DE2359610C3 - Verfahren zur Herstellung flexibler, organisch-anorganischer Verbundkunststoffe mit niedrigem Heizwert und verbessertem Brandverhalten - Google Patents
Verfahren zur Herstellung flexibler, organisch-anorganischer Verbundkunststoffe mit niedrigem Heizwert und verbessertem BrandverhaltenInfo
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- C08J2375/04—Polyurethanes
Description
Komponente a) in einer Menge von
45 bis 70 Gewichtsprozent,
Komponente b) in einer Menge von
10 bis 30 Gewichtsprozent und
Komponente c) in einer Menge von
20 bis 45 Gewichtsprozent
verwendet, wobei Komponente a)ein durchschnittliches Molekulargewicht von 1500 bis 5000 und eine
Glastemperatur von unter — 20° C aufweist.
3. Verwendung der organisch-anorganischen Kunststoffe gemäß Anspruch 2 als Polstermaterialien,
Dämpfungsmaterialien, Stoßabsorbern oder Schall-, Wärme- oder Kälteisoliermaterialien.
Elastomere auf der Grundlage von Polyisocyanaten und Polyolen sind bekannt. Sie werden vor allem in
Form von Schaumstoffen hergestellt und in vielseitiger Weise angewandt. Es ist auch bekannt, wie durch
Variation der Herstellungsrezepturen das Eigenschaftsbild der Elastomeren dem Verwendungszweck angepaßt
werden kann. So lassen sich beispielsweise Härte bzw. Stauchhärte und Elastizität in weiten Grenzen
gezielt variieren.
Das Brandverhalten der Polyurethanelastomeren ist in vielen Fällen noch unbefriedigend. Dies gilt
insbesondere für geschäumte offenzellige Leichtschaumstoffe infolge des ungünstigen Verhältnisses von
Oberfläche zu Masse.
In der Vergangenheit wurden große Anstrengungen unternommen, das Brandverhalten derartiger Schaumstoffe
zu verbessern, beispielsweise durch Zusätze von Halogen- und/oder Phosphorverbindungen oder auch
durch spezielle strukturelle Merkmale, wie thermisch labile Bindungen, die im Brandfalle ein Schmelzen des
-, Schaumes und dadurch eine drastische Verringerung der Oberfläche im Gefolge haben.
Ferner können beispielsweise Antimonverbindungen sowie anorganische Salze und Füllstoffe, wie Calciumcarbonat,
Bariumsulfat, Zinkborat und dergleichen,
in zugesetzt werden.
Derartige Zusätze zu den Elastomerrezepturen bewirken tatsächlich in vielen Fällen eine Erschwerung
der Entflammbarkeit oder sogar das spontane Verlöschen eines kleinen entzündeten Probekörpers. Bei
π großen Probekörpern bzw. im in der Praxis auftretenden Brandfall aber ist ihre Wirkung infolge der
auftretenden hohen Temperaturen häufig unbefriedigend.
Der Nachteil anorganischer Füllstoffe besteht vor
2(i allem darin, daß sie zum Eigenschaftsbild der Produkte
nicht beitragen, sondern nur eine »Verdünnung« der organischen Matrix bewirken. Darüber hinaus haben sie
häufig eine unerwünschte Dochtwirkung, wodurch das Brandverhalten sogar ungünstig beeinflußt werden
>-> kann.
Eine weitere Schwierigkeit beim Zusatz anorganischer Materialien, besonders solchen hoher Härte und
daher abrasiver Eigenschaften, liegt in der üblichen Herstellungstechnologie für Schaumstoffe. Mit den
κι üblicherweise verwendeten Hochdruck-Kolbenpumpen
lassen sich viskose und Füllstoffe enthaltende Produkte nicht oder nur unter großen Schwierigkeiten störungsfrei
und exakt fördern. Außerdem sind für die homogene Verteilung der Füllstoffe im Polyol zusätzliche Mischag-
Γ) gregate erforderlich.
Nach einem eigenen älteren Vorschlag (DE-Patentschrift 22 27 147) werden harte anorganisch-organsiche
Verbundkunststoffe hoher Festigkeit, Wiirmeformbeständigkeit und Schwerentflammbarkeit erhalten, wenn
-to man flüssige Präpolymer-Ionomere, welche Isocyanatgruppierungen
enthalten, mit wäßrigen Alkalisilikatlösungen homogen vermischt und das gebildete Sol zu
einem Xerosol ausreagieren läßt.
Ebenfalls nach einem anderen eigenen älterer
·»-> Vorschlag (DE-OS 23 25 090) können solche Präpoly
meren eingesetzt werden, welche anstelle der ionischer Modifizierung eine hydrophile nichtionische Gruppierung
tragen. Dabei kann das Verhältnis von Präpolymeren zu Wasserglas in weiten Grenzen schwanken.
"><> Nach diesen älteren Vorschlägen werden harte
Formkörper, Beschichtungen und insbesondere Schaumstoffe erhalten. Bei diesen Materialien liegt die
Härte häufi« über Shore D 50. Wenn in dieserr Zusammenhang die Eiastizitätseigenschaftcn besonder;
v> hervorgehoben werden, so handelt es sich dabei um die Stoßelastizität eines an sich harten Materials.
In Weiterentwicklung dieser älteren Vorschläge wurde nun überraschend gefunden, daß unter bestimm
ten Voraussetzungen auf der Basis von Polyisocyanater
wi und Alkalisilikatlösungen sogar flexible ProdukU
hergestellt werden können, also Produkte, die beispicls weise eine Shore-A-Härtc von 40 bis 95 und eine
Bruchdehnung von 100 bis 800 bei hoher Elasti/.itä
aufweisen.
ii'i Derartige flexible Produkte weisen ein ausgezeichne
tes Brandverhalten auf, auch wenn sie in Schaiimforn
vorliegen und lassen sich dabei ohne weiteres au: flüssigen Komponenten in üblicher Weise herstellen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung flexibler organisch-anorganischer
Verbundkunststoffe mit niedrigem Heizwert und verbessertem Brandverhalten durch Umsetzung eines
fteaktionsgemisches bestehend aus organischen Verbindungen mit zerewittinoffaktiven Wasserstoffatomen,
Polyisocyanaten, wäßrigen Alkalisilikatlösungen gegebenenfalls in Gegenwart von Hilfs- und Zusatzstoffen,
Treibmitteln, Halogen enthaltenden Flammschutzmitteln und Wasser bindenden Füllstoffen, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß man ein Reaktionsgemisch bestehend aus
a) 30 bis 70 Gewichtsprozent eines 2 bis 8 Hydroxylgruppen aufweisenden Polyesters, PoIyäthers,
Polythioäthers, Polyacetals, Polycarbonats oder Polyesteramids, welche ein durchschnittliches
Molekulargewicht von 1000 bis 6000, sowie eine Glastemperatur unter +10° C aufweisen,
b) 10 bis 30 Gewichtsprozent eines Polyisocyanates und
c) 20 bis 60 Gewichtsprozent Alkalisilikat als wäßrige
Lösung welche einen Feststoff gehalt zwischen 30 und 70 Gewichtsprozent aufweist,
verwendet, wobei die Verfahren gemäß den deutschen Patenten 22 27 147, 23 25 090 und 23 10 559 ausgenommen
sind.
Besonders bevorzugt ist folgendes Gewichtsverhältnis der Komponenten in der Mischung, nämlich
a) 45 bis 70 Gewichtsprozent,
b) 10 bis 30 Gewichtsprozent,
c) 20 bis 45 Gewichtsprozent.
Innerhalb dieser Menjjenveinä'.tnisse werden besonders
weiche, hochelastische Produkte ι nalten.
Besonders bevorzugt sind Reaktionsgemische, bei denen mindestens eine der Komponenten a) und/oder b)
oder das Reaktionsprodukt aus a) und b) zumindest anteilig hydrophile Gruppen aufweist, wobei die
hydrophile Gruppe sowohl eine ionische als auch eine nichtionische Gruppe sein kann.
Weiterhin sollte vorzugsweise die Komponente a) bei 5O0C flüssig sein und eine Glastemperatur von unter
100C, vorzugsweise unter —20°C, sowie ein durchschnittliches
Molekulargewicht von 1500 bis 5000 aufweisen.
Der Zusatz von geringen Mengen (etwa 0,5 bis 5%) wäßriger Alkalisilikatlösungen (US-PS 36 34 342) zu
Schaumstoffrezepturen ist bekannt. Derart niedrige Mengen haben die Wirkung von Additiven und
beeinflussen das Eigenschaftsbild der Grundrezepturen nur wenig. Die erhaltenen Schaumstoffe sollen in
Wasser/Alkohol-Gemischen erweichbar sein. Das Brandverhalten wird jedoch nicht beeinflußt. Es wird in
der genannten US-Patentschrift ausdrücklich betont, daß bei einem Silikatzusatz von mehr als 5%, bezogen
auf die Grundrezeptur, die Reaktion außer Kontrolle gerät.
Demgegenüber ist die Alkalisilikatlösung im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Hauptkomponente.
Der Silikatanteil, berechnet auf Trockensubstanz, beträgt mindestens 10%, vorzugsweise jedoch 20 bis
40%.
Dies bedeutet, daß die Polymerbildung in Gegenwart eines großen Wasserüberschusses stattfindet. Entgegen
der Erwartung stört der große Wasserüberschuß nicht; er bewirkt weder unerwünschte Verzweigungs- bzw.
Vernetzungsreaktioner, noch vorzeitigen Kettenabbruch.
Dieser für das Eigenschaftsbild der Produkte entscheidend wichtige Umstand hängt wahrscheinlich
·; mit der Zweiphasenstruktur sowohl des noch flüssigen
Reaktionsgemisches als auch des Endproduktes zusammen.
Es ist ausgesprochen überraschend, daß selbst bei Verwendung von Rezepturen mit einem Alkalisüikatanteil
von 60% trotz des sich ausbildenden Silikatgerustes noch elastomere Produkte erhalten werden können.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Produkte besteht darin, daß sie auch größere Mengen
an Phosphor und/oder Halogen enthaltenden Flamm-Schutzmitteln
enthalten können, ohne daß beim ErLitzen bzw. im Brandfall saure oder toxische Rauchgase gebildet werden.
Es ist dabei lediglich zu beachten, daß die Anzahl der durch die Flammschutzmittel eingebrachten potentiellen
Säureäquivalente die der in der Alkalisilikatlösung enthaltenen Basenäquivalente nicht übersteigt.
Bei Verwendung von Wasserglas als Silikatkomponente wird nach der Pyrolyse der beispielsweise mit
Polychlorparaffin und Tris-bromäthylphosphat ausgerü- 2r>
steten Elastomeren Chlor als Natriumchlorid, Brom als
Natriumbromid und Phosphor als Natriumphosphat gefunden. Dies bedeutet, daß im Brandfall durch die
Flammschutzmittel eine äquivalente Menge Kohlendioxid
freigesetzt worden ist.
«ι Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Elastomeren einzusetzenden Ausgangskomponenten sind an
sich bekannt.
Die Komponente a) besteht aus einem 2 bis 8, vorzugsweise aber 2 bis 4, Hydroxylgruppen aufweisen-
!"> den Polyester, Polyäiher, Polythioäther, Polyacetal,
Polycarbonat oder Polyesteramid vom Molekulargewicht 1000 bis 6000 und einer Glastemperatur unter
+ 100C, wie sie für die Herstellung von homogenen und
zellförmigen Polyurethanen an sich bekannt sind.
Die in Frage kommenden Hydroxylgruppen aufweisenden Polyester sind z. B. Umsetzungsprodukte von mehrwertigen, vorzugsweise zweiwertigen und gegebenenfalls zusätzlichen dreiwertigen Alkoholen mit mehrwertigen, vorzugsweise zweiwertigen, Carbonsäu-4-> re.
Die in Frage kommenden Hydroxylgruppen aufweisenden Polyester sind z. B. Umsetzungsprodukte von mehrwertigen, vorzugsweise zweiwertigen und gegebenenfalls zusätzlichen dreiwertigen Alkoholen mit mehrwertigen, vorzugsweise zweiwertigen, Carbonsäu-4-> re.
Anstelle der freien Polycarbonsäuren können auch
die entsprechenden Polycarbonsäureanhydride oder entsprechende Polycarbonsäureester von niedrigen
Alkoholen oder deren Gemische zur Herstellung der
Vt Polyester verwendet werden.
Die Polycarbonsäuren können aliphatischer, cycloaliphatischer, aromatischer und/oder heterocyclischer
Natur sein und gegebenenfalls, z. B. durch Halogenatome, substituiert und/oder ungesättigt sein.
V) Als Beispiele hierfür seien genannt:
V) Als Beispiele hierfür seien genannt:
Bernsteinsäure,
Adipinsäure,
Korksäure,
w) Azelainsäure,
w) Azelainsäure,
Sebacinsäure,
Isophthalsäure,
Trimellitsäure,
tv> Phthalsäureanhydrid,
tv> Phthalsäureanhydrid,
Tetrahydrophthalsäureanhydrid,
Hexahydrophthalsäureanhydrid,
Tetrachlorphthalsäureanhydrid,
Endomethylentetrahydrophthalsäureanhydrid,
Glutarsäureanhydrid,
Maleinsäure,
Maleinsäureanhydrid,
Fumarsäure,
dimere und trimere Festtsäuren wie ölsäure,
gegenenfalls in Mischung mit
monomeren Fettsäuren,
Terfcphthalsäuredimethylester,
Terephthalsäure-bis-glykolester.
Als mehrwertige Alkohole kommen z. B.
Äthylenglykoi,
Propylenglykol-( 1,2) und -(1,3),
Butylenglykol-0,4) und -(2,3),
Hexandiol-(1,6),
Octandio!-(1,8-,
Neopentylglykol,
Cyclohexandimethanol
(! ,4 · Bis-hydroxymethylcyclohexan),
2-Methyl-1,3-propandiol,
Glycerin,
2-Methyl-1,3-propandiol,
Glycerin,
Trimethylolpropan,
Hexantriol-(1,2,6),
Butantriol-( 1,2,4),
Trimethyloläthan,
Pentaerythrit,
Chinit, Mannit und Sorbit,
Methylglykosid, ferner
Diäthylenglykol,
Triäthylenglykol,
Tetraäthylenglykol,
Polyäthylenglykole,
Dipropylenglykole,
Polypropylenglykole,
Dibutylenglykol und
Polybutylenglykole
Hexantriol-(1,2,6),
Butantriol-( 1,2,4),
Trimethyloläthan,
Pentaerythrit,
Chinit, Mannit und Sorbit,
Methylglykosid, ferner
Diäthylenglykol,
Triäthylenglykol,
Tetraäthylenglykol,
Polyäthylenglykole,
Dipropylenglykole,
Polypropylenglykole,
Dibutylenglykol und
Polybutylenglykole
in Fr ige.
Die Polyester können anteilig endständige Carboxylgruppen aufweisen. Auch Polyester aus Lactonen, z. B.
ε-Caprolacton, oder Hydroxycarbonsäure, z. B. O)-Hydroxycapronsäure,
sind einsetzbar.
Auch die erfindungsgemäß in Frage kommenden, mindestens 2, in der Regel 2 :)is 8, vorzugsweise 2 bis 3.
Hydroxylgruppen aufweisenden Polyäihcr sind solche der an sich bekannten Art und werden z. B. durch
Polymerisation von Epoxiden, wie Äthylenoxid. Propylenoxid. Butyleno^id, Tetrahydrofuran, Styroloxid oder
Epichlorhydrin mit sich selbst, z. B. in Gegenwart von BF., oder durch Anlagerung dieser Epoxide, gegebenenfalls
im Gemisch oder nacheinander, an Startkomponenten mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen, wie
Alkoholen oder Aminen, z. B. Wasser, Äthylenglykoi, Propylenglykol-(l,3) oder -(1,2), Trimethylolpropan.
4,4'-Dihydroxydiphenylpropan, Anilin, Ammoniak. Äthanolamin, Äthylendiamin hergestellt.
Auch Sucrosepolyäther, wie sie /.. B. in den deutschen
Auslegeschriften 11 76 358 und 10 64 938 beschrieben
werden, kommen erfindungsgemäß in Frage.
Vielfach sind solche Polyäthcr bevorzugt, die überwiegend (bis zu 90 Gewichtsprozent, bezogen auf
alle vorhandenen OH Gruppen im Polyäthcr) primiirc OH-Gruppen aufweisen.
Auch duich Vinylpolymerisatc modifizierte Polyäthcr.
wie sie / B. durch Polymerisation von Styrol. Acrylnitril in Gegenwart von Polyethern entstehen
(US-Patentschriften 33 83 351, 33 04 273, 35 23 093, 31 10 695; deutsche Patentschrift i I 52 536), sii;d geeignet,
ebenso OH-Gruppen oder COOH-Gruppen aufweisende Polybutadiene.
Unter den Polythioäthern seien insbesondere die Kondensationsprodukte von Thiodiglykol mit sich
selbst und/oder mit anderen Glykolen, Dicarbonsäuren, Formaldehyd, Aminocarbonsäuren oder Aminoalkoholen
angeführt. Je nach den Co-Komponenten handelt es sich bei den Produkten um Polythiomischäther,
Polythioätherester, Polythioätheresteramide.
Als Polyacetale kommen z. B. die aus Glykolen, wie Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, 4,4'-Dioxäthoxy-diphenyldimethylmethan,
Hexandiol und Formaldehyd herstellbaren Verbindungen in Frage. Auch durch Polymerisation cyclischer Acetale lassen sich für die
erfindungsgemäße Anwendung geeignete Polyacetale herstellen.
Als Hydroxylgruppen aufweisende Polycarbonate kommen solche der an sich bekannten Art in Betracht,
die z. B. durch Umsetzung vor. Diolen, wie Propandiol-(1,3),
Butandiol-(1,4) und/oder Hexandiol-(1,6), Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, Tetraäthylenglykol mit
Diarylcarbonaten, z. B. Diphenylcarbonai oder Phosgen, hergestellt werden können.
Zu den Polyesteramiden zählen z. B. die aus mehrwertigen gesättigten und ungesättigten Carbonsäuren
bzw. deren Anhydriden und mehrwertigen gesättigten und ungesättigten Aminoalkoholen, Diaminen,
Polyaminen und ihren Mischungen gewonnenen, vorwiegend linearen Kondensate.
Um den flexiblen Charakter der Verfahrensprodukte zu gewährleisten, sind Polyäther- und Polyesterpolyole
vom Molekulargewicht 1000 bis 6000 mit flexiblen Ketten und einer mittleren Funktionalität von 2,1 bis 3
bevorzugt.
Vertreter diesser erfindungsgemäß zu verwendenden Verbindungen sind z. B. in High Polymers, Vol. XVI,
»Polyurethanes, Chemistry and Technology«, verfaßt von Saunders-Frisch, Interscience Publishers, New
York/London, Band I (1962), Seiten 32 bis 42 und Seiten 44 bis 54. und Band Il (1964), Seiten 5 bis 6 und 198 bis
199. sowie im Kunststoff—Handbuch. Band VlI (1966).
Vieweg-Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag. München, z. B. auf den Seiten 45 bis 7!,beschrieben.
Als erfindungsgemäß einzusetzende Komponente b) kommen aliphatische, cycloaliphatische, araliphatisch^
aromatische und heterocyclische Polyisocyanate in Betracht, wie sie z. B. von W. Siefken in Justus Liebigs
Annalen der Chemie, 562, Seiten 75 bis 136, beschrieben
werden, beispielsweise
Äthylendiisocyanat,
1,4-Tetramethylendiisocyanat,
1,6-Hexamethylendiisocyanat,
1,12-Üodecandiisaocyanat,
Cyclobutan-IJ-diisocyanat,
Cyclohexan-1,3- und -1,4-diisocyanat
sowie beliebige Gemische dieser Isomeren;
l-lsocyanato-33,5-trimethyl-5-isocyanato-
1,4-Tetramethylendiisocyanat,
1,6-Hexamethylendiisocyanat,
1,12-Üodecandiisaocyanat,
Cyclobutan-IJ-diisocyanat,
Cyclohexan-1,3- und -1,4-diisocyanat
sowie beliebige Gemische dieser Isomeren;
l-lsocyanato-33,5-trimethyl-5-isocyanato-
methyt=cyclohexan (DT-AS 12 02 785).
2,4- und 2,6-Hexahydroioliiylendiisooyanat
sowie beliebige Gemische dieser Isomeren;
Hexahydro-1.3- und/oder -1,4-phenylen-
2,4- und 2,6-Hexahydroioliiylendiisooyanat
sowie beliebige Gemische dieser Isomeren;
Hexahydro-1.3- und/oder -1,4-phenylen-
diisorvanat.
Perhydro-2,4'- und/oder -4,4'diphenyl-
Perhydro-2,4'- und/oder -4,4'diphenyl-
methan-diisocyanat.
1.3- und 1.4-Phenylendiisocyanat.
1.3- und 1.4-Phenylendiisocyanat.
2.4- und 2.f)-Toliiylendiisocyanat
sowie beliebige Gemische dieser Isomeren:
IJi phenyl me than -2.4- und/oder
-4.4'-diisoc\an..it,
Niiphthylen-1.5-cliisoc\«inat.
Tr i phenyl mc ihiir-4.4'.4"-iriis<icvii η iil. Poly phenyl-poly rncthylcn-poly isocyanate.
Niiphthylen-1.5-cliisoc\«inat.
Tr i phenyl mc ihiir-4.4'.4"-iriis<icvii η iil. Poly phenyl-poly rncthylcn-poly isocyanate.
wie sie durch AnilinFormaldehyd-Kondensation und
anschließende Phosgenierung erhalten und /. B. in den britischen Patentschriften 8 74 430 und 8 48 671 beschrieben
werden; perchloriertc Arylpolyisocyanate.
wie sie /. Ii. in der deutschen Aiislegeschrift I 1 ">7 601
beschrieben werden: C. arhodiimidgriippen aufweisende
Polyisocyanate, wie se in der deutschen Patentschrift
IO92OO7 beschrieben werden: Diisocyanate, wie sie in
der amerikanischen Patentschrift 34 42 3 30 beschrieben
werden: Allophanatgruppcn aufweisende Pol·, isocyana-Ir.
wie sie /. H. in der britischen l'.itentsrhrill 4 44 890.
tier belgischen Patentschrift 7 61 h2h und der \eroffent
lichten holländischen Patentanmeldung 7102 324 beschrieben
werden; Kocvanuratgruppen aufweisende Polyisocyanate, wie si·.' /. fi. in den deutschen Patentschriften
10 22 7K4. 12 22 0h7 und 10 27 394 sowie in den
detitsihen Offenleguiigsschnftcn 14 211 0)4 und
20 04 04X beschrieben werden: I rethangruppen aufweisende
Polyisocyanate, wie sie /.B. in der belgischen
Patentschrift 7 ~>2 2b 1 oiler in der ,imenkanischen
Patentschrift U 44 IM beschriebe!1 werden; acylierte
Harnstollgruppen aufweisende 1'"K isocyanate gemali
der deutschen Paieni'chrift 12 30 778: Biiirelgnippen
aufweisende Pol·.'socv.tnaie. wie sie /.B. in der
deutschen Pa'cni^chnM '101 344. lt1 c|cr britischen
Patentschritt i1. W Hifi urn! in der französischen Patent
schrift 70 17 314 beschrieben werden: durch Telomerisiitionsrcaktiuner·
hergestellte PnK isn<. wir ate. wie sie
ζ B. in der belgischen Patentschrift 7 2 3 MO beschrieben
werden: I Mergnippen aufweisende Polyisocyanate, wie
sie / B. in den hn'·"·'.!-cn Pjtentschrificp q *v5 4/Λ ,,nd
10 72 45b. in der aricriK,mischen Patentschrift 3'i h7 7h3
und in der dcuKjicn Paicnt'.ch-ift 12 SI bKH genannt
dukle der obengenannte" Iso-
w erden: I msetzu'ig'-p
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i;-i: .i-ischlieliencie Phf'Sgenierung
•■■-■s MDI") und Carbodiimid-
-.. -Miopha-atgruppen. Isocya-
hergestell' werde- (.■
grupp-:-r,. l.^c'-iant·- ip
grupp-:-r,. l.^c'-iant·- ip
.:-.:;c (·—lodifi/iene Polyisocyaaufweisende
Po \ ; yy
nate")·
Ferne" /s'r!er / . je··" jN Komponente b) einsetzbare
Polyisocyanate Reak;!o-snrr>dukte aus den vorgenannte-
Isoc.i-a-e-i -'■'■ -iedermolek-ilaren Glykolen.
Arninoaikohoien u-i "J:.;rr,--c-. -.'obe: die genannten
Modio/ier-;ngsko~.poren"er, -ie -■ nur :n uriergeordncteri
Mensen eintrete'/" ■·. c-:;en z.B. : Wc·', auf 3 bis
20 Mol Isocyanat.
Besonders bevorzugt sind solche Komponenten a) und b). welche eine (potentiell) ionische oder eine
nichtioniscli hydrophile Gruppe enthalten. I Inter
potentiell ionischen Gruppen werden solche verstanden, die mit Alkalisilikatlösungcn in ionische Gruppen
übergehen, also insbesondere Sulfonsäuren Carbonsäure-.
Anhydrid-, Betain-, Sultain-, Phosphonsäure-Gruppen,
sowie phenolische OH-Gruppen.
Ionische Gruppen sind insbesondere die folgenden:
OH
SO.
SO
O SO·.
O O
CO N (O
CO CW (N
N SO·
CO \ -SO.
■\r O
Selbstverständlich können auch zwei oder mehrere der genannter Gruppen in den Komponenten a) und b)
enthalten sein. Auch können Ampholyte, welche eine anionischc und eine kationischc Gruppierung im selben
Molekül enthalten, oder Symplexc. welche anionische und kationische Produkte gleichzeitig enthalten, vorliegen.
Nichtionische hydrophile Gruppen sind insbesondere hydrophile Oligo- oder Polyätherreste sowie überschüs
sige OH-Gruppen. die unter den Reaktionsbedingungen ment ouei
VUlIMd IlUit
1I1I"-1
reagieren, sow ic z. B. Amid- und Harnstoff-Gruppen.
Die Einführung solcher potentiell ionischer oder nichtionischer Gruppen ist dem Fachmann bekannt.
Besonders bevorzugt sind unter Mitverwendiing von Äthylenoxid hergestellte Polyether oder Polyetherester,
sowie Di-. Tri-. Tetra-, Octaäthylenglykol enthaltende
Polyester, sowie Isocyanate, die durch Reaktion mit mono-, di- oder trifunktionellen Oligo- oder Poiyätn1-lenoxiden
modifiziert worden sind.
Kationische Polyäther bzw. Polyester werden insbesondere durch Verwendung von solchen Giykolen.
Aminoalkoholen oder Polyaminen, welche tertiäre Amino- und/oder Sulfid-Gruppen enthalten, als Starter
bzw. Aufbaukomponenten hergestellt und anschließend oder im Verlauf der Umsetzung zum Elastomeren in
quartäre Salze übergeführt. Entsprechend werden anionische Produkte ?.. B. durch Mitverwendung von
Aminocarbon- und/oder Aminosulfonsäuren bei der Polyester- bzw. Polyetherherstellung erhalten. Auen
Hydroxycarbonsäuren, wie Dimethyiolpropionsäure: Polycarbonsäuren, wie Zitronensäure. Athylendiamintetracarbonsäure.
Tnmeilithsäure sowie Hydroxysulfonsäuren
sind geeignet.
Die aufgeführten Modifizierungskomponenten eignen sich auch zur tonischen bzw. Hydrophil-nichtioni-
sehen Modifizierung von Isocyanaten «.lurch I'l.tpoK-iner-
bzw. seniipräpolymcrbildung.
Für die Isocviinatmociif i/icrung kommen dabei
insbesonde e mit monofunktionelle Verbindungen, wie oxäthylicrte Monoalkohole. Dialkylaminopropiino!.
Monoaminocarbon- und .Sulfonsäuren in Betracht.
Unter wiißrigen Lösungen von Alkalisilikatcn (Koni-,
onente c) sind die üblicherweise als »Wasserglas« bezeichneten Lösungen von Natrium- und/oder Kaliumsilikat
in Wasser zu verstehen,
F:s können auch rohe technisch« Lösungen, welche
zusätzlich /.. H. C'alcmmsilikat, Magnesiiimsilikat. !!orale
und Aluminale en ι ha Ilen können. Verwendung finden.
Das Verhältnis Me..()/SiO: ist nit ht kritisch und kann
in den üblichen (irenzen schwanken: vorzugsweise beträgt es 4 bis 0.2.
Spielt der Wassergehall des durch Umsetzung mit dem PräpolymereiiTsomeren zunächst erhaltenen
Kunststoffs eine untergeordnete Rolle, weil es nicht
stört oder weil er leicht durch Trocknen entfernt werden kann, so kann unbedenklich neutrales Natriumsilikat
eingesetzt werden, von welchen sich 25- bis
J5n/tüge Lösungen herstellen lassen.
Vorzugsweise werden indessen 32· bis 54"/iiige
Silikatlösungen eingesetzt, die nur bei hinreichender Mkalität die für eine problemlose V- larbeitung
erforderliche Viskosität von unter 500 Poise aufweisen.
Auch '\nimoniumsilikallösungen können verwendet
werden, allerdings sind diese weniger bevorzugt.
Es kann sich um echte oder auch um kolloide Lösungen handeln.
Die Wahl der Konzentration der Alkalisilikatlösung hangt vor allem vom gewünschten Endprodukt ab.
Kompakte oder geschlossenzellige Materialien werden vorzugsweise mit konzentrierten Silikatlösungcn
hergestellt, die erforderlichenfalls durch Zusatz von Alkalihydroxid auf niedrige Viskosität eingestellt
werden. Auf diese Weise lassen sich 40- bis 70%ige Lösungen herstellen.
Andererseits werden zur Herstellung offenporiger Leichtschaumstoffe Silikatlösungen mit 20- bis
40%igem Gehalt bevorzugt, um niedrige Raumgewichte zu erzielen.
Auch bei Einsatz feinteiliger anorganischer Füllstoffe in größeren Mengen sind .Silikatlösungen von 20- bis
45%igem Gehalt bevorzugt.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen organischanorganischen Elastomeren werden im einfachsten Fall
die drei Komponenten a). b) und c) einfach vermischt (one-shot-Verfahren). wobei eine Emulsion gebildet
wird, deren Zerteilungsgrad sowohl von der chemischen Konstitution, insbesondere A rt und Anzahl der enthaltenen
hydrophilen Gruppen, als auch von der beim Mischen aufgewandten Energie (insbesondere bei nicht
hydrophil modifizierten Produkten) abhängt.
Man kann aber auch a) und b) mischen und vor oder während der Reaktion c) zumischen.
Bei der Vermischung erfolgt primär Bildung einer feinteiligen stabilen Emulsion mit der organischen
Komponente als äußerer Phase. Anschließend härtet die Emulsion unter Bildung des Elastomeren aus. Bedingt
durch die alkalische Silikatphase, welche stark katalytisch wirkt, erfolgt die Härtung in den meisten Fällen
bereits bei 0 bis 20° C spontan unter Selbsterwärmung. Die Härtung ist dann meist in 1 bis 5 Minuten im
wesentlichen beendet.
Bei reaktionsträgen Isocyanaten und insbesondere bei Verwendung von verkappten Isocyanaten, zu denen
.itu h Amin-iimidc zählen, kann die I liirtung aucl
längere Zeil in Anspruch nehmen und höhc'i Temperaturen erfordern.
Bedingt durch die sponlane Wärmeentwicklung line
. rasche Härtung eigne! sich das erfindungsgeiiiiißt
Verfahren besonders zur Herstellung von Schaumslof fen der verschiedensten Art.
[•.rfinclungsgemäß werden oft leicht flüchtige organi
sehe Substanzen als Treibmittel mitverwendet. Al
im organische Treibmittel kommen z. U. Aceton, Äthylace
tat, Methanol, Äthanol, halogensubsiiluicrtc Alkane, wii
Methylt-'iichlond, Chloroform. Aih\lidench:ond. Viinli
denchlorid. Monofluortrichlormcthan. ( hhiridfliuirme
than. Dichlordifluoi methan, ferner Biiian. Hexan
ι , Heptan oder Diäthylä'thcr in Frage.
Eine Treibwirkung kann auch durch Zusatz von be
Temperaturen über Raumtemperatur iuiiei Abspaltmi)
von Ciaseti, beispielsweise von Stickstoff, sieh zei'set· ·η
den Verbindungen. /. Ii. Azoverbindungen, wie A/oiso
·" butlersäirenitril. erzielt weitlen.
Weitere Beispiele für Treibmittel sowie Linzeiheitei
über die Verwendung von Treibmitteln sind in Kunststoff-Handbuch. Hand VII (1966). View eg I locht
len. Carl-1 lanser-Verlag, München, z. B. au1 den Seitei
■. 108/109.45i bis 455 und 507 bis 510beschneien.
Ferner werden oft Katalysatoren mitverwendet. Al
mitzuverwemlemle KataKsalnrcn kommen solche de
an sich bekannten Art inirage. /. B. tertiäre Amme, wie
Triäthylamin,
Tributylamin.
N-Methyl-morpholin.
N-Äthyl-morpholin.
N-Cocomorpholin.
!. Ν,Ν,Ν'.Ν'-Tetramethyl-äthylendiamin.
!. Ν,Ν,Ν'.Ν'-Tetramethyl-äthylendiamin.
1,4 + Diaza-bicyclo-(2.2,2)-octan.
N-Methyl-N'-dimethylaminoäthyl-piperazin.
N.N-Dimethylbenzylamin.
Bis-(N, N -diä ihylaminoäthyl)-adipat,
tu Ν,Ν-Diäthylbenzylamin.
tu Ν,Ν-Diäthylbenzylamin.
Pentamethyldiäthylentriamin.
N.N-Dimethylcylohexylamin.
iNJNJN ,in -Tetra meiiiyi- i.j-buiuiiuiuiiiiii.
N.N-Dimethyl-^-phenyläthylamin.
:■ 1,2-Dimethylimidazol,
:■ 1,2-Dimethylimidazol,
2-Methylimidazol.
Gegenüber Kocyanatgruppen aktive Wasserstoffato me aufweisende tertiäre Amine sind z. B.
Triäthanolamin,
Triisopropanolamin,
N-Methyl-diäthanolamin.
N-Äthyl-diäthanolamin.
N.N-Dimethyl-äthanolamin,
sowie deren Umsetzungsprodukte mit Alkylenoxider wie Propylenoxid und/oder Äthylenoxid.
Als Katalysatoren kommen ferner Silaamine mi Kohlenstoff-Silizium-Bindungen, wie sie z. B. in de
μ. deutschen Patentschrift 12 29 290 beschrieben sind, ii
Frage, z. B.
2^,4-Trimethyl-2-silamorpholin,
1,3-Diäthylaminomethyl-tetramethyl-disiloxan.
1,3-Diäthylaminomethyl-tetramethyl-disiloxan.
f,5 Als Katalysatoren kommen auch stickstoffhaltig
BuScri wie TetrsaikWarrirnoniumh^cirQxide' ferner A!
kalihydroxide, wie Natriumhydroxid; Alkaliphenolatf wie Natriumphenolat. oder Alkalialkoholate, wie Natri
iimmclhyliit. in Betracht. Auch Hcxahydrotriifzinc
können als Katalysatoren eingesetzt werden.
Auch können organische Metallverbindungen, insbesondere
organische Zinnverbindungen, als Katalysatoren verwende! werden.
Als organische Zinnverbindungen kommen Vorzugs
weise Ziηn( 11)-salze von Carbonsäuren, wie
Zinn(ll)-acetat,
Zinn(ll)-ocioat.
Zinn(ll)-athylhexoat und
Zinn(ll)-ocioat.
Zinn(ll)-athylhexoat und
und die Dialkvlzinns.ilze von Carbonsäuren, «ic λ I).
Dibiiivl-ziniuliacetat, [)ihiiiyl-/inrulilaurai. Dibiitsl zinn
nialeal oder D'nctyl-z.inndiacetat. in Betracht.
Weitere Vertreter von zu verwendenden Kalalysatoren sowie Kin/elheilen über die Wirkungsweise der
Katalysatoren sind im Kunststofl-Handbuch. Hand VII (1966). Vicwcg und Höchtlen. t'arl-llariser-Verlag.
München. /.. 15. auf den Seiten 96 bis 102 beschrieben.
Die Katalysatoren werden in der Kegel in einer Menge /wischen etwa 0.001 und 10 Gewichtsprozent,
bezogen auf die Menge an Verbindungen mit mindestens
zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wassei Stoffatomen son einem Molekulargewicht von
400 bis 6000. eingesetzt.
Auch weitere Hilfs- und Zusatzstoffe. z.B. oberflä chenaktive Zusatzstoffe (Hmulgatoren und Schaumstabilisatoren)
können mitverwendet werden.
Als Hmulgatoren kommen z. H. die Nalriunisal/e son
Ricinusölsulfonaten oder auch von fellsäuren oder Salze von Fettsäuren mit '\nnnen. wie ölsaures
Diethylamin oder stearinsaures Diäthanolamin. in Frage. Auch Alkali- oder Ammoniumsalze von Sulfonsäuren,
wie etwa von Dodecylbenz.olsulfonsäure oder
Dinaphthylmethandisulfonsäure, oder auch von Fettsäuren,
wie Ricinolsäure, oder von polymeren Fettsäuren können als oberflächenaktive Zusatzstoffe mitverwendet
werden.
Als Schaumstabilisatoren kommen vor allem wasserlösliche Polyethersiloxane in Frage. Diese Verbindungen
sind im allgemeinen so aufgebaut, daß ein Cupuiyiiici isai aus Amyicnuxiu und Fi opyieiioxiu mil
einem Polydimethylsiloxanrest verbunden ist. Derartige Schaumstabilisatoren sind z. B. in der amerikanischen
Patentschrift 27 64 565 beschrieben.
Ferner können auch Reaktionsverzögerer. 7. B. sauer
reagierende Stoffe, wie Salzsäure oder organische Säurehalogenide, ferner Zellregler der an sich bekannten
Alt, wie Paraffine oder Fettalkohole oder Dimethylpolysiloxane, sowie Pigmente oder Farbstoffe
und Flammschutzmittel der an sich bekannten Art, z. B. Tris-chloräthylphosphat oder Ammoniumphosphat und
-polyphosphat, ferner Stabilisatoren gegen Alterungsund Witterungseinflüsse, Weichmacher und fungistatisch
und bakteriostatisch wirkende Substanzen, Füllstoffe, wie Bariumsulfat, Kieselgur, Ruß oder Schlämmkreide,
mitverwendet werden.
Weitere Beispiele von gegebenenfalls mitzuverwendenden Hilfs- und Zusatzmittein oberflächenaktiven
Zusatzstoffen, und Schaumstabilisatoren, Zellreglern, Reaktionsverzögerern, Stabilisatoren, flammhemmenden
Substanzen, Weichmachern, Farbstoffen und Füllstoffen sowie fungistatisch und bakteriostatisch
wirksamen Substanzen sowie Einzelheiten über Verwendungs-
und Wirkungsweise dieser Zusatzrnitte! sind
im Kunststoff-Handbuch, Band VI (1966), Viewer und
Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag, München, z. B. auf den
Seiten 10! bis I I ! beschrieben.
Die Reaklionsko:;,ponenten werden nach den an sich bekannten Verfahren zur Umsetzung gebracht, wobei
man sich oft mascdinellcr Hinrichtungen bedient, z. I).
solcher, die in der amerikanischen Patentschrift 27 64 '561JbCScIInCbCn weiden.
I inzcllieitcn über Ver.irbeitungseinrichtungen. die
auch crfindungsgemäß in Frage kommen, werden im
Kunststoff Handbuch. Band VII (1966). Vieweg und Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag, z. B. auf den Seiten 121
bis 2Oi beschrieben.
Die Härtung tier Alkalisilikatpluise erfolgt durch das
bei der Reaktion freiw erdende K"hlcndio\id. Kl dessen
Menge zu gering, so können zusätzliche an sieh
bekannte Silikathäner mitverwendet werden, wie z. B.
l'.ster. Anhydride und Halogenide von Carbonsauren. Kohlensaure oder Sulfonsäuren. Ammoniumsalze sowie
die üblichen ,inorganischen Härter, wie Muminium .
Magnesium- "der Zinksalze.
Die Härtung kann jedoch auch durch das Kohlendioxid der l.ul't erfolgen.
Die Herstellung der Flastomeren erfolgt nach grundsätzlich bekannten Technologien, insbesondere in
der Art. wie gegossene oder geschäumte Polyurethane hergestellt werden. Hs kann sowohl diskontinuierlich als
auch kontinuierlich gearbeitet werden.
Bevorzugt werden die Komponenten nach der zur Herstellung son Polyurethansehaumstoffen üblichen
Technologie kontinuierlich in einer Mischkammer niedriger Versveilz.eit gemischt und anschließend unter
Formgebung ausgehärtet. Hierzu wird die flüssige oder pastenförmige Mischung beispielsweise in Formen
gegossen, auf Oberflächen aufgetragen oder in Vertiefungen. Fugen. Spalten und dergleichen gefüll'.
Auch die kontinuierliche Herstellung von Plattenware,
z. B. nach der sogenannten Doppeltransportbandtechnik, ist möglich.
Sofern die kontinuierliche organische Matrix durch entsprechende Wahl der Ausgangskomponenten thermoplastisch
verformbar ist. kann die Primäremulsion auch zumindest zu Schnitzeln. Granula? oder Pulver
ausgehärtet werden, welche später in bekanntei Weise,
Z.. B. iiiilicib Exil uuci, 3μι uiguGiMasciinic. rCaidiiuci uiiu
dergleichen, thermoplastisch verformt und z. B. durch Treibmittel aufgeschäumt werden.
Auch läßt sich Halbzeug, wie z. B. Platten. Profile, herstellen, das später thermoplastisch, z. B. durch
Tiefziehen, verformbar ist.
Selbstverständlich können Schaumstoffe auch unter Zuhilfenahme inerter Gase, insbesondere Luft, hergestellt
werden. Beispielsweise kann eine der Reaktionskomponenten mit Luft vorgeschäumt und dann mit der
anderen vermischt werden. Auch läßt sich die Mischung der Komponenten, z. B. mit Hilfe von Preßluft erzielen,
so daß unmittelbar ein Schaum gebildet wird, welcher anschließend unter Formgebung aushärtet.
Auch das in der Mischung enthaltene Wasser kann die Funktion des Treibmittels übernehmen, insbesondere
wenn die Vermischung der Komponenten unter Druck oberhalb 100° C erfolgt, so daß beim Austritt des
Materials Entspannung unter Schaumbildung eintritt.
Ferner können feinteilige Metallpulver, z. B. Calcium, Magnesium. Aluminium oder Zink, infolge der mit der
Alkalisilikatlösung eintretenden Wasserstoffentwicklung als Treibmittel dienen, wobei sie gleichzeitig eine
haftende und verstärkende Wirkung ausüben.
Die Herstellung von Schaumstoffen geschieht grundsätzlich so, daß man in einer diskontinuierlich oder
kontinuierlich arbeitenden Mischvorrichtung die beschriebenen
Reaktionskoniponenten einstufig i.cicr in
mehreren Stufen miteinander vermischt und das entstandene Gemisch /umeist außerhalb der Mischvorrichtung
in Formen oder auf geeigneten Unterlagen aufschäumen und erstarren läßt.
Hierbei kann die zwischen etwa 0 und 200 '.'.
bcvozugt /wischen 50 und IbO C. liegende Reaktionstemperatur entweder erreicht werden, indem man eine
oder mehrere Reaktionskomponenten bereits \or dem Mischprozeß vorwärmt oder die Mischappaiatui selbst
beheizt oder das hergestellte Reaktionsgemisch nach
dem Mischen aufheizt. Selbstverständlich situ! !inch
Kombinationen dieser oder anderer Verfahrensweisen /um Hinstellen der Reaktionstemperatur geeignet, !n
den meisten [-"allen entwickelt sich während der
Reaktion selbst genügend Wärme, so dall die Reaktionstemperatur
nach Beginn der Reaktion Ivw. des Aufschäumens auf Werte über 100 ( ansteigen kann.
Die so zugänglichen Formteile können ,ils bauelemente,
z. B. in [-'orni von direkt oder nachträglich durch
Laminieren mit Metall. Glas. Kunststoff usw. hergestellten, gegebenenfalls geschäumten Sandwich-Formteilen.
verwendet werden, wobei das günstige Brandverhaltcn in feuchtem oder trockenem Zustand von Vorteil ist.
Sie können jedoch auch Hs Hohlkörper. z.B. als Behälter für gegebenenfalls feucht oder kühl zu
haltende Waren, Verwendung finden, als Filtcrmaterialien oder Austauscher, als Katalysator- oder WirKs'offträger.
als Dekorationselementc. Möbelbestandteile und H oh I raum au sfii I hingen.
Sie können auch als hochbeanspruchbare Schmier- und Kühlmittel oder Träger dafür, ζ B. beim Metallstrangpressen,
verwendet werden.
Das in den Klastomeren enthaltene Wasser bedingt
ein sehr günstiges Verhalten im ßrandfall. da seine Verdampfung viel Hnergie erfordert und clic Produkte
daher lange »kalt« bleiben. Bei der Herstellung großer
z. B. ilire Dichte im feuchten Zustand, ist bei gegebener
Rc/e,;tur von den Finzelheiten des Mischprozesses, z. B.
Gestalt und Tourenzahl des Rührers. Gestaltung der
Mischkammer, sowie von der gewählten Reaktionstempera,
tür beim Einleiten der Verschäumiing etwas
abhängig. Sie kann ungefähr zwischen 0.02 und 1.3 g/cm1 vaiiieren; zumeist erhält man Dichten des
feuchten frischen Schaumes zwischen 0.1 und 0.x g cm1.
Die getrockneten Schäume können geschlossen- oder offenporigen Charaktc' haben; zumeist sind sie
weitgehend offenporig und weisen Dichten zwischen 0.01 und 1.1 g/cm'auf.
Durch das Verhalten der Reaktionsmischung ergeben sich für das erfindungsgemäßc Verfahren vielfältige
Anwendungsmöglichkeiten und dementsprechend Anwendungsgebiete, von denen im folgenden einige
beispielhaft skizziert seien. Die Möglichkeit, das in den ausgehärteten Mischungen enthaltene Wasser entweder
als gewünschten Bestandteil im Schaum zu belassen bzw. den Schaum durch geeignete Beschichtung oder
Kaschierung gegen Wasseraustritt zu schützen oder das Wasser durch geeignete Trocknungsverfahren, z. B.
Heizschrank, Heißluft. IR-Heiz.ung. Ultraschall oder
Hochfrequenzeinwirkung ganz oder teilweise zu entfernen, kann von Fall zu Fall den gewünschten
anwendungstechnischen Zielen gemäß gew ählt w erden.
Das Treibmittel enthaltende Reaktionsgemisch kann z. B. auf gegebene warme, kalte oder auch IR- oder
HF-bestrahlte Unterlagen aufgestrichen oder nach Passieren der Mischvorrichtung mit Preßluft oder auch
nach dem Airlessverfahren auf diese Unterlagen aufgesprüht werden, wo es schäumen und erhärten kann
und so eine füllende oder isolierende oder feuchthemmende Beschichtung ergibt.
Man kann das schäumende Reaktionsgemisch auch in kalte oder erhitzte Formen pressen, gießen oder
spritzgießen und es in diesen Formen, seien es Reliefoder massive oder Hohlformen, gegebenenfalls im
Schleuderguß bei Raumtemperatur oder Temperaturen bis 200'C. gegebenenfalls unter Druck, erhärten lassen.
Hierbei ist die Mitverwendung -on verstärkenden Elementen, seien es anorganische und/oder organische
bzw. metallische Drähte. Fasern. Vliese, Schaumstoffe. Gewebe. Gerüste usw.. durchaus möglich. Dies kann
z. B. nach dem Fasermattentränkverfahren oder nach Verfahren, bei denen z. B. mitteis einer Spritzvorrichtung
Reaktionsgemische und Versiärkungsfasern gemeinsam auf die Form aufgebracht werden, erfolgen.
Normalerweise liegt das Wasser im fertigen l.lastomeren
als Kiescls.uirchydrat vor.
Die Verfahrensprodukte finden Verwendung in den
üblichen, für kompakte oder /ellige Flastomere. Weichschäume und llalbhartschäiime bekannten Anwendungsgebieten,
insbesondere dann, wenn hohe Anforderungen an das Brand\erhalten gestellt werden.
Dies gilt insbesondere für Schaumstoffe.
So eignen sich die nach dem Verfahren der F.rfindung
erhältlichen Produkte vorzugsweise zur Herstellung von l'olstermaterialien. Matratzen, el.istischen Unterlagen,
Autositzen, Dämpfungsmatciuihen. Stoßabsorbern,
schalldämpfenden Isolierungen sowie für den Wärme- und Kälteschutz.
Herstellung der Ausgangsmaterialien:
(I) Vom rohen Phosgenierungsprodukt eines Anilin/ Formaldehyd-Kondensates wird voviel 2-Kern-Anteil
abdestilliert, daß der Destillationsnickstand bei 25"C eine Viskosität von 40OcP aufweist. Das
erhaltene Produkt wird durch Vermischen mit Schwefeltrioxid bei 40—50 C auf einen Schwefelgenalt
von P'/o sultoniert. Hierzu wird orwiges
Oleum erhitzt und das entweichc'.rie Schwefeltrioxid
über das Isocyanat geleitet.
Viskosität: 1300 cP bei 25 C.
Viskosität: 1300 cP bei 25 C.
(II) 16 kg eines auf n-Butanol gestatteten Polyäthslenoxids
vom Molekulargewicht 1200 werden bei 80C im 100-L.iter-Kessel aufgeschmolzen. Unter
gutem Rühren und gleichzeitiger Kühlung wcru π
auf einmal 80 kg eines rohen technischen Phosgemerungsprodukies
eines Anilin/Formaldehyd-Kondensates, welches einen NCO-Gehalt von
31% und eine Viskosität von 40OcP aufweist, hinzugegeben und die Mischung 5 Stunden bei
80" C nachgerührt. Man erhält ein nichtioni.sch-hydrophil modifiziertes Isocyanat. das einen NCO-Gehalt
von 24.6% und eine Viskosität von ! 500 cP (25r C) aufweist.
(III) Auf Trimethylolpropan gestarteter trifunktioneller
Polypropylenglykoläther mit 17% endständigen Polyäthylenglykolresten (primäre OH-Gruppen):OH-Zahl28."
(IV) Toluylendiisocyanat (2.4/2.6-lsomerengemisch.
Verhältnis 80 : 20).
(V) Nicht sulfoniertes(i).
Beispiele I bis 7
Herstellung nach dem one-shot-Verfahren; die angegebenen Komponenten werden kurz vor der
Vermischung zusammengegeben; die Ruhrzeit beträgt 15 Sekunden.
In der nachfolgenden Tabelle stehen die Zahlenangaben — falls nicht anders vermerkt — für »Menge in g«.
Beispiel | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
1 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
Uli) | 100 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
CV) | 10 | 25 | |||||
(I) | 50 | 25 | 50 | 60 | 50 | 60 | 60 |
(V) | 10 | 10 | 10 | ||||
(II) | 10 | 40 | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 |
TJ) | 50 | 150 | 150 | 150 | 200 | 150 | 200 |
W3) | 150 | ||||||
Triethylamin | 0,5 | 1 | 1 | I | 1 | 5 | 5 |
Silcocell 720O1) | 0,8 | 25 | 35 | 35 | 35 | 35 | 38 |
Schäumbeginn | 24 | ||||||
(nach Sek.) | 39 | 47 | 44 | 47 | 47 | 52 | |
Schäumende | 36 | ||||||
(nach Sek.) | fein - | fein - | fein - | fein - | fein | fein | |
Pc -engröße | mittel | mittel | mittel | mittel | mittel | ||
gut | gut- | mittel | mittel | gut - | gut - | ||
Elastizität | sehr gut | schr gut | sehr gut | sehr gut | |||
1I Handelsüblicher Schaumstabilisator auf Basis von Polysiloxan-Polyalkyliinglykol-Copolymcren (ICI).
2) Trichlorlluormethan.
3) Natronwasserglas, 44%ig. Na2O : SiO2 =1:2.
Bei einigen der in den vorangegangenen Beispielen hergestellten Weichschaumstoffe wurde das Raumgewicht
bestimmt:
Beispiel | Raumgewicht |
kg/mJ | |
1 | 48 |
2 | 67 |
3 | 67 |
4 | 72 |
6 | 58 |
7 | 84 |
130 238/160
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung flexibler organischanorganischer Verbundkunststoffe mit niedrigem
Heizwert und verbessertem Brandverhalten durch Umsetzung eines Reaktionsgemisches bestehend
aus organischen Verbindungen mit zerewittinoffaktiven Wasserstoffatomen, Polyisocyanaten, wäßrigen
Alkalisilikatlösungen gegebenenfalls in Gegenwart von Hilfs- und Zusatzstoffen, Treibmitteln,
Halogen enthaltenden Flammschutzmitteln und Wasser bindenden Füllstoffen, dadurch gekennzeichnet,
daß man ein Reaktionsgemisch bestehend aus
a) 30 bis 70 Gewichtsprozent eines 2 bis 8 Hydroxylgruppen aufweisenden Polyesters, Polyäthers,
Polythioäthers, Polyacetals, Polycarbonats oder Polyesteramide, welche ein durchschnittliches
Molekulargewicht von 1000 bis 6000. sowie eine Glastemperatur unter + 1O0C
aufweisen,
b) 10 bis 30 Gewichtsprozent eines Polyisocyanates und
c) 20 bis 60 Gewichtsprozent Alkalisilikat als wäßrige Lösung, welche einen Feststoffgehalt
zwischen 30 und 70 Gewichtsprozent aufweist,
verwendet, wobei die Verfahren gemäß den deutschen Patenten 22 27 147, 23 25 090 und
23 10 559 ausgenommen sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Reaktionsgemisch bestehend
aus
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