DE2127040B2 - Verfahren zur herstellung eines hydrophilen polyurethanschaumstoffes - Google Patents

Description

b) als organische Polyisocyanatkomponente em

Isomerengemisch von Toluylendiisod" ^{y Cyan} "⁽ ' ^)Ver"

c) das Molverha tnis der Isocyanatgruppen zu den Hydroxylgruppen der Komponente a)

besondere VO bis,99,5 zu 100 hegt,

d) als internes Kuhlmittel fur die Reaktionsrmschung zusätzlich zu dem als Treibmittel dienenden Wasser halogen.erte niedere Alkane eines Schaumstabilisators und von Katalysatoren; sie betrifft weiterhin das so erhaltene Verfahiensprodukt 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 Diisocyanate^ in Gegenwart von Treibmitteln wie Wasser und weiteren Hilfsstoffen herzustellen.

Die Hilfsstoffe sollen dabei die Schaumbildung erleichtern oder ein Zusammenfallen des Schaumes nach dem Ende der Gasbildungsreaktion verhindern; dies _{md dje sogenannten} Schaumstabilisatoren, wie Or_anooolysil°_xan.p_Ol_yalkylengiykoläther, Seifen oder J- ,.^ _Fet£_aureester. Weitere Hilfsstoffe sind _Katal*_{satoren> die} dafür sorgen, daß die bei der _&ha|/_mbildung ablaufenden Vorgänge allgemein und _{untereinander} ^_{1 der} richtigen Geschwindigkeit vor

^ ^S1C _Dif ^ _dem sogenannten »One-shoU-Verfahren, d h. durch Vermischung sämtlicher Komponenten _S0f_Ortigen Austrag, hergestellten Polyarethan-"_c ⁿ _haumstofff _finden ausgedehnte Verwendung in der Industrie, im Haushalt und im Unterhaltung»- und Reinieungsgewerbe. Ein wesentlicher Nachteil aller ^^nten Schaumstoffe, auch derjenigen, die rf Polyurethanbasis hergestellt sind, ist deren

hydrophilen Polyurethanschaumstoffes.
* ⁰P _d ^_{iskoseschwamme)} schwammähnliche _Re^^r _ngs ^U _{lappenj die} auch peptidahnliche Materialien _entha^_en ^S _kon ^P _n ^P _en>'_und Leder (Hirschleder) sind so weit

e) T Qudtadi?Ä£tSiktur Lithium-Natrium-Magnesium-Fluorsilikat in einer Menge von bis zu 20 Teilen, bezogen auf die Komponente a), verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennteichnet, daß, bezogen auf 100 Teile der Polyollcomponente, 5 bis 20 Teile Kühlmittel verwendet Werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur im gebildeten blockartigen Schaumstrang auf 100 bis HO⁰C finsteigen läßt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 tür Herstellurtg eines als Schwamm verwendbaren Polyurethanschaumstoffes, dadurch gekennzeichtiet, daß man der Reaktionsmischung als weitere Komponenten Luft sowie ein Zellzerstöiungsmittel mit Quelleigenschaften zugibt, das aus einem anorganischen oder organischen porösen Träger In Pulverform besteht, der kleine Mengen eines Silicons in feiner Verteilung enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Zellzerstörungsmittel in Form einer Dispersion in Anteilen der Polyolkomponente zugibt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung es hydrophilen Polyurethanschaumstoffes durch ichzeitige Umsetzung eines Gemisches äthergruppentiger Polyole mit Polyisocyanaten in Gegenwart

f ** Anwesenheit von Hohlräumen und Kapillaren. Es gelingt jedoch nicht, die nasse Unterlage mit emem bereits feuchten Schwamm oder Leder völlig trockenzuwischen; es verbleibt stets eine gewisse Wassermenge 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 Autokarosserien, aufgesprüht werden. Ihre Verwendung ist teuer und für Lacke und Farben nicht unschädlich.

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

Eine zweite Möglichkeit, den Schaumstoff hydrophiler zu machen, ist eine chemische Nachbehandlung, beispielsweise durch Aufpfropfen hydrophiler Vei bindungen oder durch Modifizieren der Schaumstoffstruktur 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 Äther, 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 Schaumstoffes so große Mengen

nden daß die physikalischen Eigenschaften des ^* "toffes auf unannehmbare Werte absinken. Aus der DT-AS 11 20 130 ist ein Zweistufenverhen zur Herstellung von Urethangruppen aufwei-

Aen Schaumstoffen bekannt, bei dem mit einem rtherschuß an Polyisocyanat gearbeitet und ein viler Schaumstabilisator verwendet wird. Die fc 'Italischen Eigenschaften und die Hydrophilität

ζ- hpkannten Produkte sind jedoch nicht zufriedendieser benanme ^

T der DT-AS 1109 364 ist ein Verfahren zur Her-♦ Le von Feuchtigkeit aufnehmenden, elastischen, • Wasser unbeständigen Schaumstoffen für hygie-¹^ nhr Artikel beschrieben. Dabei werden Polyhy- ^!verbindungen mit organiscnen Polyisocyanaten OToxyivc ^ Wasser vernetzt, gegebenenfalls

ter Zusatz von Kohlehydraten und/oder in Wasser bellenden Füll- oder Verdickungsmittel^ in Gegen- !Lu von basischen Aminoverbindungen und Netz-

^In Dieses bekannte Verfahren eignet sich nicht *o "Herstellung von hydrophilen Schaumstoffen mit

^Zl"L nhvsikalischen Eigenschaften, insbesondere hoher guten pnysiKauscne g

S? der DT-AS 1210 555 sind hydrophile Poly-„rfthanschaumstoffe auf der Basis von Polyestern *₅ nS PoWäthern, Diisocyanaten und Wasser und gegewnfalls Katalysatoren und Schaumreglern, bekannt-Ϊwofden. S durch Umsetzung von gepfropften Poly-C oder Polyestern erhalten werden. Diese bef Produkte zeigen jedcch keine ausreichende

und kein ausreichendes Wasseraufnahmeen so daß das Wisch- und Trocknungsvern unbefriedigend ist. Ferner ist die Herstellung Sr Produkte umständlich.
i„. _der BE-PS 7 07 412 sind hydrophile Polyure-

ssgitii

b) als organische Polyisocyanatkomponente ein Isomerengemisch von Toluyleadiisocyanat-(2,4) und Toluylendiisocyanat-(2,6) verwendet wird,

c) das Molverhältnis der Isocyanatgruppen zu den Hydroxylgruppen der Komponente a) in der Reaktionsmischung bei 80 bis 105, insbesondere 90 bis 99,5 zu 100 liegt,

d) als internes Kühlmittel für die Reaktionsmischung zusätzlich zu dem als Treibmittel dienenden ^^ _ha,_{ogenierte niedere Alkan}e in einer

solchen Menge verwendet werden, daß die Temperatur in jedem beliebigen Punkt des Schaum-Produktes während der Umsetzung 120 C nicht überschreitet, und

e) als Quellmittel mit Blattstruktur Lithium-Natnum-Magnesium-Fluorsilicat in einer Menge von bis zu 20 Teilen, bezogen auf die Komponente a), verwendet wird.

Die Anlagerungsverbindung wird vorzugsweise in einer Menge von 30 bis 100 Gewichtsprozent, bezogen auf die Polyolkomponente, eingesetzt.

^ ^ ^ ^ _{Polyolkomponente ist} vorzugsweise

Äthylen- oder Propylenglykol. Dem Diol können geringe Mengen Glycerin beigemischt sein. Andere aliphatische Dioie, die in Frage kommen, sind Tr^ methylenglykol, Diäthylenglykol D.propylenglykol,

1,3-Butandiol, lf^B^t1-f¥S2i hexan, sowie andere Glykolather. Die erwähnte Poly

olkomponente stellt also einen Polyether mit endständigen OH-Gruppen dar, der pro Molekül mindestens 2 freie OH-Gruppen aufweist _Tenmpren

Als Polyisocyanatkomponente wird em Isomerengemisch aus To uyl_endiisocyanat<2,4) und Toluylen diisocyanat-(2,6) verwendet.

cyanatkomponente in Gegenwart von Katalysatoren

mittel sowie
zeichnet ist, daß

_a)

das dadurch gekenn _Toi_uylendiisocyanats, »TDI-Wert« genannt, lt gifdie Anzahl Is^yanatgruppen an, die ^_eaktions ^ß _{isch auf 100} OH-Gruppen mit reak-_{6o üonsfähigen H}-Atomen in der Polyolkomponente

an 1 MoI

in den

^von

gemäßen Verfahrens ist die Steuerung der Temperatur im erzeugten Schaum. Es ist bekannt, daß die UrethanbJldung aus Isocyanat- und Hydroxylgruppen exotherm ist, ebenso die Reaktion von Isocyanat mit Wasser unter CO₂-Abspaltung (Treibreaktion). Aus den exothermen Reaktionen resultiert sine bedeutende Temperatursteigerung im erzeugten strangförmigen Schaumblock, da der Schaum weitgehend wärmeisolierend wirkt. Die Temperatursteigerung beim allgemein für flexible Schaumstoffe und auch erfindungsgemäß angewandten Einstufenverfahren (»one shot«) ist höher als beim sogenannten Zweistufenverfahren, das über ein Vorpolymeres arbeitet.

Im allgemeinen, d. h. bei Schaumstoffblöcken mit einem Querschnitt von 0,25 bis 1 m⁸, steigt die Temperatur im Blockinnem auf IW bis 160⁰C und kann bis zu 220⁰C erreichen. Bei diesen Temperaturen werden Nebenreaktionen, insbesondere die sogenannte ßiuret- und die Allophanatreaktion, begünstigt. Es wurde nun festgestellt, daß die Hydrophilität des Schaumstoffes durch diese Nebenreaktionen stark vermindert wird. Dies zeigte sich unter anderem darin, daß die kühler bleibenden Außenbereiche des Schaumstoffblockes bei der Aufschäumung hydrophil waren und nach etwa 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 vorgenommer, 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 verwendet man bevorzugt organische Verbindungen mit möglichst hoher Verdampfungswärme und einem den Verhältnissen der Reaktion angepaßten Siedepunkt. Besonders bewährt haben sich halogänierte Kohlenwasserstoffe, wie Dichlormethan, Dichlordifluormethan, Trichlorfluormethan, Dichlorfluormethan, Chloroform, Trichlortrifluoräthan oder Dichlortetrafluoräthan. 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 Polyurethanschaumstoffen verwendet wurden, dient beim vorliegenden Verfahren ausschließlich Wasser, d. h. das damit entwickelte CO₈, 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 Treibmittel ungeeignet sind.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man ausgezeichnet feste, jedoch flexible Schaumstoffe, die in bisher unbekanntem Maße hydrophil sind. Aus dem Schaumstoffmaterial 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 Schaumstoff bzw. Reinigungstuch ein, so daß eine bestimmte, im günstigsten Fall recht kleine Wassermenge auf dem Substrat verblieb, die sich als Schleier und in Form von Tröpfchen bemerkbar machte. In den folgenden Beispielen sind entsprechende Eigenschaftswerte angeführt. Die gute Hydrophilität der Schaumstoffe im erfindungsgemäßen Verfahren wird nicht zuletzt durch die Mitverwendung von Lithium-Natrium-Magnesium-Fluorsilikat als Quellmittel mit Blattstruktur in Mengen bis zu 20 Gewichtsprozent bewirkt. Dieses Quellmittel wird in die Zellwände des Schaumstoffes eingebaut, vom Schaumstoff aber nur schlecht benetzt,

ίο so daß es nicht vollständig eingeschlossen wird.

Der wie oben hergestellte Polyurethanschaumstoff ist zur Weiterverarbeitung als Reinigungslappen geeignet, da er ziemlich feinporig ist. Will man jedoch aus der erwähnten Reaktionsmischung einen Schaurostoff herstellen, der sich als Rohmaterial für Reirngangsschwämme 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 A'iveolen, ohne daß die Schaumstruktur selbst zerstört wird u.icj ohne daß die Mikroporosität der Zellwände verlorengeht.
Es wurde nunmehr beobachtet, daß die bisher verwendeten, Silikone enthaltenden Pasten oder Emulsionen zu einem wesentlichen Verlust der Hydrophilität führen.

Zur Herstellung eines als Schwamm verwendbaren Polyurethanschaumstoffes gibt man der Reaktionsmischung vorzugsweise als weitere Komponenten Luft sowie ein Zeilzerstörungsmittel mit Quelleigenschaften zu. Das Zellzerstörungsmittel besteht aus einem anorganischen oder organischen porösen Träger in Pulverform, der kleine Mengen eines Silicons in feiner Verteilung enthält.

Die Reaktionsmischung zur erfindungsgemäßen Herstellung des Polyurethanschaumstoffes enthält demnach in der Regel folgende Bestandteile, deren Mengenbereiche ebenfalls angegeben sind.

1. Polyolkomponente:

a) Anlagerungsprodukt von 35 bis 100 Molteilen Alkylenoxyd an 1 Molteil Diol,

b) Polyätherpolyol mit starker Verzweigung, in Mengenverhältnissen von a) zu b) wie 100 : 0 bis 50 : 50, bevorzugt etwa 70: 30; 100 Teile;

2. Polyisocyanatkomponente: so viele Teile, um eine Urethankennzahl von 80 bis 105, bevorzugt 90 bis 99,5, zu erzielen;

3. Quellmitte! auf Basis von Li-Na-Mg-Fluorsilikaten:0 bis 20 Teile;

4. Treibmittel (Wasser): ϊ,5 bis 3,5 Teile;

5. Treibkatalysator: 0,1 bis 1 Teil;

6. Urethankatalysator: 0,05 bis 1,5 Teile;
7. Schaumstabilisator: 0,8 bis 2,5 Teile;

8. Kühlmittel: so viele Teile, um eine Maximaltemperatur im Schaum von 120° C, bevorzugt 90 bis 110°C, zu gewährleisten; etwa 5 bis 20 Teile.

Zur Herstellung von Schaumstoffen, die als Schwamm verwendet werden sollen, wird noch die bereits erwähnte weitere Komponente zugesetzt (siükonhaltige Cellulose bzw. Cellulosederivate), und zwar in Komponente 1 dispergiert. Von einer solchen Dispersion, die 1 Gewichtsprozent Cellulose und 0,28 Gewichtsprozent Silikon enthält, verwendet man auf 100 Teile der Komponente 1 in obiger Tabelle 0,5 bis 2 Teile. In bekannter Weise dispergiert man in der Reaktions-

mischung Luft, um den Schwamm weiter aufzulockern.

Die Einzelheiten der Ausführung des Verfahrens müssen nicht näher erläutert werden, sie sind dem Fachmann geläufig.

Verf ahrensbei spiele

Das zu erläuternde Verfahren wird in einer konventionellen Schaumerzeugungsmaschine ausgeführt, die als Hauptbestandteile einen über die Schaumstrangbreite hin- und hergehenden Misch- und Ablagekopf, einen Steigtunnel mit Absaugung und eine Nachreaktionsstrecke aufweist. Das Transportband des Schaumes bewegt sich mit etwa 1,5 bis 5 m/min. Der entstehende Schaumstoffstrang, etwa 1 bis 2 m breit und 0,5 bis 0,8 m hoch, wird am Ende der Nachreaktionsstrecke zu Blöcken zerschnitten.

B e i s ρ i e 1 1

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

la) Hochäthohxyliertes Polyätherdiol auf Basis Äthylenglykol, etwa 65 Äthoxygruppen pro Molekül, OH-Zahl = 56, M = 2200: 90 Teile,

Ib) Stark verzweigtes hochreaktives Polyätherpolyol, erhalten durch Anlagerung von Propylenoxyd an Glycerin, M = 3900, OH-Zahl = 38: 10 Teile;

2. Natrium-Lithium-Magnesiumfluorsilikat, als Quellmittel: 5 Teile;

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

4. Wasser: 2 Teile;

5. Tetramethylbutylendiamin: 0,6 Teile;

6. Schaumstabilisator: 1,5 Teile;

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

8. Kühlmittel: Trichlorfluormethan, 5 Teile.

Die aus dem Ablagekopf austretende Mischung hatte eine Temperatur von 23 ⁰C. Die Urethankennzahl des Ansatzes betrug etwa 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 heißem Wasser beibehielten.

Vergleich 1

a) Es wurde mit Komponenten 1 bis 7 des Beispiels 1 gearbeitet, Komponente 8 jedoch weggelassen. Die Temperatur im Schaumstoffblock stieg bis auf 165°C. Die Eigenschaften der Randpartien des Blockes, bis zu einer Tiefe von etwa 10 cm, waren mit denjenigen des Blockes nach Beispiel 1 identisch. Die Eigenschaften im Schaum stoff kern wurden sofort bei der Herstellung und nach 72 Stunden gemessen. Sie sind in der Tabelle 2 angegeben. Während die mechanischen Eigenschaften und die Dichte dieses Vergleichs-Produktes 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 Ib allein verwendet.

Die Eigenschaften dieses Vergleichsproduktes sind in der Tabelle 2 (s. u.) angegeben. Obwohl die Temperatur des Schaumstoffblockes bei der Herstellung 120⁰C 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 Schaumstoffblock stieg auf 165°C. Weder die äußeren noch die inneren Partien des Blockes waren hydrophil.

Vergleich 2

Es wurde wie im Beispiel 1 gearbeitet, jedoch unter Weglassung der Komponente 2. Es ergab sich ein Schaumstoff mit geringerer Quellung als derjenige des Beispiels 1, jedoch mit völlig ausreichender Hydrophilität (s. Werte in Tabelle 2).

Beispiel 2
Herstellung von Schaumstoff für Schwämme

a) Zubereitung eines Zellzerstörers: 25 Teile einer etwa 1 Gewichtsprozent Silikon enthaltenden Silikonpaste werden in 25 Teilen Methylenchlorid dispergiert. Zur Dispersion werden unter starkem Rühren 5 Teile Trägerpulver (Cellulosepulver, Kieselgur, Asbestpulver usw.) gegeben und aus der erhaltenen Mischung die Lösungs- und Dispergiermittel im Vakuum abgedampft.

3 Teile des so erhaltenen trockenen Pulvers werden in einem Gemisch aus je 25 Teilen der Komponente la und 1 b des Beispiels 1 dispergiert. Zwecks Stabilisierung dieser Dispersion kann ein Emulgator zugegeben werden.

40

b) Schaumstoffherstellung

In die Mischkammer des Schaumkopfes der Aufschäumungsmaschine führt man die gleichen Komponenten zu, die im Beispiel 1 angegeben sind, wobei ebenfalls die dort angeführten Mengenverhältnisse eingehalten werden. Zusätzlich mischt man 1,1 Teile der nach Beispiel 4 a erhaltenen Dispersion sowie Luft bei.

Nach der im Beispiel 1 angegebenen Arbeitsweise wird ein blockartiger Schaumstoffstrang erhalten, wobei die Höchsttemperatur im Innern des Blocke« 100° C betrug. Der Block wurde dann in Einzel schwämme zerschnitten, deren Eigenschaften in Ta belle 2 angegeben sind.

c) Vergleichsversuch

Es wird die Arbeitsweise des Beispiels 2 b mi derjenigen des Vergleichs 1 c kombiniert. Es entstani ein Schwamm, dessen Quellung und Hydrophilitä völlig unzureichend ist (vgl. Tabelle 2).

Beispiele 3 bis 12

In der folgenden Tabelle 1 sind weitere Beispiel angegeben, wobei stets die Arbeitsweise des Beispiels angewandt wurde.

Tabelle 1

Beispiele 3 bis 12

Nr. Komponenten
Bezeichnung

Beispiel Nr. (eingesetzte Mengen in Gewichtsteilen)
4 5 6 7 8

10

11

la	Hochäthoxyliertes Polyol1)	50	40	20	40	30	20	70	70	50	50
Ib	stark verzweigtes Polyol1)	50	60	80	60	70	80	30	30	50	50
2	»Makaloid« (Quellmittel)	10	15	20	5	10	15	5	10	5	5
3a	TDI 65/352)	20,2	22,4	22,5	22,5	16,8	14,8	23,9	27,2	27,3	24,6
3b	TDI 80/203)	—	—	—	—	8,4	7,5	2,7			.
4	Wasser	1,6	1,8	2,0	1,8	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0
5	Amin-Katalysator1)	0,8	0,6	0,7	0,7	0,6	0,7	0,6	0,5	0,6	0,6
6	Schaumstabilisator1)	1,2	1,2	U	1,6	1,5	1,6	1,5	1,5	1,5	1,5
7	Urethankatalysator1)	0,28	0,32	0,38	0,4	0,2	0,4	0,24	0,28	0,3	0,35
8	Kühlmittel1)	15	10	15	15	10	15	15	10,0	10,0	10,0
9	Zellzerstörer4)	—	—	—	—	—	—	—	—	1,6	1,0
Bemerkungen:

^J) Gleiche Substanz wie im Beispiel 1.
·) Toluylendiisocyanat, 65 % 2,4- und 35 % 2,6-Isomeres.
') Toluylendiisocyanat, 80% 2,4- und 20% 2,6-Isomeres.
⁴) Zur Schwammherstellung. Zubereitung folgende Seite.

Herstellung des Zellzerstörers
der Beispiele 11 und 12

7,5 Teile Siliconpaste dispergiert man in 7,5 Teilen Dichlormethan. Zur Dispersion gibt man unter starkem Turbinieren 1,5 Teile Celluloseflocken. Man legt nun Unterdruck an 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 im Beispiel 111,6 Teile und in Beispiel 12 1,0 Teile ein.

Prüfung der erhaltenen Produkte

Die nach den Beispielen 1 bis 12 erzeugten Produkte wurden auf ihre wichtigsten Eigenschaften wie folgt geprüft:

1. Quellvermögen

Prüfmethode

Ein Schaumstoff stück (10 χ 10 χ 5 cm) wird zur Luftentfernung innerhalb 30 see unter Wasser so weit wie möglich komprimiert und dann expandieren gelassen. Man läßt es noch 5 min unter Wasser 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 darauf etwa 5 g Wasser gleichmäßig verteilt. Ein 5 cm

40

dickes Schaumstoffstück wird mit einer 14,3x7crr messenden Grundfläche bei einem Auflagedruck vor etwa 6,3 g/cm² (Auflagegewicht 630 g) über die mi Wasser versehene Fläche geführt, und zwar 3 min lanj bei 180 Wischungen/min. Das Schaumstoffstück wai vorher völlig mit Wasser benetzt und gut ausgedrückt worden.

Die Glasplatte wird vor und nach dem Wischen ge wogen. Die Gewichtsdifferenz entspricht der vorr Schaumstück aufgenommenen Wassermenge; sie wire in % der vorgelegten Wassermenge angegeben.

Die Meßwerte finden sich in Tabelle 2.

45

Tabelle 2
Eigenschaftswerte

Raumgewicht Quellvermögen

kg/m^s

Vol.-Zunahme,

o/ /o

Wisch faktor

55

Beispiel 1
Vergleich la*)
Vergleich Ib*)
_Ä Vergleich Ic*)
Vergleich 2
Vergleich 2
Vergleich 2c*)
Beispiel 12**)
c. X*)

p'^r8lei*sversuche. X = nachträglich hydrophilisierter
..x r^retfuinschaumstoff.
··) Urethankcnnzahl 101

28	45	95
—	,	60
28		60
28	2,5	45
—	30	75
28	50	90
28	5	40
—	__	80
28		50

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 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 vorstehenden Werte sind praxisnah, da beim Gebrauch stets mit feuchten Schwämmen gearbeitet wird.

Der etwa nach Beispiel 1 oder 3 bis 10 hergestellte Polyurethanschaumstoff kann nun zu hirschlederähnlichen Reinigungstüchern weiterverarbeitet werden. Dazu geht man beispielsweise folgendermaßen vor:

1. Aus einem Schaumstoff block, hergestellt ohne Zellzerstörer, 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 diskontinuierlich heiß verpreßt; dabei wendet man Drücke ao von 0,05 bis 2,5 kg/cm², vorzugsweise etwa 0,1 kg/cm², und Temperaturen von 150 bis 200⁰C an. Die Verweilzeit unter diesen Bedingungen ist etwa 15 bis 60 see.

3. Das so erhaltene Tuch ist etwa 3 bis 5 mm staik und noch hydrophiler als der Ausgangsschaumstoff, »5 da durch die Wärme-Druck-Behandlung die in der Oberfläche endenden Poren »halbgeschlossen« sind,

d. h., der Kapillareingang hat sich stark verengt, ist jedoch nicht völlig verschlossen. Es handelt sich hier um etwas Ähnliches wie die Fixierung eines Schaum-Stoff körpers 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 %.

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

Der Technische Fortschritt gegenüber der DT-AS 12 10 555 wurde wie folgt belegt.

Versuchsbericht Tabelle I

(1) Formulierung gemäß der Erfindung

50 Teile hochäthoxyliertes Polyätherdiol auf Äthylenglykolbasis, etwa 65 Äthoxygruppen pro Molekül, OH-Zahl = 56, M = 2200; 50 Teile stark verzweigtes, hochreaktives PoIyätherpolyol, erhalten durch Anlagerung von Propylenoxid an Glycerin, M = 3900, OH-Zahl = 38; 5 Teile Natrium-Lithium-Magnesiumfluorsilikat; 2 Teile Wasser;
0,5 Teile N,N'-Dimethylpiperazin;

2.2 Teile Polydimethylsiloxan-oxyalkylencopolymeres;

0,2 Teile Zinnoctoat;

7 Teile Trichlorfluormethan;

29,2 Teile Toluylendiisocyanat, 65 % 2,4- und 35 % 2,6-Isomere (TDI 65/35).

(2) Formulierung gemäß DT-AS 12 10 555

5.3 Teile gepfropfter Polyäther; 101 Teile ungepfropfter Polyäther; 0,57 Teile Triäthylendiamin-Katalysator; 3,8 Teile Wasser;

0,9 Teile Polydimethylsiloxan-oxyalkylencopolymeres;

0,8 Teile Zinnoctoat,

50 Teile Toluylendiisocyanat (TDI T 80); 1,7 Teile Cellulosefiocken.

Tabelle II	Gemäß	Gemäß
Physikalische Eigenschaiten	DT-AS	der
Eigenschaften	1210555	Erfindung
	28	36
	0,9	1
Raumgewicht, g/l	190	260
Reißfestigkeit, kp/cm*	4	40
Dehnung, %	75	92
Quellung, %
Wasseraufnahmevermögen,	70	95
Volumprozent
Wisch- und Trocknungs-
verraögcn, %

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines hochfesten hydrophilenPolyurethanschaumstoffesdurchgleichzeitige Umsetzung einer Polyolkomponente mit einer organischen Polyisocyanatkomponente in Gegenwart von Katalysatoren, Schaumstabilisierungsmitteln und Wasser als Treibmittel sowie üblichen Zusätzen, dadurch gekennzeichne t, daß

a) als Polyolkomponente eine Mischung aus

emem durch Anlagerung von 35 bis 100 Molteilen Athylenoxid allein oder in Mischung mit Propylenoxid an 1 Mol eines aliphatischen Diols erhaltenen überwiegend athoxylgruppenhaltigen Polyatherdio und einem stark vorzweigten Polyatherpolyol aus einem Anlagerungsprodukt von Propylenoxyd an Glycerin