen, glatten Glasplatte wird eine rechteckige Fläche von 28 χ 7 cm mit Kitt abgeteilt und da- " rauf ca. 5 g Wasser gleichmässig verteilt. Ein 5 cm dickes Schaumstoffstück wird mit seiner 14,3 χ 7 cm messenden Grundfläche bei einem Auflagedruck von

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'"--■- 2 "■'- ■ " ' . - " - '- * ·.■'-'-■""-"■ ca. 6,3 g/cm (Auflagegewicht 630 g) über die mit Wasser versehene Fläche geführt, und zwar 3 min lang bei 180 Wischungen/min. Das Schaumstoffstück war vorher völlig mit Wasser benetzt und gut ausgedrückt worden.

Die Glasplatte wird vor und nach dom Wischen gewogen. Die Gewichtsdifferenz entspricht der vom Schaumstück aufgenommenen Wassermenge; sie wird in % der vorgelegten Wassermenge angegeben.

Die Messwerte finden sich in Tabelle 2. Tabelle 2 Eigenschaftswerte

Beispiel Raumgewicht Quellvermögen Wischfaktor Nr. Tkg/m j [Vol.-Zunahme ,$} · \jo'\

1 28

2a . 2b ' 28

2c ' 28

3 ' - '' ■ 4b 28

4c ' 28 **\ ·

12 ' ■■■■-■

X" ^; " 28 ■

*) Vergleichsversuche. X = nachträglich hydrophilisierter

Polyurethanschaum. -

**) Urethankennzahl 101, ■

Die überraschenden Eigenschaften der neuen Produkte gehen aus der^; Tabelle- 2 ohne weiteres hervor. Es ist zu beachten, dass der Wischfaktor an vorher benetzten Mustern

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45 '	. 95
-	60
-	60
2,5	45
30	75
50	90
5	40
- ■	80
_	50

gemessen wurde; mit trockenen. Mustern liegen die Werte sämtlich höher, was jedoch,, in. erster Linie eine Funktion der Kapillarität und nicht, der, Hydrophilie, ist. Die vor- -.. stehenden Uferte sind praxisnah,.da beim Gebrauch stets •mit feuchten'-Schwämmen gearbeitet, wird. . ._: .

Der e_;tw-a,.nach Beispiel 1 oder 5 ,bis 12 .hergestellte-Polyurethanschaum. kann nun zu hirschlederähnlichen Reinigungstüchern weiterverarbeitet werden. Dazu geht man ^ beispielsweise 'folgendermassen vor·:< .- ' \ -

' 1.- Aus einem Schaumblock mit .Schaumstruktur, hergestellt ohne Zellzers'töreri d.h. kein . Schwammblock, -wird auf einer Schälmaschine "eine sogenannte Schälmatte geschnitten. Diese ist 5 bis 30 mm dick und kann 60 bis 100 m .lang und bis zu 3 m breit sein. " ■ ' ;■-.." . . ■

2.- Die Matte wird dann kontinuierlich oder

kontinuierlich heissverpresst; dabei■■ wendet man Drücke von*

2 ■ 2

0,05 bis 2,5 kg/cm , vorzugsweise etwa 0,1 kg/cm ,und

Temperaturen von 150 bis'200 C an. 'Die Verweilzeit unter diesen Bedingungen' ist etwa· 15 bis 60 see. · -.--;■'"

'3.- Das so erhaltene Tuch ist ca. 3 bis 5 mm · stark und'noch hydrophiler als der Ausgangs-Schaumstoff, da durch'die Wärme-Druck-Behändlung die in der Oberfläche . endenden Poren "halbgeschlossen" sind, d.h. der Kapillareingang hat sich stark verengt, ist jedoch nicht völlig ^: verschlossen. Es handelt sich hrer'also um etwas Aehnliehes wie die Fixierung eines Schaumstoffkörpers in komprimiertem Zustand. * ^:

Nach der Methode'gemäss Tabelle 2 und der zugehörigen Erläuterung geprüft, ergibt sich mit dem erhaltenen Tuch ein Wischfaktor von 98 bis 100$.

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Das erhaltene Tuch kann zur Verstärkung, d.h. zur Erhöhung der mechanischen Widerstandsfähigkeit beim Ziehen, Auswringen usw., einseitig oder beidseitig auf ein Textilgewebe oder eine andere Verstärkungsmatrix aufgeklebt oder aufgesiegelt oder sonstwie mit der Verstärkung vereinigt werden. Es ist natürlich nicht nötig, dass dieses Verstärkungsmaterial selbst hydrophil ist.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines hydrophilen Polyurethanschaumes, bei dem das Polyurethan durch gleichzeitige Umsetzung einer Polyolkomponente mit einer organischen Polyisocyanatkomponente in Gegenvjart. von Katalysatoren, Schaumstabilisatoren und Wasser als Treibmittel gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass man als Polyolkomponente des Reaktionsgemisches das Anlagerungsprodukt von 35 bis 100 Molteilen a) Aethylenoxyd oder b) Aethylenoxyd und Propylenoxyd, wobei Aethylenoxyd überwiegt, an 1 Molteil eines aliphatischen Diols, das geringe Mengen eines Triols enthalten kann, verwendet resp. in der PoIykomponente mitverwendet, dass man im Reaktionsgemisch ein Aequivalentverhältnis von Polyisocyanatkomponente zu Polyolkomponente von (80 bis 105) : 100 einstellt, und dass man durch Zugabe einer inerten, verdampfbaren Flüssigkeit zum Reaktionsgemisch die Temperatur an keiner Stelle des sich bildenden Schaumes über 120 c ansteigen lässt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Polyolkomponente das Anlagerungsprodukt von 35 bis 100 Molteilen, bevorzugt 45 bis 65 Molteilen Aethylenoxyd an 1 Molteil Aethylenglykol, mit einem

Molekulargewicht von 1500 bis 2200 und einer Hydroxylzahl von 50 bis 60,,entweder für sich oder im Gemisch mit einem stark verzweigten hochreaktiven Polyätherpolyol aus Propylenoxyd und einem aliphatischen Triol verwendet, wobei das Mengenverhältnis dieser beiden Polyole 100 : 0 bis 30 : 70, bevorzugt 70 : 30, beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man in der Reaktionsmischung ein Aequivalentverhältnis zwischen Isocyanatgruppen und reaktiven Hydroxylgruppen von 90 bis 99,5 einhält.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass man Toluylendiisocyanat in der Isocyanatkomponente als Hauptbestandteil einsetzt, wobei das 2,4- oder 2,6-Isomere oder ein Isomerengemisch verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man bezogen auf 100 Teile der Polyolkomponente, 5 bis 20 Teile an Kühlmittel verwendet, wobei man als Kühlmittel bevorzugt halogenierte niedere Alkane einsetzt.

6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man die Temperatur im gebildeten blockartigen Schaumstrang auf 80 bis 120 C, bevorzugt 100 bis 110 C, ansteigen lässt.

7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man der Reaktionsmischung als Quellmittel Montmorillonit oder ein Natrium-Lithium-Magnesium-Fluosilikat beigibt, bevorzugt in Mengen von bis zu 20 Gew.-Teilen auf 100 Teile Polyolgemisch.

8. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis -7 zur Herstellung eines als Schwamm verwendbaren Polyurethanschaumes, dadurch gekennzeichnet, dass man der Reaktions-

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mischung als weitere Komponenten Luft sowie ein Zellzer-Störungsmittel mit Quelleigenschaften zugibt, welches aus einem anorganischen oder organischen porösen Träger in Pulverform besteht, der kleine Mengen eines Silikons in feiner Verteilung enthält.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man das Zeilzerstörungsmittel in Form einer Dispersion in Anteilen der Polyolkomponente zugibt.

10. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 7 zur Herstellung hirschlederartiger Reinigungstücher, dadurch gekennzeichnet, dass man den erhaltenen Polyurethanschaum in Form einer 5 bis 30 mm dicken Matte- in der Wärme verpresst.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass man das erhaltene Tuch ein- oder beidseitig zwecks Verstärkung mit einem Textilgewebe vereinigt,

12. Nach dem Verfahren gemäss Ansprüchen 1 bis erhaltener hydrophiler Polyurethanschaum.

13. Polyurethanschaum nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch folgende Eigenschaftswerte: Wasseraufnahme 700 bis 1000 Gew.-^, bezogen auf trockenen

Schaum,

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Festigkeit 35 bis 50 g/cm bei 60% Kompression, Quellung in Wasser bis 50 Vol.-$,. bezogen auf trockenen Schaum.

14. Polyurethanschaum nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass er als Reinigungs- resp. Aufwischtuch vorliegt.

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