DE2127040C3 - Verfahren zur Herstellung eines hydrophilen Polyurethanschaumstoffes - Google Patents

Description

a) als Polyolkomponente eine Mischung aus einem durch Anlagerung von 35 bis 100 Molteilen Äthylenoxid allein oder in Mischung mit Propylenoxid an 1 Mol eines aliphatischen Diols erhaltenen überwiegend äthoxylgruppenhaltigen Polyätherdiol und einem stark verzweigten Polyätherpolyol aus einem Anlagerung;.produkt von Propylenoxyd an Glycerin und

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

c) das Moherhältnis 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 Wasser halogenierte niedere Alkane in einer solchen Menge verwendet werden, daß die Temperatur in jedem beliebigen Punkt des Schaumprodukt.es während der Umsetzung 12O⁰C nicht überschreitet, und

e) als Quellmittel mit Blattstruktur 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 gekennzeichnet, daß, bezogen auf 100 Teile der Polyolkomponente, 5 bis 20 Teile Kühlmittel verwendet weiden.

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

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Herstellung eines als Schwamm verwendbaren Polyurethanschaumsioffes, dadurch gekennzeichnet., 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 Zeilzerstörungsmittel in Form einer Dispersion in Anteilen der Polyolkomponente zugibt.

)ie Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung :s hydrophilen Polyurethanschaumstoffes durch chzeitige Umsetzung eines Gemisches äthergruppentißer Polyole mit Polyisocyanaten in Gegenwart 040

eines Schaumstabilisatcrs 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 Diisocyanates in Gegenwart von Treibmitteln wie Wasser und weiteren Hilfsstoffen herzustellen.

Die Hilfsstoffe sollen dabei die Schaumbildung erieichiern oder ein Zusammenfallen des Schaumes nach dem Ende der Gasbildungsreaktion verhindern; dies sind die sogenannten Schaumstabilisatoren, wie Oreanopolysiloxan-polyalkylenglykoläther, Seifen oder äthoxylierte Fettsäureester. Weitere Hilfsstoffe sind Katalysatoren, die dafür sorgen, daß die bei der Schaumbildung ablaufenden Vorgänge allgemein und untereinander mit der richtigen Geschwindigkeit vor sich gehen.

Die nach dem sogenannten »One-shot«-Verfahren, d. h. durch Vermischung sämtlicher Komponenien und sofortigen Austrag, hergestellten Polyurethanschaumstoffe finden ausgedehnte Verwendung in der Industrie, im Haushalt und im Unterhaltung^- und Reinigungsgewerbe. Ein wesentlicher Nachteil aller bisher bekannten Schaumstoffe, auch derjenigen, die nicht auf Polyurethanbasis hergestellt sind, ist deren Hydrophobie. Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines hydrophilen Polyurethanschaumstoffes.

Natur- und Viskoseschwämme, schwammähnliche Reinigungslappen, die auch peptidähnliche Materialien enthalten können, und Leder (Hirschleder) sind so weit hydrophil, 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. Es gelingt jedoch nicht, die nasse Unterlage mit einem bereits feuchten Schwamm oder Leder völlig trockenzuwischen; es verbleibt stets eine gewisse Wassermenfie 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 Veibindungen 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

10

wenden, daß die physikalischen Eigenschaften des S-haumstoffes auf unannehmbare Werte absinken.

Aus der DT-AS 1120 130 ist ein Zweistufenverf-hren zur Herstellung von Urethangruppen aufwei-

den Schaumstoffen bekannt, bei dem mit einem

Überschuß an Polyisocyanat gearbeitet und ein

Mzielier Schaumstabilisator verwendet wird. Die

hvsikalischen Eigenschaften und die Hydrophilität

dieser bekannten Produkte sind jedoch nicht zufrieden-

** 1 ^Cder DT-AS 11 09 364 ist ein Verfahren zur Herstellung von Feuchtigkeit aufnehmenden, elastischen, •_n Wasser unbeständigen Schaumstoffen für hygie-'ische Artikel beschrieben. Dabei werden Polyhydroxvlverbindungen mit organischen Polyisocyanaten nter Zusatz von Wasser vernetzt, gegebenenfalls unter Zusatz von Kohlehydraten und/cder in Wasser nuellenden Füll- oder Verdickungsmitteln, in Gegenwart von basischen Aminoverbindungen und Netzmittel Dieses bekannte Verfahren eignet sich nicht

Herstellung von hydrophilen Schaumstoffen mit luten physikalischen Eigenschaften, insbesondere hoher

aus u_t. DT-AS 12 10 555 sind hydrophile PoIyiirethanschaumstoffe _auf der Basis von Polyestern oder Polyäthern, Diisocyanaten und Wasser und gegebenenfalls Katalysatoren und Schaumreglern, bekanntgeworden die durch Umsetzung von gepfropften Polyäthern oder Polyestern erhalten werden. Diese be-Lnnten Produkte zeigen jedoch keine ausreichende rwüung und kein ausreichendes Wasseraufnahmevermögen, so daß das Wisch- und Trocknungsvermögen unbefriedigend ist. Ferner ist die Herstellung Produkte umständlich,
der BE-PS 7 07 412 sind hydrophile Polyure-

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

c) das Molverhältnis der Isocyanatgruppen zu den Hydroxylgruppen der Komponente a) in der Reaküonsmischung 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 Wasser halogenierte niedere Alkane in einer solchen Menge verwendet werden, daß die Temperatur in jedem beliebigen Punkt des Schaumproduktes während der Umsetzung 120⁰C nicht überschreitet, und

e) als Quellmittel mit Blattstruktur Lithium-Natrium-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.

Das, Diol für die Polyolkomponente ist vorzugsweise Äthylen- oder Propylenglykol. Dem Diol können geringe Mengen Glycerin beigemischt sein. Andere alipheitische Diole, die in Frage kommen, sind Trimethylenglykol, Diäthylenglykol, Dipropylenglykol, 1,3-Butandioi, 1,4-Butandiol, Bis-hydroxymethylcyclohexan, sowie andere Glykoläther. Die erwähnte Polyolkomponente stellt also einen Polyäthcr mit endständigen OH-Gruppen dar, der pro Molekül mindestens 2 freie OH-Gruppen aufweist.

Als; Polyisocyanatkomponente wird ein Isomerengemiüch aus Toluylendiisocyanat-(2,4) und Toluylendiisocyanat-(2,6) verwendet.

cetzung. eine» !"'j»"·-!—j—' ο-= . .

Immen mit einem Polyesterpolyol, e.nem Polyisocvanat Wasser, einem oberflächenaktiven Mittel, Einern Fettsäurekatalysator und einem tertiären Amin hergestellt werden, wobei als Polyol Polyoxyäthylennolvoxypropylendiol verwendet wird. Auch diese bekannten Produkte sind jedoch bezüglich ihrer Trocknungseigenschaften und ihrer mechanischen Eigenschaften nicht zufriedenstellend.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines hochfesten, hydrophilen Polvurethanschaumstoffes, der sich durch hohe Hydroschaumhersteliung bekannt. Während die sogenannte Treibreaktion, die für das Volumengewicht und die Porosität des Schaumstoffes verantwortlich ist, bevorzugt durch tertiäre Amine, wie Triäthylendiamin odeir Tetramethylbutylendiamin, katalysiert wird, verwendet man zur Katalyse der Vernetzung, die die Schoiumfestigkeit bestimmt, in der Regel organische Metallverbindungen, wie Zinndioctoat oder Zinndikiurat. Als Schaumstabilisatoren kommen äthoxylierte siliciumhaltige Stoffe, etwa wasserlösliche Organopolysiloxanpolyalkylenglykoläther, in Betracht, denen man gewöhnlich Emulgatoren, wie sulfonierte " ' "■--·-·" «--

„«hanisch«= Eigenschaften auszeichnet

y^ ^

lOiyuiM-iiiyuii^nv- mit einer organischen Polyisocyanatkomponente in Gegenwart von Katalysatoren, Schaumstabilisierungsmitteln und Wasser als Treibmittel sowie üblichen Zusätzen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß

a) als Polyolkomponente eine Mischung aus einem durch Anlagerung von 35 bis 100 Mol'eilen Äthylenoxid allein oder in Mischung mit Propylenoxid an 1 Mol eines aliphatischen Diols erhaltenen überwiegend äthoxylgruppenhaltigen PoIyätherdiol und einem stark verzweigten Polyäthcrpolyol aus einem Anlagerungsprodukt von Propylenoxid an Glycerin und

11 wtscimiviivo i.,„... _ ist das

Aquivalentverhältnis von Polyisocyanat zu Polyol. Dieses wird gewöhnlich »Urethankennzahl« oder, im Falle des Toluylendiisocyanats, »TDl-Wert« genannt. Dieser Wert gibt die Anzahl Isocyanatgruppen an, die im Reaktionsgemisch auf 100 OH-Gruppen mit reak-

60 tionsiahigen Η-Atomen in der Polyolkomponente kommen. Erfindungsgemäß beträgt die Urethankennzahl 80 bis 105 und wird bevorzugt unter 100 gehalten. Dn das Treibmittel Wasser einen Teil der Isocyanalgnippen zersetzt, liegen im auskondensierten Schaum-

65 stoff freie Hydroxylgruppen in den Urelhanmolekülen vor, die wahrscheinlich zur ausgezeichneten Hydrophilie der Produkte beitragen.

Ein weiteres wesentliches Merkmal des erfindungs-

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

Im allgemeinen, d. h. bei Schaumstoffblöcken mit einem Querschnitt von 0,25 bis 1 m², steigt die Temperatur im Blockinnern auf 140 bis 160⁰C und kann bis zu 22O⁰C erreichen. Bei diesen Temperaturen werden Nebenreaktionen, insbesondere die sogenannte Biuret- und die Allophanatreaktion, begünstigl. Es wurde nun festgestellt, daß die Hydrophilität des Schaumstoffes durch ditse 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 liatten, 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 lind 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 Verdampf ungswärme und einem den Verhältnissen der Reaktion angepaßten Siedepunkt. Besonders bewährt haben sich lialogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Dichlormethan, Dichlordifluormethan, Trichlornuormethan, Dichlorluormethan, 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 Polyurethanichaumstoffen verwendet wurden, dient beim vorliegenden Verfahren ausschließlich Wasser, d. h. das damit entwickelte COj, 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 Siubstrat 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 Liihium-Natrium-Magnesiuin-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 benet/.i,

ίο so daß es nicht vollständig eingeschlossen wird.

Der wie oben hergestellte Polyurelhanschaumstoff ist zur Weiterverarbeitung als Reinigungslappen geeignet, da er ziemlich feinporig ist. Will man jedoch aus der erwähnten Reaktionsmischung einen Schnumstoff herstellen, der sich als Rohmaterial für Reinigangsschwämme mit einem dem Naturschwamm ähnlichen Aussehen eignet, so ist die Zugabe eines weiteren Hilfsmittels, eines sogenannten Zellzerstörers, notwendig. Dieses HiJfsmitlel ist bekannt; es bewirkt die Vereinigung von Kapillaren zu größeren Alveolen, ohne daß die Schaumstruktur selbst zerstört wird und ohne daß die Mikroporosität der Zellwände verlorengeht;

Es wurde nunmehr beobachtet, daß die bisher \erwendeten, Silikone enthaltenden Pasten oder Emulsionen zu einem wesentlichen Verlust der Hydrophilität führen.

Zur Herstellung eines als Schwamm verwendbaren Polyurethanschaumsto^es gibt man der Reaküonsmischung 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 Reaktionsmischling 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. Quellmittel auf Basis von Li-Na-Mg-Fluorsilikaten: 0 bis 20 Teile;

4. Treibmittel (Wasser): 1,5 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 HO⁰C, 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 (silikonhaltige 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 dispcrpiert man in der Rcaktions-

mischung Luft, um den Schwamm weiter aufzu- b) Hs wurde mit den Komponenten 2 bis H des Beilockern, spiels 1 gearbeitet. Anstatt Komponente 1 wurde kein

Die Einzelheilen der Ausführung des Verfahrens Gemisch, sondern Komponente Ib allein verwendet, müssen nicht näher erläutert werden, sie sind dem Die Eigenschaften dieses Vergleichsproduktes sind

Fachmann geläufig. 5 in der Tabelle 2 (s. u.) angegeben. Obwohl die Tempe

ratur des Schaumstoffblockes bei der Herstellung

Verfahrensbeispiele 120"C nicht überstieg, war die Hydrophilität unzu

reichend.

Das zu erläuternde Verfahren wird in einer körnen- c) Es wurde ein weiterer Vergleichsversuch mit den

tionellen Schaumerzeugungsmaschine ausgeführt, die io gleichen Komponenten wie im Vergleich b) unterals Hauptbestandteile einen über die Schaumstrang- nommen, jedoch unter Weglassung des Kühlmittels breite hin- und hergehenden Misch- und Ablagekopf, (Komponente 8). Die Temperatur im Schaumstoffeinen Steigtunnel mit Absaugung und eine Nach- block stieg auf 165⁰C. Weder die äußeren noch die reaktionsstrecke aufweist. Das Transportband des inneren Partien des Blockes waren hydrophil.
Schaumes bewegt sich mit etwa 1,5 bis 5 m/min. Der 15

entstehende Schaumstoffstrang, etwa 1 bis 2 m breit Vergleich 2

und 0,5 bis 0,8 m hoch, wird am Ende der Nach-

reaktionsstreckc zu Blöcken zerschnitten. Es wurde wie im Beispiel 1 gearbeitet, jedoch unter

Weglassung der Komponente 2. Es ergab sich ein

B e i s ρ i e 1 1 ²⁰ Schaumstoff mit geringerer Quellung als derjenige des

Beispiels 1, jedoch mit völlig ausreichender Hydro-

Dem Misch- und Ablagekopf der Schaumerzcu- philität (s. Werte in Tabelle 2).
gungsanlage werden pro Zeiteinheit folgende Stoffe in

den angegebenen Mengen zugeführt, wobei Teile für B e i s ρ i e 1 2

Gewichtsteile stehen: *5 Herstellung von Schaumstoff für Schwämme

la) Hochäthohxyliertes Polyätherdiol auf Basis Äthy- a) Zubereitung eines Zellzerstörers: 25 Teile einer

lenglykol, etwa 65 Äthoxygruppen pro Molekül, etwa 1 Gewichtsprozent Silikon enthaltenden Silikon-

OH-Zahl — 56, M — 2200: 90 Teile, paste werden in 25 Teilen Methylenchlorid dispergiert.

1 b) Stark verzweigtes hochreaktives Polyätherpolyol, 30 Zur Dispersion werden unter starkem Rühren 5 Teile

erhalten durch Anlagerung von Propylenoxyd an Trägerpulver (Cellulosepulvcr, Kieselgur, Asbestpul-

Glycerin, M = 3900, OH-Zahl = 38: 10 Teile; ver usw.) gegeben und aus der erhaltenen Mischung

2. Natrium-Lithium-Magnesiumfluorsilikat, als Quell- die Lösungs- und Dispergiermittel im Vakuum abgemittel: 5 Teile; dampft.

3. Toluylendiisocyanat, Isomerengemisch 2,4 (65 °₀) 35 3 Teile des so erhaltenen trockenen Pulvers werden und 2,6 (35°,,): 28 Teile: in einem Gemisch aus je 25 Teilen der Komponente 1 a

4. Wasser: 2 Teile; und Ib des Beispiels 1 dispergiert. Zwecks Stabiüsie-

5. Tetramethylbutylendiamin: 0,6 Teile; rung dieser Dispersion kann ein Emulgator zugegeben

6. Schaumstabilisator: 1,5 Teile; werden.

7. Urethankatalysaior: Zinn (Il)-octoat, 0,4 Teile; 40

8. Kühlmittel: Trichlorfluormethan, 5 Teile. b) Schaumstoffherstellung

Die aus dem Ablagekopi austretende Mischung In die Mischkammer des Schaumkopfes der Aufhatte eine Temperatur von 23⁰C. Die Urethankenn- schäumungsmaschine führt man die gleichen Kompozahl des Ansatzes betrug etwa 95. Bei der Aufschäu- 45 nenten zu, die im Beispiel 1 angegeben sind, wobei mung und Nachreaktion stieg die Temperatur im ebenfalls die dort angeführten Mengenverhältnisse Schaumstoffstrang auf 115°C. Es wurde ein völlig eingehalten werden. Zusätzlich mischt man 1.1 Teile hydrophiler Schaumstoff erhalten, dessen Eigenschaf- der nach Beispiel 4a erhaltenen Dispersion sowie ten weiter unten angegeben sind (Tabelle 2). Aus dem Luft bei.

Schaumstoff wurden auf einer Schälmaschine 0,8 cm 5° Nach der im Beispiel 1 angegebenen Arbeitsweise

dicke Reinigungslappen geschnitten, die ihre Hydro- wird ein blockartiger Schaumstoffstrang erhalten,

philität auch nach oftmaliger Wäsche in heißem Wasser wobei die Höchsttemperatur im Innern des Blockes

beibehielten. 100⁰C betrug. Der Block wurde dann in Hnzel-

,, , ■ . , schwämme zerschnitten, deren Eigenschaften in Ta-

^Verg1eichl ₅₅ belle 2 angegeben sind,
a) Es wurde mit Komponenten 1 bis 7 des Beispiels 1 gearbeitet. Komponente 8 jedoch weggelassen. c) Vergleichsversuch
Die Temperatur im Schaumstoffblock stieg bis auf

165°C. Die Eigenschaften der Randpartien des Es wird die Arbeitsweise des Beispiels 2b mit

Blockes, bis zu einer Tiefe von etwa 10 cm, waren mit 60 derjenigen des Vergleichs 1 c kombiniert. Es entstand

denjenigen des Blockes nach Beispiel 1 identisch. Die ein Schwamm, dessen Quellung und Hydrophilität

Eigenschaften im Schaumstoffkern wurden sofort bei völlig unzureichend ist (vgl. Tabelle 2).
der Herstellung und nach 72 Stunden gemessen. Sie

sind in der Tabelle 2 angegeben. Während die mecha- Beispiele 3 bis 12
nischen Eigenschaften und die Dichte dieses Vergleichs- 65

Produktes denjenigen des Beispiels 1 entsprachen, war In der folgenden Tabelle 1 sind weitere Beispiele

die Hydrophilität, gemessen durch den Wischfaktor, angegeben, wobei stets die Arbeitsweise des Beispiels 1

unzureichend. angewandt wurde. 609 451/175

Tabelle 1

H e i s ρ i ο I e 3 bis 12

Nr.	Komponenten	Heispie	I Nr. (eingeset/te	5	Mengen	in Gcv. ichtsteilen)	8	70	10	U	12
	Be/eicIimi ng		4	20		7	20	30	70	50	50
la	Hochatliox\liertes Polyol1)	50	40	80	40	30	80	5	30	50	50
lh	stark verzweigtes Polyol1)	50	60	20	60	70	15	23.9	10	5	5
2	»Makaloid« (Quellmittel)	10	15	22,5	5	10	14,8	2,7	27,2	27,3	24,6
3 a	TDI 65/35-)	20,2	22,4	—	22,5	16.8	7,5	2,0
3 b	TDI 80 203)	—	—	2,0	—	8.4	2,0	0,6	2,0	2,0	2,0
4	Wasser	1.6	1,8	0,7	1,8	2,0	0.7	1,5	0,5	0,6	0.6
5	Amin-Katalysator1)	0,8	0,6	1,7	0,7	0,6	1,6	0,24	1,5	1,5	1,5
6	Schaumstabilisator1)	1,2	1,2	0,38	1,6	1.5	0,4	15	0,2S	0,3	0,35
7	Urelhankatalysator1)	0,28	0,32	15	0,4	0,2	15	—	10,0	10,0	10,0
8	Kühlmittel1)	15	10	—	15	10	—		—	1,6	1,0
9	Zellzerstörer1)	—	—		—	—
Bemerkungen:

') Gleiche Substanz wie im Beispiel 1.

^!) Toluylendiisocyanat. 65 °₀ 2.4- und 35°,, 2.6-lsomcres.

^J) Toluylendiisocyanat, S0°_o 2,4- und 20°,, 2.6-lsomcrcs.

') Zur Schwammherstcllung. 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 11 1,6 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 Schaumstoffstück (1Ox 10x5 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

dickes Schaumstoffstück wird mit einer 14,3 - 7 cm messenden Grundfläche bei einem Auflagedruck \or etwa 6,3 g/cm² (Auflagegewicht 630 g) über die mil Wasser versehene Fläche geführt, und"zwar 3 min lanc bei 180 Wischungen/min. Das Schaumstoffslück wai vorher völlig mit Wasser benetzt und gut auscedrücki worden.

Die Glasplatte wird vor und nach dem Wischen sewogen. Die Gewichtsdifferenz entspricht der vorr Schaumstück aufgenommenen Wassermenge; sie wire in °„ der vorgelegten Wassermenge anseceben.

Die Meßwerte finden sich in Tabelle^."

Tabelle 2
Eigenschaftswerte

Raumgewicht	Quellvermögen	Wisch
		faktor
	Vol.-Zunahme,
kg/m3	/O	/ O

Beispiel 1
Vergleich la*)
Vergleich Ib*)
. Vergleich Ic*)
Vergleich 2
Vergleich 2
Vergleich 2c·)

gleich 2
Beispiel 12
X*)

28 — 28 28 _ 28 28 _

28

45

2,5 30 50

95 60 60 45 75 90 40 80 50

Ρ«ί⁸ ί. ^Ri^che· ^{X =} nachträglich hydrophiiisierter Polyurethanschaumstoff. ··) 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 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 Polyurethanschaumsioff kann nun zu hirschlederähnlichen Reinigungstüchern weiterverarbeitet werden. Dazu geht man beispielsweise folgendermaßen vor:

1. Aus einem Schaumstoffblock, 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 heißverpreßt; dabei wendet man Drücke von 0,05 bis 2,5 kg/cm², vorzugsweise etwa 0,1 kg/cm², und Temperaturen von 150 bis 2CKTC 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, 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 Schaumstoffkörpers in komprimierten Zustand.

Nach der Methode gemäß Tabelle 2 und der zugehörigen Erläuterung geprüft, ergibt sich mit dem erhaltenen Tuch ein Wischfaktor von 98 bis 100 ^o/ _o.

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 Äthylcnglykolbasis, etwa 65 Äthoxygruppen pro Molekül, ÜH-Zahl = 56, M = 2200; 50 Teile stark verzweigtes, hochreaklives PoIyätherpolyol, erhalten durch Anlagerung von Propylenoxid an Glycerin, M = 3900, OH-Zahl = 38; 5 Teile Natrium-Lithium-Magnesiumfiuorsilikat; 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 Celluloseflocken.

Tabelle II

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaften	Gemäß	Gemäß
	DT-AS	der
	1210555	Erfir luni
Raumgewicht, g/l	28	36
Reißfestigkeit, kp/cm2	0,9	1
Dehnung, %	190	260
Quellung, %	4	40
Wasseraufnahmevermögen,	75	92
Volumprozent
Wisch- und Trocknungs-	70	, 95
vennögen, %

Claims (1)

21 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines hochfesten lydrophilenPolyurethanschaumstoffesdurch gleichzeitige Umsetzung einer Polyolkomponente mit liner organischen Polyisocyanatkomponente in 3eg:enwart von Katalysatoren, Schaumstabili- !ientingsmitteln und Wasser als Treibmittel sowie jblichen Zusätzen, dadurch gekennzeich-ι e t, daß